一种与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法

技术领域

本发明涉及丙烯酸乳液配方及工艺技术领域，具体为一种与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法。

背景技术

在建筑领域，丙烯酸乳液大量使用。其一部分直接加到水泥制品当中搅拌混合使用，比如JS防水涂料、混凝土改性，双组分防水砂浆；另一部分作为界面剂涂敷在水泥基基材上。但是，如丙烯酸乳液与水泥相容性不好，则使用中，产品性能大幅度降低，引起质量事故，比如产品工作性不好、没有柔韧性、与基材之间粘结力不好、使用后大面积泛碱。

CN102718922 B改性道路混凝土用聚丙烯酸乳液的制备方法为了改善聚丙烯酸乳液与水泥的相容性，用了特殊的乙烯基功能单体：其中的对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠与基材之间粘结力不好、使用后大面积泛碱。

CN 102603960 B一种可再分散胶粉用核壳结构丙烯酸乳液的制备方法该胶粉具有良好的再分散性、成膜性和耐水性，可它在合成过程中，同时加入醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯酸酯一起共聚，这明显行不通的，因行业人士都知道醋酸乙烯酯与苯乙烯的竟聚率相差太大而不能在一起共聚的。

CN 106519126 B一种氟硅改性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用其应用于外墙涂料、干粉砂浆领域，具有很好的使用性能。但使用了昂贵的氟硅单体，导致其不能大面积推广。

因此是，发明一种相容性高、耐水性强和防水性能较高的与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法显得非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，以实现上述背景技术中提出的技术效果。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方，包括C4-C12的丙烯酸烷基酯4～6份、甲基丙烯酸甲酯37～39份、丙烯酸羟乙酯2～4份、丙烯酸4～6份、丙烯酰胺2～4份、乳化剂4～6份、引发剂0.5～1.5份、缓冲剂0.5～1.5份、去离子水110～130份、烯基硅氧烷乳液10～20份、机硅单体9～11份、乙烯基纳米二氧化硅溶胶10～20份、可聚合有机硅单体8～10份、乙烯基硅氧烷乳液10～20份、丙烯酸酯单体10～12份、乙烯基有机硅单体10～12份、丙烯酸酯单体6～10份、乙烯基有机硅单体12～14份、十二烷基硫酸钠8～12份、非离子表面活性剂4～8份、甘油12～14份和聚乙二醇9～13份。

优选的，所述C4-C12丙烯酸烷基酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或两种。

优选的，所述乳化剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、壬烷基酚聚氧乙烯醚。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵，所述缓冲剂为碳酸氢钠。

优选的，所述丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯。

优选的，所述丙烯酸酯单体中的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯的质量比为1:1:2。

优选的，所述乙烯基硅氧烷乳液，由八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、乳化剂、催化剂和水反应而成。

优选的，所述乙烯基纳米二氧化硅溶胶由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水和乳化剂制成。

优选的，所述非离子表面活性剂为AEO-7和AEO-9，所述AEO-7与AEO-9均为天然脂肪醇与环氧乙烷的加成物，其中AEO-9的化学式为R-O-(CH2CH2O)nH(R＝C12～18，n＝9)，AEO-7的化学式为R-O-(CH2CH2O)nH(R＝C12～18，n＝7)。

一种与水泥相容性好的丙烯酸乳液的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一：预乳化液的配制：将30克去离子水、2克的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、2克壬烷基酚聚氧乙烯醚在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸羟乙酯、3克丙烯酸、37克甲基丙烯酸甲酯，45克丙烯酸丁酯、10克丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液；

步骤二：引发剂液的配制：将30克去离子水，0.5克过硫酸铵，0.5克碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液；

步骤三：机硅乳液的制备：向乳化器中加入乙烯基硅氧烷乳液、水及AEO-9、AEO-7，在搅拌下缓慢加入可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5～1h，成预乳化液；将乙烯基硅氧烷乳液、乙烯基纳米二氧化硅溶胶、水、20％预乳化液加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；加入引发剂与水溶解形成引发剂水溶液；持续搅拌，待反应釜中温度升至80～90℃时，加入40％引发剂水溶液，保温反应0.5～1h；最后滴加剩余的预乳化液及引发剂水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得有机硅乳液；

