一种聚丙烯酸酯增稠剂及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种聚丙烯酸酯增稠剂及其制备方法。
背景技术
目前丙烯酸酯类增稠剂的应用比较广泛，由于其结构多样、品种丰富，能满足各种流变性能的要求，因而发展极为迅猛。
合成丙烯酸酯增稠剂常用的单体有：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸长链酯、丙烯酰胺、马来酸、马来酸酐等。酸性单体用碱中和后能提高体系的粘度，酯类单体则赋予共聚物以柔性。长链酯如丙烯酸十二、十八烷基酯由于疏水基团的作用而发生聚集，使大分子链间产生分子间缔合，增大流体力学体积，从而增加体系的粘度。
一般采用乳液聚合和反相乳液聚合法来制备，得到的产品为流动性乳液或粉末产品。反相乳液聚合在制备过程中需加入大量的有机溶剂和助剂，工艺复杂，对环境有污染。用传统的乳液聚合方法在酸性条件下得到的增稠剂产品，这类产品的自身粘度低，增稠能力仍然很强、稳定性好，不易长霉等特点，能代替天然增稠剂。
扬声器的音盆布边采用聚丙烯酸酯乳液作为涂布胶，涂布过程中，将丙烯酸酯织物涂层胶用氨水调节粘度至25000mPa·S，在基布上用刮刀式涂布机直接涂布，按实际需要涂4～6层，刮胶量为60～75g/m2，自然晾干或140℃烘干。采用常规的丙烯酸酯增稠剂，涂布晾干或是烘干后，涂布的胶乳会渗透到涂布的背面，形成花斑状胶渍，一方面影响了作为扬声器音盆布边的产品的美观，另一方面，还可能将影响扬声器的音频谐振频率，从而无法获得较高的音质输出。研究一种有良好的增稠能力，同时又有较好的护胶能力的增稠剂，涂布后晾干或是烘干后，涂布的胶乳不会渗透到涂布的背面，对提高音盆布边的产品质量、提升产品档次，具有重要的意义。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种聚丙烯酸酯增稠剂及其制备方法，该方法中增稠剂与水性聚丙烯酸酯织物涂层胶配合使用，用于制备扬声器音盆布边，布料不会出现透胶现象，涂布的胶乳不会渗透到涂布的背面形成花斑状胶渍。
本发明的原理为：丙烯酸酯和甲基丙烯酸在共聚反应时，在油相(即单体相)和水相中的分配系数不同，因此，在乳液聚合体系中，当甲基丙烯酸与丙烯酸酯共聚时，甲基丙烯酸在单体相中的分配系数为2.34；丙烯酸与丙烯酸酯共聚时，分配系数则为1.10。也就是说，丙烯酸共聚所得的乳液体系中，有较多的丙烯酸均相物留于水中，且共聚乳液粒子中的羧基较多地分布在聚合物粒子与水相界面上，而甲基丙烯酸的乳液则相反，羧基能较多地进入共聚乳胶粒中，且在大分子链中的分布比丙烯酸的要均匀。乳胶对涂布料的渗透情况与增稠剂中聚合物颗粒吸水后的保水能力有关，即与水在聚合物颗粒中的性质有关。一般吸水性聚合物吸收的水份可分为正常水和非正常水，非正常水与聚合物颗粒结合得比较牢固，但这部分水含量较少，而正常水在织物的毛细作用下，易于向不含水的部分渗透，从而形成透布现象。降低渗透的有效方法是使聚合物颗粒中含有的水的渗透压力大于使水从聚合物颗粒中渗出的到织物的毛细作用力。由此分析，聚合时少加或不加交联剂，或提高聚合温度，增加链转移，降低聚合物分子量，增加聚合物颗粒中可溶聚合物的含量，都将提高聚合物的抗渗透能力。高温聚合对提高聚合物的抗渗化能力更为有效，这是因为高温聚合时，链转移增多，聚合物的摩尔数增加，配浆后渗透压力增加的缘故。适当降低交联单体的用量，提高聚合温度，可以聚合物浓度和增稠粘度的关系曲线变得平缓，有利于聚合产物抗渗透性的提高。此外，一些带磺酸基团的单体，特别是带磺酸基团的乙烯基单体，具有良好的络合性、吸附性和表面活性。
本发明是这样来实现的，一种聚丙烯酸酯增稠剂，其特征在于，原料组份重量百分比为：
十二烷基硫酸钠 0.3～3.0％
烷基酚聚氧乙烯醚 0.3～6.0％
甲基丙烯酸 5.0～30.0％
丙烯酸乙酯 5.0～30.0％
N-甲基丙烯酰胺 0.5～5.0％
增效剂 0.5～5.0％
过硫酸铵 0.1～5.0％
去离子水 余量。
本发明所述的增效剂是带磺酸基团的单体。
本发明所述的增效剂是带乙烯基的单体。
本发明所述的增效剂选自乙烯基磺酸钠、丙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体中地一种或两种以上的混合物。
一种聚丙烯酸酯增稠剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)在反应器中加入复合乳化剂的水溶液，其组份重量百分比：十二烷基硫酸钠0.3～3.0％，烷基酚聚氧乙烯醚3.0～6.0％，去离子水20～40％，搅拌均匀；
