1、羧基丁腈胶乳是由丁二烯、丙烯腈、不饱和羧酸经乳液聚合制得的一种高分子白色乳液,由于其分子链中含有极性的腈基、羧基,性能优于普通丁腈胶乳,胶乳的机械稳定性、解冻稳定性、粘合性、成膜性和后期加工性能等均有所提高。所制得的胶乳具备优秀能力的耐油、耐化学和耐磨性能,流动性好,抗张强度高并且具有独特的粘着力,与淀粉、干酪素、乙烯基树脂、酚醛树脂、氯醛树脂等极性高分子物质有良好相溶性。但是,现有的羧基丁腈胶乳生产的基本工艺大多是采用中高温法,且制备得到的胶乳产品都会存在凝胶含量高、成膜性差,或操作复杂,不利于工业化生产的问题。
2、如中国专利文献cn7.8公开了一种浸渍无纺布用羧基丁腈胶乳及其制备方法,将聚合釜抽真空,用氮气置换后,采用连续进料方式加入脱盐水、乳化剂、分子量调节剂、ph缓冲液、α,β-烯键式不饱和腈单体、共轭二烯单体、c3~c5的乙烯基不饱和羧酸单体、环戊二烯基硅烷、全氟α,β-烯键式烯烃、引发剂,所述乳化剂为阴离子乳化剂、聚氧乙烯醚非离子型乳化剂、季胺盐两性乳化剂中的一种或几种,所述乳化剂优选为非离子型乳化剂和/或季胺盐两性乳化剂,更优选为质量比1:1.2~2的非离子型乳化剂和季胺盐两性乳化剂,于65℃进行聚合反应,反应时间为8小时;反应完成后降温至35℃,熟化2小时后降温出料,并加入ph值调节剂调节至ph8~11,即得羧基丁腈胶乳。该技术方案存在的缺陷或不足之处:该方法采用高温聚合法,采用连续加料工艺,操作复杂,工业实施难度大。
3、中国专利文献cn7.8公开了一种高强高耐磨丁腈手套用羧基丁腈胶乳的制备方法,按重量配比分别加入丙烯腈:28~35份;丁二烯:60~70份;不饱和羧酸:2~7份;不饱和羧酸酯:0~5份;反应型乳化剂:2.5~5.0份;电解质:0.1~0.5份;ph缓冲剂:0.1~0.5份;硫醇:0.5~1.5份;引发剂:0.2~0.5份;去离子水:110~140份。采用分段控温工艺,开始升温至25~35℃,反应6~8小时,开始第一次补加反应型乳化剂和硫醇,继续升温至36~40℃时,反应4~6小时,第二次补加反应型乳化剂和硫醇,最后升温至45~60℃,反应4~6小时,当转化率达到98%时,停止反应,制备到固含量为43%~45%的羧基丁腈胶乳。该技术方案存在的缺陷或不足之处:该方法采用中高温聚合法,分段控温工艺,操作复杂,控制难度大,不利于工业生产,且产品支化交联程度高导致凝胶含量高。
4、中国专利文献cn9.4公开了一种丁腈胶乳及其制备方法和应用,以重量份数计,丁腈胶乳的制备原料包括丁二烯78~95份、丙烯腈38~55份、丙烯酸酯5~10份、n-(羟甲基)丙烯酰胺1~3份、乳化剂1~5份、引发剂1~3份、分子量调节剂0.1~2份、ph调节剂0.1~2份和成膜助剂0.5~2份。该文献中采用丙烯酸酯和n-(羟甲基)丙烯酰胺对丁腈胶乳进行改性,由于丙烯酸酯具有广泛的粘合性、优异的耐屈挠和耐裂口增长性,故可使制得的丁腈胶乳具有较佳的粘合性和强度。同时,再辅以n-(羟甲基)丙烯酰胺,其具有自交联的性能,从而可使丁腈胶乳快速成膜,以防止因成膜时间过长而致胶膜发黄。最终制得的丁腈胶乳粘合性佳,成膜速度快,故可满足耐油浸渍制品衬里手套的生产和使用上的要求,同时,高强度可满足其长期使用上的要求。但是,该技术方案存在的缺陷或不足之处:该方法采用中高温聚合法,产品支化交联程度高导致凝胶含量高。