步骤四：含硅丙烯酸酯乳液的制备，首先将丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体、十二烷基硫酸钠、AEO-9、甘油、聚乙二醇、水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；然后水浴加热，当反应器温度升至60-80℃时，加入引发剂与水的溶液，保温反应1～2h；接着在2～4h内滴加引发剂与水的溶液、丙烯酸酯单体，继续保温反应1～2h；最后升温至70～90℃，保温反应1～2h，然后降温、过滤，得含硅丙烯酸酯乳液；

步骤五：乙烯基纳米二氧化硅溶胶的制备，将乙烯基三甲氧基硅烷、十二烷基苯磺酸钠、AEO-9、聚乙二醇加入到水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入氨水，持续搅拌反应2～4h，形成乙烯基纳米二氧化硅溶胶；

步骤六：将45克去离子水、1克丙烯酸、9.3克引发剂液、13.4克步骤一中的预乳化液、机硅乳液、含硅丙烯酸酯乳液和乙烯基纳米二氧化硅溶胶加入反应釜中，升温至反应温度80±2℃，反应30分钟；

步骤七：接着同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时；

步骤八：最后保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得该丙烯酸乳液。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

1、该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，采用特殊的功能单体：对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠，也不需要昂贵的氟硅单体。只采用常用的、便宜的、易得的丙烯酸来做。且丙烯酸在丙烯酸乳液聚合配方当中所占比例和不按此方法合成的丙烯酸乳液配方当中所占比例是一样。此方法就是取部分丙烯酸与部分预乳液一起聚合成种子乳液，然后再滴加余下的预乳液。按此方法合成的丙烯酸乳液不仅和水泥相容性好，且耐水性不受影响。由于没采用特殊的功能功单体，该丙烯酸乳液成本低，具有很大的应用前景。

2、该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，乙烯基纳米二氧化硅溶胶通过C＝C键与有机硅氧烷结合，克服了纳米二氧化硅难以稳定、均匀分散难题，乳液既能形成低表面能的有机硅膜，又可改变表面的粗糙度，协同增强表面的耐水性能。

3、该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，含硅丙烯酸酯乳液具有良好的成膜性、粘附力、耐候性，以及与极性、非极性聚合物的相容性，与有机硅乳液复合，可克服单组份有机硅乳液在织物表面存在成膜牢度差、耐洗性不佳的缺陷，因此，将有机硅乳液与含硅丙烯酸酯乳液改性，可增强防水性能。

4、该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，制备了难水解的有机硅单体，将甲氧基硅烷中Si-OCH

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方，C4-C12的丙烯酸烷基酯4～6份、甲基丙烯酸甲酯37～39份、丙烯酸羟乙酯2～4份、丙烯酸4～6份、丙烯酰胺2～4份、乳化剂4～6份、引发剂0.5～1.5份、缓冲剂0.5～1.5份、去离子水110～130份、烯基硅氧烷乳液10～20份、机硅单体9～11份、乙烯基纳米二氧化硅溶胶10～20份、可聚合有机硅单体8～10份、乙烯基硅氧烷乳液10～20份、丙烯酸酯单体10～12份、乙烯基有机硅单体10～12份、丙烯酸酯单体6～10份、乙烯基有机硅单体12～14份、十二烷基硫酸钠8～12份、非离子表面活性剂4～8份、甘油12～14份和聚乙二醇9～13份。

优选地，所述C4-C12丙烯酸烷基酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或两种。

优选地，所述乳化剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、壬烷基酚聚氧乙烯醚。

优选地，所述引发剂为过硫酸铵，所述缓冲剂为碳酸氢钠。

优选地，所述丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯。

优选地，所述丙烯酸酯单体中的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯的质量比为1:1:2。

优选地，所述乙烯基硅氧烷乳液，由八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、乳化剂、催化剂和水反应而成。

