《一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液、製備方法及其套用》是合肥樂凱科技產業有限公司於2014年9月23日申請的發明專利，該專利申請號為2014104896085，公布號為CN104530299A，專利公布日為2015年04月22日，發明人是周守發、安佳麗、崔書海、王輝。
一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液及其製備方法，該發明實現了聚酯薄膜表面張力可調，其製備工藝簡單，易於操作，產品綠色環保，可滿足薄膜再加工的需求。
2020年7月17日，《一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液、製備方法及其套用》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
基本介紹
- 中文名：一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液、製備方法及其套用
- 公布號：CN104530299A
- 公布日：2015年4月22日
- 申請號：2014104896085
- 申請日：2014年9月23日
- 發明人：周守發、安佳麗、崔書海、王輝
- 代理機構：石家莊冀科專利商標事務所有限公司
- 代理人：李羨民、郭紹華
- Int.Cl.：C08F220/14(2006.01)I、C08F220/18(2006.01)I、C08F220/06(2006.01)I、 C08F220/28(2006.01)I
- 類別：發明專利
- 地址：安徽省合肥市新站區新站工業園A區樂凱工業園
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
雙向拉伸聚酯（BOPET）薄膜是一種性能優異的薄膜材料，被廣泛套用於電器、包裝和感光材料等生產領域。隨著市場需求的不斷變化，對聚酯薄膜進行改性已經成為一種趨勢，在聚酯薄膜表面塗覆一層化學物質（如油墨、膠黏劑），可賦予薄膜特殊的性能，可擴大薄膜的使用領域。但是聚酯薄膜的表面張力較低，容易出現油墨、膠黏劑脫落的現象，無法滿足使用要求，因此必須對其表面進行改性，以提高其表面張力。
2014年9月以前的技術中，如一種丙烯酸酯-聚氨酯乳液及其製備方法的中國專利中選用聚醚多元醇、二異氰酸酯、丙烯酸羥基酯、丙烯酸酯單體為主要反應原料，製備了一種丙烯酸酯-聚氨酯乳液，可塗覆於BOPET薄膜表面，以改善薄膜表面張力；一種丙烯酸酯改性聚氨酯乳液及其製備方法的中國專利中製備了一種丙烯酸酯乳液，以該丙烯酸酯乳液為高分子乳化劑，聚醚多元醇、二異氰酸酯、丙烯酸羥基酯、丙烯酸酯單體為反應單體，合成了一種丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，該丙烯酸酯乳液塗覆於BOPET薄膜表面以改善薄膜表面張力。
上述技術提供的丙烯酸酯乳液製備工藝較為複雜，且異氰酸酯反應活性較高，不易控制，難以實現工業化生產；上述丙烯酸酯乳液製備過程中使用了有機溶劑，也容易產生環境污染。
發明內容
專利目的
《一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液、製備方法及其套用》所要解決的技術問題是針對2014年9月以前的技術的缺陷，提供一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液，該丙烯酸酯乳液塗布在聚酯薄膜表面後，經縱向、橫向拉伸和高溫定型後，可調節聚酯薄膜的表面張力。
技術方案
為解決上述技術問題，該發明採用下述技術方案：一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液，具有如下結構式：
其中：a為5～40，b為40～140，c為60～160，d為10～60，e為5～45，f為5～55；
R1為-N（CH2CH3）3、-NH4或-N（CH3）2CH2CH2OH；R2為-H或-CH3；R3為
R4為-CONHC（ CH3 ）2COCH3。
一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液的製備方法，包括如下步驟：
（1）在反應器中加入100～200重量份的去離子水、0.4～1.2重量份的反應型乳化劑，攪拌混合均勻，得混合物A，備用；
（2）將1/5～1/3重量份的混合物A與0.3～0.8重量份引發劑混合，得到引發劑溶液，備用；
（3）將15～40重量份的硬單體、15～40重量份的軟單體、5～15重量份含酯鍵交聯單體、15～60重量份的功能性單體混合，得到混合單體B，備用；
（4）在含有剩餘混合物A的反應器中加入0.2～0.6重量份pH緩衝劑，1/10～1/5重量份的混合單體B，預乳化，升溫至75～85℃，滴加引發劑溶液，至反應器內液體變藍後，同時滴加剩餘的混合單體B，滴加完畢後，保溫反應4～6小時，降溫至40～50℃，加入鹼液中和至pH值為7～8，得丙烯酸酯乳液。
上述方案中，所述的反應型乳化劑為1-烯丙氧基-3-（4-壬基苯酚）-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸銨、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉鹽的一種或任意組合。
