《可再分散聚合物粘膠粉及製備方法》是蘇州大學於2007年7月11日申請的專利，該專利的申請號為2007100436580，公布號為CN101121580，授權公布日為2008年2月13日，發明人是路建美，該發明涉及一種水泥基材料的改性添加劑。
《可再分散聚合物粘膠粉及製備方法》所述可再分散聚合物粘膠粉是由醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯酸酯類單體在添加劑、乳化劑和引發劑的存在下通過乳液聚合進行共聚，先製得聚合物乳液，再通過噴霧乾燥法乾燥該聚合物乳液，同時加入防粘劑而製得的。由於加入了防粘劑和添加劑，該可再分散聚合物粘膠粉不易粘結成塊，加水分散後能形成穩定的分散液，分散液中的聚合物既具有良好的分散性，又具備很高的粘結強度，並能保持原來合成的聚合物性能不變。
2009年，《可再分散聚合物粘膠粉及製備方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：可再分散聚合物粘膠粉及製備方法
- 公布號：CN101121580
- 公布日：2008年2月13日
- 申請號：2007100436580
- 申請日：2007年7月11日
- 申請人：蘇州大學
- 地址：江蘇省蘇州市蘇州工業園區仁愛路199號
- 發明人：路建美
- 分類號：C04B24/26（2006.01）
- 代理機構：蘇州創元專利商標事務所有限公司
- 代理人：陶海鋒
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
自20世紀50年代開始，日本材料學家Yoshihiko Ohama將聚合物膠乳套用到水泥材料中，不但顯著地提高了水泥基材料的抗折強度，還由於聚合物膠乳中乳化劑的塑化和引氣作用，提高了新拌水泥基材料的流動性和硬化後水泥基材料的抗凍融性，聚合物膠乳成膜後與水泥水化物形成網路結構，抑制了水泥基材料的孔徑結構，顯著地降低了水泥基材料的滲液透氣性。聚合物乳膠改型水泥基材料的優異性能引起了從事水泥材料研究的科研工作者的高度重視，現已成功套用的聚合物膠乳主要有聚乙烯-醋酸乙烯酯膠乳（EVA）、丁苯膠乳（SB）和苯丙膠乳等，主要用做混凝土修補砂漿、普通修補砂漿、地坪砂漿、自流地坪砂漿、牆地磚粘結劑、勾縫劑等。聚合物膠乳的成功套用擴大了水泥基材料的使用範圍，並且顯著地改善了水泥基材料的某些性能，但利用聚合物膠乳改性水泥基材料在使用中存在以下問題：首先表現在使用不便且配比難以準確控制，利用聚合物膠乳配製水泥基材料，需分別購買聚合物乳膠和水泥基材料，使用時按比例混合，但聚合物膠乳的固含量不確定，所以各組分的配比難以準確控制；其次是聚合物膠乳中至少50％是水，給運輸和儲存帶來許多不便，而且增加了包裝費用。
因此，人們希望有一種單組分體系來更方便地獲得聚合物砂漿所擁有的優良性能，可再分散聚合物粉末的問世使這一希望變成了現實。可再分散聚合物粉末是指通過乳液聚合得到的聚合物膠乳，經過乾燥或其他手段得到的聚合物粉末，當將其與水按一定比例混合後，可再次形成穩定的聚合物膠乳，並具有原來合成聚合物膠乳的性能。
可再分散聚合物粘膠粉末作為添加劑可顯著改善水泥基材料的多種性能，如黏結力、抗滲性等，以這類添加劑改性的水泥建築乾粉與傳統的聚合物乳液改性水泥材料相比，具有許多優點：（1）可避免使用時由於液料與粉料的配比難以準確掌握，造成各批料性能上的差異；（2）施工簡便易行；（3）由於是粉末狀，避免了乳液狀因有大量的水而使運輸困難、包裝大、儲存期短、冬季易凍結等問題，降低了成本。
然而，在製備可再分散聚合物粘膠粉末的過程中，遇到的主要問題是，既要使其在水中有較好的再分散性，又不能降低材料成膜後的耐水性，現有技術中，通過聚合物的組份調整可以提高其在水中的再分散性，但同時，卻會導致成膜後的耐水性下降的問題。另一難點是，製成粉末後由於聚合物柔性大，很容易再返粘成塊。因而，只有解決上述問題，才能使可再分散聚合物粘膠粉末獲得大規模推廣套用。
發明內容
專利目的
《可再分散聚合物粘膠粉及製備方法》目的是提供一種可再分散聚合物粘膠粉及其製備方法，在提高加水後的再分散性的同時，保證成膜後的耐水性及粘結強度，並保持原來合成的聚合物性能不變。
技術方案