(2)加入1/5的单体混合物，混合物为引发剂+增效剂+N-甲基丙烯酰胺混合水溶液，其组份重量百分比：甲基丙烯酸5.0～30.0％，丙烯酸乙酯5.0～30.0％，过硫酸铵0.1～5.0％，增效剂0.5～5.0％，N-甲基丙烯酰胺0.5～5.0％，去离子水20～40，升温至50～75℃，保温10～60min；
(3)升温到75～95℃，同时滴加剩余的引发剂水溶液和单体混合液，并保持恒速滴加，0.5～2.5小时加完，之后，80～115℃保温0.5～2.5h，降温到35～45℃，过滤，出料，即得到聚丙烯酸酯增稠剂。
本发明的优点是：本发明利用该增稠剂与水性聚丙烯酸酯织物涂层胶配合使用，当该聚丙烯酸酯聚合物加碱增稠时，其分子迅速溶胀，沿着共聚物大分子链的阴离子产生静电排斥效应，使共聚物大分子链迅速扩张与伸展开来，自身分子体积迅速增大许多倍，分子运动空间位阻增大，分子自由运动空间和幅度大大减小，其宏观物理现象就是粘稠度迅速增大。同时，由于存在一定量的磺酸基团，特别是乙烯基磺酸基团，使其具有极高的粘度束缚，使自由水分子大大减小。在应用性能上，表现为其保粘性能与保水性能的提高，作为增稠剂的丙烯酸类高聚物具有很高的结构粘度，从而使其具有良好的增稠能力和粘稠度束缚能力。
本发明增稠剂与水性聚丙烯酸酯织物涂层胶配合使用，用于制备扬声器音盆布边，布料不会出现透胶现象，涂布的胶乳不会渗透到涂布的背面形成花斑状胶渍，一方面提高了扬声器音盆布边的产品的美观，另一方面，还将减少对扬声器的音频谐振频率的不利影响，从而获得较高的音质输出。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种聚丙烯酸酯增稠剂及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 12
丙烯酸乙酯 18
N-甲基丙烯酰胺 0.5
增效剂 0.5
过硫酸铵 0.6
去离子水 67.6
其中的增效是乙烯基磺酸钠。
(二)制备方法为：
(1)在反应器中按重量配方量加入复合乳化剂的水溶液：十二烷基硫酸钠0.3，烷基酚聚氧乙烯醚0.6，去离子水30，搅拌均匀；
(2)加入1/5的单体混合物：甲基丙烯酸12，丙烯酸乙酯18，1/5(引发剂+增效剂+N-甲基丙烯酰胺)混合水溶液：过硫酸铵0.6，增效剂0.5，N-甲基丙烯酰胺0.5，去离子水余量，升温至65℃，保温20min；
(3)升温到85℃，同时滴加剩余的引发剂水溶液和单体混合液，并保持恒速滴加，0.5小时加完，之后，95℃保温0.5h，降温到45℃，过滤，出料。
实施例2
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 8
丙烯酸乙酯 22
N-甲基丙烯酰胺 0.8
增效剂 2.5
过硫酸铵 0.5
去离子水 65.4
其中的增效是丙烯基磺酸钠。
(二)制备方法为：
(1)在反应器中按重量配方量加入复合乳化剂的水溶液：十二烷基硫酸钠0.3，烷基酚聚氧乙烯醚0.5，去离子水30，搅拌均匀；
(2)加入1/5的单体混合物：甲基丙烯酸8，丙烯酸乙酯22，1/5(引发剂+增效剂+N-甲基丙烯酰胺)混合水溶液：过硫酸铵0.5，增效剂2.5，N-甲基丙烯酰胺0.8，去离子水余量，升温至75℃，保温40min；
(3)升温到80℃，同时滴加剩余的引发剂水溶液和单体混合液，并保持恒速滴加，1小时加完，之后，95℃保温1h，降温到40℃，过滤，出料。
实施例3
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 10
丙烯酸乙酯 20
N-甲基丙烯酰胺 2.8
增效剂 4.5
过硫酸铵 0.5
去离子水 61.4
其中的增效是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
(二)制备方法为：
(1)在反应器中按重量配方量加入复合乳化剂的水溶液：十二烷基硫酸钠0.3，烷基酚聚氧乙烯醚0.5，去离子水30，搅拌均匀；
(2)加入1/5的单体混合物：甲基丙烯酸10，丙烯酸乙酯20，1/5(引发剂+增效剂+N-甲基丙烯酰胺)混合水溶液：过硫酸铵0.5，增效剂4.5，N-甲基丙烯酰胺2.8，去离子水余量，升温至80℃，保温30min；
(3)升温到85℃，同时滴加剩余的引发剂水溶液和单体混合液，并保持恒速滴加，1.5小时加完，之后，95℃保温1.5h，降温到40℃，过滤，出料。
实施例4
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 10
丙烯酸乙酯 20
N-甲基丙烯酰胺 2.8
增效剂 4.5
过硫酸铵 0.5
去离子水 61.4