优选地，所述乙烯基纳米二氧化硅溶胶由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水和乳化剂制成。

优选地，所述非离子表面活性剂为AEO-7和AEO-9，所述AEO-7与AEO-9均为天然脂肪醇与环氧乙烷的加成物，其中AEO-9的化学式为R-O-(CH2CH2O)nH(R＝C12～18，n＝9)，AEO-7的化学式为R-O-(CH2CH2O)nH(R＝C12～18，n＝7)。

一种与水泥相容性好的丙烯酸乳液的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一：预乳化液的配制：将30克去离子水、2克的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、2克壬烷基酚聚氧乙烯醚在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸羟乙酯、3克丙烯酸、37克甲基丙烯酸甲酯，45克丙烯酸丁酯、10克丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液；

步骤二：引发剂液的配制：将30克去离子水，0.5克过硫酸铵，0.5克碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液；

步骤三：机硅乳液的制备：向乳化器中加入乙烯基硅氧烷乳液、水及AEO-9、AEO-7，在搅拌下缓慢加入可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5～1h，成预乳化液；将乙烯基硅氧烷乳液、乙烯基纳米二氧化硅溶胶、水、20％预乳化液加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；加入引发剂与水溶解形成引发剂水溶液；持续搅拌，待反应釜中温度升至80～90℃时，加入40％引发剂水溶液，保温反应0.5～1h；最后滴加剩余的预乳化液及引发剂水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得有机硅乳液；

步骤四：含硅丙烯酸酯乳液的制备，首先将丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体、十二烷基硫酸钠、AEO-9、甘油、聚乙二醇、水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；然后水浴加热，当反应器温度升至60-80℃时，加入引发剂与水的溶液，保温反应1～2h；接着在2～4h内滴加引发剂与水的溶液、丙烯酸酯单体，继续保温反应1～2h；最后升温至70～90℃，保温反应1～2h，然后降温、过滤，得含硅丙烯酸酯乳液；

步骤五：乙烯基纳米二氧化硅溶胶的制备，将乙烯基三甲氧基硅烷、十二烷基苯磺酸钠、AEO-9、聚乙二醇加入到水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入氨水，持续搅拌反应2～4h，形成乙烯基纳米二氧化硅溶胶；

步骤六：将45克去离子水、1克丙烯酸、9.3克引发剂液、13.4克步骤一中的预乳化液、机硅乳液、含硅丙烯酸酯乳液和乙烯基纳米二氧化硅溶胶加入反应釜中，升温至反应温度80±2℃，反应30分钟；

步骤七：接着同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时；

步骤八：最后保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得该丙烯酸乳液。

参照以上配方及制备方法，其它部分保持不变，按照以下实施例对制备的丙烯酸乳液进行制备：

实施例一

预乳化液的配制：将30克去离子水、2克的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、2克壬烷基酚聚氧乙烯醚在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸羟乙酯、3克丙烯酸、37克甲基丙烯酸甲酯，45克丙烯酸丁酯、10克丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30克去离子水，0.5克过硫酸铵，0.5克碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将45克去离子水、1克丙烯酸、9.3克引发剂液、13.4克预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度80±2℃，反应30分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得该丙烯酸乳液。

实施例二

预乳化液的配制：将30克去离子水、2克的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、2克壬烷基酚聚氧乙烯醚在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸羟乙酯、2克丙烯酸、37克甲基丙烯酸甲酯，45克丙烯酸丁酯、10克丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30克去离子水，0.5克过硫酸铵，0.5克碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将45克去离子水、2克丙烯酸、9.3克引发剂液、13.4克预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度80±2℃，反应30分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得该丙烯酸乳液。

实施例三

预乳化液的配制：将30克去离子水、2克的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、2克壬烷基酚聚氧乙烯醚在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸羟乙酯、1克丙烯酸、38克甲基丙烯酸甲酯，45克丙烯酸丁酯、10克丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30克去离子水，0.5克过硫酸铵，0.5克碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将45克去离子水、3克丙烯酸、9.3克引发剂液、13.4克预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度80±2℃，反应30分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得该丙烯酸乳液。