《可再分散聚合物粘膠粉及製備方法》採用的技術方案是：一種可再分散聚合物粘膠粉，它是由醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯酸酯類單體在添加劑、乳化劑和引發劑的存在下通過乳液聚合進行共聚，先製得聚合物乳液，再通過噴霧乾燥法乾燥該聚合物乳液，同時加入防粘劑而製得的，所述添加劑選自氫氧化鉀或氫氧化鈉。
上述技術方案中，所述丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯或丙烯酸異辛酯。
乳液聚合是一種常見的聚合方法，該領域技術人員能夠根據共聚單體選擇乳化劑和引發劑。優選的技術方案是，所述乳化劑選自明膠、OP乳化劑、聚乙烯醇中的一種；所述引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種。
上述技術方案中，所述防粘劑選自白碳黑、高嶺土、滑石粉或甲酸鈣中的一種。
該可再分散聚合物粘膠粉的具體製備工藝包括以下步驟：
（1）取共聚單體總質量的3％-10％的乳化劑，和共聚單體總質量1％-3％的添加劑溶解於水中，得到組分a；
（2）取共聚單體總質量的0.2％-1％的引發劑，溶解於水，得到組分b；
（3）將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸酯類單體按質量比10-30:10-50:30-60混合均勻，得到混合單體；
（4）將組分b和混合單體加入已升溫至70-90℃的組分a中，反應3-4小時後，升溫至90-100℃反應1-2小時，冷卻，得到聚合物乳液；
（5）將乳液用噴霧法乾燥，在噴霧時加入單體總質量的10％-25％的防粘劑，即獲得所需的可再分散聚合物粘膠粉。
改善效果
1.由於《可再分散聚合物粘膠粉及製備方法》採用醋酸乙烯酯-苯乙烯-丙烯酸酯類共聚物，並加入氫氧化鈉或氫氧化鉀作為添加劑，來調整再分散性與耐水性之間的關係，使可再分散聚合物粘膠粉在具有優良的粘接性能及可再分散性的同時，固化速度快，成膜後具有良好的耐水性、耐寒性。
2.由於加入了防粘劑，乾燥後的粉末能成分散顆粒而不易粘結成塊。
3.由於產品為粉末狀，因而其儲存期長，即便在冬季也不會發生凍結問題；產品包裝小、方便運輸，更重要的是使用方便。
權利要求
1.一種可再分散聚合物粘膠粉，其特徵在於：它是由質量比10-30:10-50:30-60的醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯酸酯單體在添加劑、乳化劑和引發劑的存在下通過乳液聚合進行共聚，先製得聚合物乳液，再通過噴霧乾燥法乾燥該聚合物乳液，同時加入防粘劑而製得的，所述添加劑選自氫氧化鉀或氫氧化鈉，加入量為共聚單體總質量的1%-3%；所述防粘劑選自白碳黑、高嶺土、滑石粉或甲酸鈣，加入量為單體總質量的10%-25%。
3.一種如權利要求1所述的可再分散聚合物粘膠粉的製備方法，其特徵在於，包括以下幾個步驟：
（1）取共聚單體總質量的3％-10％的乳化劑，和共聚單體總質量的1％-3％的添加劑溶解於水中，得到組分a；
（2）取共聚單體總質量的0.2％-1％的引發劑，溶解於水，得到組分b；
（3）將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸酯類單體按質量比10-30:10-50:30-60混合均勻，得到混合單體；
（4）將組分b和混合單體加入已升溫至70-90℃的組分a中，反應3-4小時後，升溫至90-100℃反應1-2小時，冷卻，得到聚合物乳液；
（5）將乳液用噴霧法乾燥，在噴霧時加入單體總質量的10％-25％的防粘劑，即獲得所需的可再分散聚合物粘膠粉。
4.根據權利要求3所述的可再分散聚合物粘膠粉的製備方法，其特徵在於：所述乳化劑選自明膠、OP乳化劑、聚乙烯醇中的一種。
5.根據權利要求3所述的可再分散聚合物粘膠粉的製備方法，其特徵在於：所述引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種。
6.根據權利要求3所述的可再分散聚合物粘膠粉的製備方法，其特徵在於：所述丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯或丙烯酸異辛酯。
實施方式