上述方案中，所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。上述方案中，所述的硬單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種或任意組合。上述方案中，所述軟單體為丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯中的一種或任意組合。上述方案中，所述的含酯鍵交聯單體為甲基丙烯酸烯丙酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯中的一種或任意組合。上述方案中，所述的功能單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、雙丙酮丙烯醯胺、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯的任意組合。 上述方案中，所述的緩衝劑為碳酸氫鈉或碳酸氫銨；所述鹼液為三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺或氨水的一種或任意組合。一種聚酯薄膜，至少一個表面含有上述含酯鍵結構丙烯酸乳液製成的底層。
改善效果
與2014年9月以前的技術相比，《一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液、製備方法及其套用》具有如下優點：
1.該發明提供的丙烯酸酯乳液的結構中，高分子鏈通過極性基團酯鍵結構連結，它塗覆在聚酯薄膜表面，固化後能形成極性強的立體網路結構，可以顯著改善聚酯薄膜的表面能。
2.該發明提供的製備方法，反應使用的是高分子乳化劑，避免了小分子乳化劑向薄膜表面遷移造成的表面能降低，使得聚酯薄膜的表面張力達到40～58dyn/cm，實現了聚酯薄膜表面張力的可調節。該發明反應過程無需使用有機溶劑，產品綠色環保，製備的乳液塗覆在聚酯薄膜的表面後，可以滿足薄膜再加工的需求。
技術領域
《一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液、製備方法及其套用》屬於高分子乳液製備技術領域，特別涉及一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液及其製備方法。
權利要求
1.一種製備含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液的方法，其特徵在於，所述含酯鍵結構的丙烯酸酯具有如下結構式：
其中：a為5～40，b為40～140，c為60～160，d為10～60，e為5～45，f為5～55；R1為-N（CH2CH3）3、-NH4或-N（CH3）2CH2CH2OH；R2為-H或-CH3；R3為
R4為-CONHC（CH3）2COCH3。
製備按如下步驟進行：
（1）在反應器中加入100～200重量份的去離子水、0.4～1.2重量份的反應型乳化劑，攪拌混合均勻，得混合物A，備用；
（2）將1/5～1/3重量份的混合物A與0.3～0.8重量份引發劑混合，得到引發劑溶液，備用；
（3）將15～40重量份的硬單體、15～40重量份的軟單體、5～15重量份含酯鍵交聯單體、15～60重量份的功能性單體混合，得到混合單體B，備用；
（4）在含有剩餘混合物A的反應器中加入0.2～0.6重量份pH緩衝劑，1/10～1/5重量份的混合單體B，預乳化，升溫至75～85℃，滴加引發劑溶液，至反應器內液體變藍後，同時滴加剩餘的混合單體B，滴加完畢後，保溫反應4～6小時，降溫至40～50℃，加入鹼液中和至pH值為7～8，得丙烯酸酯乳液。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的反應型乳化劑為1-烯丙氧基-
3-（4-壬基苯酚）-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸銨、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉鹽的一種或任意組合。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
4.根據權利要求3所述的製備方法，所述的硬單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種或任意組合。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述的軟單體為丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯中的一種或任意組合。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述的含酯鍵交聯單體為甲基丙烯酸烯丙酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯中的一種或任意組合。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述的功能單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、雙丙酮丙烯醯胺、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、丙烯酸羥乙酯的任意組合。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述的緩衝劑為碳酸氫鈉或碳酸氫銨；所述鹼液為三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺或氨水的一種或任意組合。
9.一種聚酯薄膜，其特徵在於，其至少一個表面含有如權利要求1-8中任一項權利所述丙烯酸乳液製成的底層。
實施方式
- 實施例1
1.含酯鍵結構丙烯酸酯乳液的製備
（1）在反應器中加入100克的去離子水、0.4克的1-烯丙氧基-3-（4-壬基苯酚）-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸銨，攪拌混合均勻，得混合物A，備用；
（2）將20.1克的混合物A與0.3克過硫酸銨混合，得到引發劑溶液，備用；
（3）將15克的甲基丙烯酸甲酯、15克的丙烯酸乙酯、5克甲基丙烯酸烯丙酯、2克丙烯酸、2克甲基丙烯酸羥乙酯、9克甲基丙烯酸異冰片酯、2克雙丙酮丙烯醯胺混合，得到混合單體B，備用；