实施例四

预乳化液的配制：将30克去离子水、2克的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、2克壬烷基酚聚氧乙烯醚在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸羟乙酯、4克丙烯酸、38克甲基丙烯酸甲酯，45克丙烯酸丁酯、10克丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30克去离子水，0.5克过硫酸铵，0.5克碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将45克去离子水、9.3克引发剂液、13.4克预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度80±2℃，反应30分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时。保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得该丙烯酸乳液。

实施例五

预乳化液的配制：将30克去离子水、2克的十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、2克壬烷基酚聚氧乙烯醚在预乳化釜中搅拌溶解，然后在搅拌下加入2克丙烯酰胺、2克丙烯酸羟乙酯、3克丙烯酸、37克甲基丙烯酸甲酯，45克丙烯酸丁酯、10克丙烯酸异辛酯，加完后，继续搅拌30分钟，即得预乳化液。

引发剂液的配制：将30克去离子水，0.5克过硫酸铵，0.5克碳酸氢钠，搅拌溶解，即得引发剂液。

聚合：将45克去离子水、1克丙烯酸、9.3克引发剂液、13.4克预乳化液加入反应釜中，升温至反应温度80±2℃，反应30分钟，然后同时均匀滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂液，在3小时内滴完预乳化液，在3.5小时内滴完引发剂液，滴完后保温1小时，最后保温结束后，在此温度下再滴加接枝单体组合物，接枝单体组合物聚合所需引发剂液，半小时滴完，滴完后，在此温度下保温1.5小时，然后降温至40℃，过滤出料，即得该丙烯酸乳液

实验一：对实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五制备的丙烯酸乳液与现有技术的丙烯酸乳液分别进行水泥相容性和成膜耐水性的实验，将水泥与乳液按照2：1配制，用涂膜器涂在玻璃板上，养护一天，然后水浸泡一天，进行观察分析，实验结果如下表所示：

实验结果：实施例5制备的丙烯酸乳液的相容性和成膜耐水性略高于实施例一、实施例二、实施例三、实施例四制备的丙烯酸乳液；实施例一、实施例二、实施例三、实施例四制备的丙烯酸乳液的相容性和成膜耐水性相当；实施例一、实施例二、实施例三、实施例四制备的丙烯酸乳液的相容性和成膜耐水性明显高于现有技术的丙烯酸乳液。

实验二：对实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五制备的丙烯酸乳液与现有技术的丙烯酸乳液分别进行防水性能的检测实验：参照AATCC-22-2017所记载的方法测试。喷淋法：水温27℃；洗涤程序：27℃，常规洗涤，悬挂晾干，水洗20次。防水性能如下表所示：

实验结果：实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五制备的丙烯酸乳液的乳液整理后，原样的防水性能达100分，经20次洗涤后，仍保持80分以上，并且明显高于现有技术的丙烯酸乳液。

技术效果：该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，采用特殊的功能单体：对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠，也不需要昂贵的氟硅单体。只采用常用的、便宜的、易得的丙烯酸来做。且丙烯酸在丙烯酸乳液聚合配方当中所占比例和不按此方法合成的丙烯酸乳液配方当中所占比例是一样。此方法就是取部分丙烯酸与部分预乳液一起聚合成种子乳液，然后再滴加余下的预乳液。按此方法合成的丙烯酸乳液不仅和水泥相容性好，且耐水性不受影响。由于没采用特殊的功能功单体，该丙烯酸乳液成本低，具有很大的应用前景。该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，乙烯基纳米二氧化硅溶胶通过C＝C键与有机硅氧烷结合，克服了纳米二氧化硅难以稳定、均匀分散难题，乳液既能形成低表面能的有机硅膜，又可改变表面的粗糙度，协同增强表面的耐水性能。该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，含硅丙烯酸酯乳液具有良好的成膜性、粘附力、耐候性，以及与极性、非极性聚合物的相容性，与有机硅乳液复合，可克服单组份有机硅乳液在织物表面存在成膜牢度差、耐洗性不佳的缺陷，因此，将有机硅乳液与含硅丙烯酸酯乳液改性，可增强防水性能。该与水泥相容性好的丙烯酸乳液配方及制备方法，制备了难水解的有机硅单体，将甲氧基硅烷中Si-OCH

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。