實施例一
1.取3-6克明膠和1-3克氫氧化鈉，溶於50-100克水，得到組分a；取0.2-0.6克過硫酸鉀，溶於20-50克水，得到組分b；將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸異辛酯按質量比10-30:10-50:30-60分別稱取，保持單體總量為80-100克，混合均勻，得到混合單體。
2.將組分b和混合單體加入至70-90℃的組分a中，反應3-4小時，升溫至90-100℃，繼續反應1-2小時，冷卻，得到聚合物乳液。
3.將聚合物乳液用噴霧法乾燥，噴霧的同時加入8-20克的甲酸鈣，得到可再分散聚合物粘膠粉。
經測試，該實施例中，聚合物薄膜的再分散性為一級。
取該實施例製備獲得的可再分散聚合物粘膠粉10克，加入525克水泥砂漿中，攪拌，獲得含聚合物粘膠粉的水泥砂漿粘結劑，粘結水泥模組，製得測試樣，將該水泥模組在水中浸泡14天后，經檢測，其粘結強度為0.95MPa與之對比，用現有市售產品製備的樣品，經上述同樣方法測試，其粘結強度為0.75MPa。可見，該實施例的產品在提高再分散性的同時，保證了較高的耐水性。
實施例二
1.取4-8克聚乙烯醇和1-3克氫氧化鈉，溶於50-100克水，得到組分a；取0.5-1.0克過硫酸鉀，溶於20-50克水，得到組分b；將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸乙酯按質量比10-30:10-50:30-60分別稱取，保持單體總量為80-100克，混合均勻，得到混合單體。
2.將組分b和混合單體加入至70-90℃的組分a中，反應3-4小時，升溫至90-100℃，繼續反應1-2小時，冷卻，得到聚合物乳液。
3.將聚合物乳液用噴霧法乾燥，噴霧的同時加入8-20克的白炭黑，得到可再分散聚合物粘膠劑。
聚合物薄膜的再分散性為一級。
實施例三
1.取7-12克聚乙烯醇和1-3克氫氧化鉀，溶於50-100克水，得到組分a；取0.2-0.7克過硫酸銨，溶於20-50克水，得到組分b；將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸甲酯按質量比10-30:10-50:30-60分別稱取，保持單體總量為90-120克，混合均勻，得到混合單體。
2.將組分b和混合單體加入至70-90℃的組分a中，反應3-4小時，升溫至90-100℃，繼續反應1-2小時，冷卻，得到聚合物乳液。
3.將聚合物乳液用噴霧法乾燥，噴霧的同時加入15-30克的高嶺土，得到可再分散聚合物膠粘劑。
聚合物薄膜的再分散性為一級。
實施例四
1.取5-10克OP乳化劑和1-3克氫氧化鉀，溶於50-100克水，得到組分a；取0.6-1克過硫酸銨，溶於20-50克水，得到組分b；將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯按質量比10-30:10-50:30-60分別稱取，保持單體總量為80-120克，混合均勻，得到混合單體。
2.將組分b和混合單體加入至70-90℃組分a中，反應3-4小時後，升溫至90-100℃反應1-2小時，冷卻，得到聚合物乳液。
3.將聚合物乳液用噴霧法乾燥，噴霧的同時加入15-30克的滑石粉，得到可再分散聚合物膠粘劑。
聚合物薄膜的再分散性為一級。
上述各實施例中，所述聚合物薄膜的再分散性的測試方法是：於玻璃板上將來自上述各實驗例的分散液（噴乾前）製成0.2毫米厚的薄膜並在105℃溫度下烘乾15分鐘。為測試薄膜的可再分散性，藉助滴管，在室溫下將一滴水置於待測試薄膜上一均質部位，待該滴水在薄膜上作用60秒鐘之後，用指尖在同一位置擦刮該滴，直至該處玻璃板上無薄膜存留為止，該薄膜碎裂成若干片或完整保留下來。
所述聚合物薄膜的可再分散性是依照下列標準加以評估：一級：薄膜可通過輕輕擦刮即可再分散或自行再分散：二級：薄膜可通過擦刮而再分散，可能形成若干可再分散薄膜小片；三級：薄膜僅可通過用力擦刮才能形成薄膜小片而再分散；四級：薄膜既使經長時間用力擦刮也不能再分散，但碎裂成若干小片。
榮譽表彰
2009年，《可再分散聚合物粘膠粉及製備方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