5、中国专利文献cn7.4公开了一种高性能羧基丁腈胶乳的制备方法:该胶乳采用丁苯胶乳做种子的乳液聚合工艺,部分单体滴加,以丁二烯和丙烯腈为主要单体,采用不饱和羧酸,并辅以多双键型交联单体等功能单体,聚合时采用复合乳化体系,即反应型乳化剂和阴离子乳化剂复配组成,过硫酸盐为引发剂,烷基硫醇为分子量调节剂,以及其它助剂,反应温度为40~60℃,转化率98%以上。该胶乳生产的全部过程中滴加的原料,采用超声波均化器或高压均质机分散,形成50~500nm的稳定的细乳液,然后滴加到反应釜中。最终制备的羧基丁腈胶乳,粒径大小为100~120nm,胶乳流动性好,粘度适中,具有优良的机械稳定性和化学稳定性,韧性、粘结强度高。该技术方案存在的缺陷或不足在于:该方法采用中高温聚合法,采用连续滴加工艺,且利用种子胶乳进行接枝聚合,加料过程复杂,难以实现工业生产。
6、中国专利文献cn9.x公开了一种羧基丁腈胶乳的生产的基本工艺,包括如下步骤:(1)称取原料,包括去离子水75~100份、分子量调节剂1~2份、ph缓冲剂0.1~0.5份和乳化剂3~5份,将上述原料加入到聚合釜中,在28~45℃的温度下,以550~750r/min速率搅拌1~2h,混合均匀后,充氮抽线)称取原料,包括丁二烯38~50份、丙烯腈20~30份、丙烯酸单体8~15份和不饱和羧酸2~5份,将上述原料加入到步骤1中的聚合釜中,保持步骤1中的温度和转速不变,搅拌1~3h后得乳化液;(3)将步骤2中所得的乳化液以3~5℃/min的速率缓慢升温反应,边升温边加入引发剂和去离子水,控制引发剂和去离子水的加入流量比1:6.6~8,待反应温度升至58~75℃,且引发剂和去离子水加入完毕后,保温反应至转化率达99%以上,得胶乳液;(4)将步骤3中所得的胶乳液转入脱气釜中,进行脱气处理,然后加入胶乳液总量1.5~4%的助剂,经高速分散机分散均匀后降温、分装,即得所需的羧基丁腈胶乳。该技术方案存在的缺陷或不足之处:该方法采用中高温聚合法,加料过程复杂,工业实施难度大。
7、中国专利文献cn4.6公开了一种羧基丁腈胶乳及其制备方法,包括如下步骤:(1)在引发剂的存在下,反应温度为10-25℃时,将丙烯腈、乙烯基不饱和羧酸单体和乳化剂在水中接触,所述接触的条件使得发生共聚反应生成颗粒直径为50-90nm的共聚物,得到种子胶乳;(2)反应温度为25-35℃条件下,将丙烯腈、丁二烯和分子量调节剂组成的混合物连续加入到步骤(1)得到的种子胶乳中,加入完毕后补加乳化剂并接着来进行反应,其中,所述乳化剂为十二烷基联苯醚磺酸钠和/或辛基酚聚氧乙烯醚;(3)反应温度为35-45℃条件下,向步骤(2)所得反应混合物中补加引发剂并接着来进行反应,制备到羧基丁腈胶乳。该技术方案存在的缺陷或不足之处:该方法采用高温聚合法,采用连续加料工艺,操作复杂,工业实施难度大。
1、本发明要解决的技术问题是提供一种羧基丁腈胶乳及其制备方法和应用,以解决现存技术中的羧基丁腈胶乳及其制备方法都会存在凝胶含量高,或工业实施难度大的问题。
3、一种羧基丁腈胶乳,以质量分数计,所述羧基丁腈胶乳由一下原料构成:丁二烯64~70份,丙烯腈26~33份,甲基丙烯酸3.0~6.0份,乳化剂2.5~4.0份,扩散剂1.0~3.0份,电解质0.02~0.08份,硫酸亚铁0.005~0.05份,助还原剂0.02~0.06份,分子量调节剂0.4~1.0份,除氧剂0.005~0.02份,引发剂0.04~0.10份和脱盐水125~140份;
4、其中,所述乳化剂为阴离子型乳化剂和阳离子型乳化剂的混合物,所述阴离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠,阳离子乳化剂为糖基双子阳离子表面活性剂;
5、所述乳化剂中所述阴离子型乳化剂与所述阳离子型乳化剂的质量比为1:0.05~0.1。