其中的增效是乙烯基磺酸钠1.5和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3.0。
(二)制备方法为：
同实施例3。
性能测试
本发明通过以下性能比较试验：取丙烯酸酯织物涂层胶，加5％的丙烯酸酯增稠剂，用25％的氨水调节粘度至25000mPa·S，在基布上用刮刀式涂布机直接涂布，按实际需要涂6层，刮胶量为60～75g/m2，自然晾干。另选一组国内普遍使用的同类产品增稠剂，选用同种材料的布料，并采用完全相同的调胶配方，按同样的刮胶量与刮胶方式，制备出音盆布边原料，自然晾干。
结果表明，利用本发明的丙烯酸酯增稠剂调制的织物涂层胶制备的扬声器音盆布边，没有渗胶现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
以下提供本发明一种聚丙烯酸酯增稠剂及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 12
丙烯酸乙酯 18
N-甲基丙烯酰胺 0.5
增效剂 0.5
过硫酸铵 0.6
去离子水 67.6
其中的增效是乙烯基磺酸钠。
(二)制备方法为：
(1)在反应器中按重量配方量加入复合乳化剂的水溶液：十二烷基硫酸钠0.3，烷基酚聚氧乙烯醚0.6，去离子水30，搅拌均匀；
(2)加入1/5的单体混合物：甲基丙烯酸12，丙烯酸乙酯18，1/5(引发剂+增效剂+N-甲基丙烯酰胺)混合水溶液：过硫酸铵0.6，增效剂0.5，N-甲基丙烯酰胺0.5，去离子水余量，升温至65℃，保温20min；
(3)升温到85℃，同时滴加剩余的引发剂水溶液和单体混合液，并保持恒速滴加，0.5小时加完，之后，95℃保温0.5h，降温到45℃，过滤，出料。
实施例2
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 8
丙烯酸乙酯 22
N-甲基丙烯酰胺 0.8
增效剂 2.5
过硫酸铵 0.5
去离子水 65.4
其中的增效是丙烯基磺酸钠。
(二)制备方法为：
(1)在反应器中按重量配方量加入复合乳化剂的水溶液：十二烷基硫酸钠0.3，烷基酚聚氧乙烯醚0.5，去离子水30，搅拌均匀；
(2)加入1/5的单体混合物：甲基丙烯酸8，丙烯酸乙酯22，1/5(引发剂+增效剂+N-甲基丙烯酰胺)混合水溶液：过硫酸铵0.5，增效剂2.5，N-甲基丙烯酰胺0.8，去离子水余量，升温至75℃，保温40min；
(3)升温到80℃，同时滴加剩余的引发剂水溶液和单体混合液，并保持恒速滴加，1小时加完，之后，95℃保温1h，降温到40℃，过滤，出料。
实施例3
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 10
丙烯酸乙酯 20
N-甲基丙烯酰胺 2.8
增效剂 4.5
过硫酸铵 0.5
去离子水 61.4
其中的增效是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
(二)制备方法为：
(1)在反应器中按重量配方量加入复合乳化剂的水溶液：十二烷基硫酸钠0.3，烷基酚聚氧乙烯醚0.5，去离子水30，搅拌均匀；
(2)加入1/5的单体混合物：甲基丙烯酸10，丙烯酸乙酯20，1/5(引发剂+增效剂+N-甲基丙烯酰胺)混合水溶液：过硫酸铵0.5，增效剂4.5，N-甲基丙烯酰胺2.8，去离子水余量，升温至80℃，保温30min；
(3)升温到85℃，同时滴加剩余的引发剂水溶液和单体混合液，并保持恒速滴加，1.5小时加完，之后，95℃保温1.5h，降温到40℃，过滤，出料。
实施例4
(一)原料组份的重量配比为：％
十二烷基硫酸钠 0.3
烷基酚聚氧乙烯醚 0.5
甲基丙烯酸 10
丙烯酸乙酯 20
N-甲基丙烯酰胺 2.8
增效剂 4.5
过硫酸铵 0.5
去离子水 61.4
其中的增效是乙烯基磺酸钠1.5和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3.0。
(二)制备方法为：
同实施例3。
性能测试
本发明通过以下性能比较试验：取丙烯酸酯织物涂层胶，加5％的丙烯酸酯增稠剂，用25％的氨水调节粘度至25000mPa·S，在基布上用刮刀式涂布机直接涂布，按实际需要涂6层，刮胶量为60～75g/m2，自然晾干。另选一组国内普遍使用的同类产品增稠剂，选用同种材料的布料，并采用完全相同的调胶配方，按同样的刮胶量与刮胶方式，制备出音盆布边原料，自然晾干。
结果表明，利用本发明的丙烯酸酯增稠剂调制的织物涂层胶制备的扬声器音盆布边，没有渗胶现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。