（4）在含有剩餘混合物A的反應器中加入0.2克碳酸氫鈉和9克的混合單體B，預乳化，升溫至75℃，滴加引發劑溶液，至反應器內液體變藍後，同時滴加剩餘的混合單體B，滴加完畢後，保溫反應4小時，降溫至50℃，加入三乙胺中和至pH值為7，得含酯鍵結構丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的製備：取20克上述含酯鍵結構丙烯酸酯乳液、0.4克固化劑、0.5克潤濕劑、0.3克二氧化矽的分散體乳液和80克去離子水，經高剪下乳化機分散均勻，得到聚酯薄膜塗布用的預塗底層液。將聚酯切片熔融擠出冷卻成為無取向的鑄塑厚片，進行縱向拉伸，在其表面塗覆預塗底層液後，再進行橫向拉伸，收卷得到帶有底層的聚酯薄膜。
- 實施例2
1.含酯鍵結構丙烯酸酯乳液的製備
（1）在反應器中加入150克的去離子水、0.8克的3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉鹽，攪拌混合均勻，得混合物A，備用；
（2）將37.7克的混合物A與0.5克過硫酸鉀混合，得到引發劑溶液，備用；
（3）將25克的甲基丙烯酸甲酯、20克的丙烯酸乙酯、5克甲基丙烯酸烯丙酯、2克丙烯酸、3克甲基丙烯酸羥乙酯、8克甲基丙烯酸異冰片酯、2克雙丙酮丙烯醯胺混合，得到混合單體B，備用；
（4）在含有剩餘混合物A的反應器中加入0.3克碳酸氫銨和6.5克的混合單體B，預乳化，升溫至80℃，滴加引發劑溶液，至反應器內液體變藍後，同時滴加剩餘的混合單體B，滴加完畢後，保溫反應5小時，降溫至50℃，加入N，N-二甲基乙醇胺中和至pH值為8，得含酯鍵結構丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的製備：採用上述含酯鍵結構丙烯酸酯乳液，按照實施例1中聚酯薄膜的製備方法進行製備。
- 實施例3
1.含酯鍵結構丙烯酸酯乳液的製備
（1）在反應器中加入180克的去離子水、1.0克的3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉鹽，攪拌混合均勻，得混合物A，備用；
（2）將60.3克的混合物A與0.6克過硫酸銨混合，得到引發劑溶液，備用；
（3）將30克的甲基丙烯酸甲酯、25克的丙烯酸乙酯、10克丙烯酸異辛酯、10克1，6-己二醇二丙烯酸酯、2克丙烯酸、3克丙烯酸羥乙酯、25克甲基丙烯酸異冰片酯、2克雙丙酮丙烯醯胺、3克甲基丙烯酸四氫呋喃酯混合，得到混合單體B，備用；
（4）在含有剩餘混合物A的反應器中加入0.4克碳酸氫鈉和22克的混合單體B，預乳化，升溫至85℃，滴加引發劑溶液，至反應器內液體變藍後，同時滴加剩餘的混合單體B，滴加完畢後，保溫反應6小時，降溫至45℃，加入氨水中和至pH值為8，得含酯鍵結構丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的製備：
採用上述含酯鍵結構丙烯酸酯乳液，按照實施例1中聚酯薄膜的製備方法進行製備。
- 實施例4
1.含酯鍵結構丙烯酸酯乳液的製備
（1）在反應器中加入200克的去離子水、1.2克的1-烯丙氧基-3-（4-壬基苯酚）-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸銨，攪拌混合均勻，得混合物A，備用；
（2）將67.1克的混合物A與0.8克過硫酸銨混合，得到引發劑溶液，備用；
（3）將40克的甲基丙烯酸甲酯、30克的丙烯酸乙酯、10克丙烯酸異辛酯、15克1，6-己二醇二丙烯酸酯、2克甲基丙烯酸、2克丙烯酸羥乙酯、31克甲基丙烯酸異冰片酯、10克雙丙酮丙烯醯胺、15克甲基丙烯酸四氫呋喃酯混合，得到混合單體B，備用；
（4）在含有剩餘混合物A的反應器中加入0.5克碳酸氫鈉和29克的混合單體B，預乳化，升溫至85℃，滴加引發劑溶液，至反應器內液體變藍後，同時滴加剩餘的混合單體B，滴加完畢後，保溫反應6小時，降溫至40℃，加入氨水中和至pH值為7，得含酯鍵結構丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的製備：
採用上述含酯鍵結構丙烯酸酯乳液，按照實施例1中聚酯薄膜的製備方法進行製備。
- 實施例5
1.含酯鍵結構丙烯酸酯乳液的製備
（1）在反應器中加入200克的去離子水、1.2克的1-烯丙氧基-3-（4-壬基苯酚）-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸銨，攪拌混合均勻，得混合物A，備用；
（2）將67.1克的混合物A與0.8克過硫酸銨混合，得到引發劑溶液，備用；
（3）將30克的甲基丙烯酸甲酯、5克苯乙烯、35克的丙烯酸乙酯、5克丙烯酸異辛酯、15克甲基丙烯酸烯丙酯、2克甲基丙烯酸、2克丙烯酸羥乙酯、31克甲基丙烯酸異冰片酯、15克雙丙酮丙烯醯胺、10克甲基丙烯酸四氫呋喃酯混合，得到混合單體B，備用；
（4）在含有剩餘混合物A的反應器中加入0.5克碳酸氫銨和30克的混合單體B，預乳化，升溫至85℃，滴加引發劑溶液，至反應器內液體變藍後，同時滴加剩餘的混合單體B，滴加完畢後，保溫反應5小時，降溫至40℃，加入氨水中和至pH值為7，得含酯鍵結構丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的製備：採用上述含酯鍵結構丙烯酸酯乳液，按照實施例1中聚酯薄膜的製備方法進行製備。
表面張力性能測試：用達因筆測試聚酯薄膜的表面張力，測試結果見表1。
實施例 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 |
|---|---|---|---|---|---|
表面張力 | 40 | 46 | 50 | 54 | 58 |
榮譽表彰
2020年7月17日，《一種含酯鍵結構的丙烯酸酯乳液、製備方法及其套用》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