11、丁腈胶乳通常固含量为25%~30%,劳保手套用羧基丁腈胶乳固含量通常要求在40%以上。为了更好的提高胶乳固含量,聚合反应必须在低水比和高转化率条件下进行,水比降低必然会影响体系粘度和ph,转化率提高会导致反应后期凝胶含量显著上升,特别是固含量达到某些特定的程度,体系粘度增大,胶乳易成糊,失去流动性。高固含羧基丁腈胶乳制备过程中,为降低体系粘度,主要手段是合成出大粒径宽分布的羧基丁腈胶乳。
12、传统的季铵盐型阳离子表面活性剂刺激性较强,与阴离子表面活性剂复配性后会因相互作用而析出,从而失去效用而不可以应用。而糖基双子阳离子表面活性剂由于在传统阳离子表面活性剂上引入糖基,降低了它的刺激性,使它能够与阴离子表面活性剂很好的复配,彼此之间相互作用组成一种贴合物,具有更高的表面活性,能够更好的降低乳化剂临界胶束浓度和表面张力,使单体更容易进入到聚合场所——增溶胶束中,从而增大胶乳粒径,制备得到粒径宽分布的胶乳,使较小的粒子能填充到大粒子缝隙中,提高乳胶粒堆积体积,制备到高固含量羧基丁腈胶乳。
13、可选地,所述引发剂为低温氧化还原引发剂,优选为过氧化氢异丙苯和/或过氧化氢二异丙苯。
15、本发明所述的扩散剂、助还原剂、分子量调节剂、除氧剂均可选用本技术领域所公知的,没有特别限定。如扩散剂可选自二亚硫酸钠、二甲基酮肟,异抗坏血酸、碳酰肼和n-异丙基羟胺等中的至少一种。助还原剂可选自刁白块等,分子量调节剂为乳液聚合通用的调节剂,如叔十二碳硫醇、正十二烷基硫醇等。除氧剂可选自连二亚硫酸钠、二甲基酮肟,异抗坏血酸、碳酰肼和n-异丙基羟胺等中的至少一种。
17、将脱盐水、乳化剂、扩散剂、分子量调节剂、活化剂、助还原剂、电解质、甲基丙烯酸和丙烯腈混合,然后加入除氧剂和丁二烯,控制体系温度至8~15℃后,加入引发剂并在8~15℃下进行聚合反应,聚合转化率达到95%时,加入0.05~0.2份终止剂,即得所述羧基丁腈胶乳。
18、可选地,还包括在加入终止剂后,用3wt%~5wt%的koh溶液将所述羧基丁腈胶乳ph调节至8.0~10.0的步骤。
19、可选地,所述终止剂可选用业内常规的亚硝酸钠、锕铁试剂和对氨基偶氮苯等中的至少一种。
20、针对本发明中羧基丁腈胶乳的配方,发明人经研究之后发现,经过控制聚合反应的温度为8~15℃,有利于胶乳稳定性和凝胶含量的控制。
21、本发明还提供了一种劳保手套,由上述的羧基丁腈胶乳或上述的羧基丁腈胶乳的制备方法制得的羧基丁腈胶乳制得。
23、本发明提供的羧基丁腈胶乳,通过在聚合过程中引入特定的糖基双子阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配形成的乳化剂,打破阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂不能共用的传统,复配乳化剂逐步降低了乳化剂临界胶束浓度和溶液表面张力,提高了乳化效率;结合硫酸亚铁活化剂以及其他原料,彼此之间相互配合,可明显提高胶乳的稳定性及生产效率。采用在8~15℃下聚合,合成的羧基丁腈胶乳的固含量为42.0%~44.0%,黏度≤60mpa·s,粒径70~90nm,机械稳定性≤0.1%,凝胶含量<15.0%,不仅凝胶含量低,具有优良的成膜性,机械稳定性和强度,且制备方法简单可控,易于工业化生产。
技术研发人员:张志强,李旭晖,杨海龙,杨珊珊,钟启林,燕鹏华,王永峰,赵志超,桂强,邵卫
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