一种耐热性水性丙烯酸酯乳液及其制备方法-j9九游会真人

1.本发明涉及水性丙烯酸酯技术领域，具体为一种耐热性水性丙烯酸酯乳液及其制备方法。


背景技术：

2.水性聚丙烯酸酯以水作为溶液，具有绿色环保，成膜性优良，耐候性好等优点，可以应用于涂料、胶黏剂、油墨等领域；但是水性丙烯酸酯漆膜的耐热性较差，易燃烧，容易发生火灾和火焰蔓延，因此开发耐热性和耐燃性的水性丙烯酸酯迫在眉睫。
3.目前用于聚丙烯酸酯的阻燃剂主要是氮磷系阻燃剂、硫磷阻燃剂、生物质阻燃剂等，纤维素的分子链刚性大，耐热性好、来源广泛，可以作为增稠剂、阻燃剂、增韧剂等，在聚丙烯酸酯等材料中有着公开的应用前景，授权公告号专利cn112144316b公开了改性纳米纤维素、羟基纤维素、丙烯酸树脂等作为原料，提高了丙烯酸树脂具有很好的强度、弹性、耐磨性能；但是没有解决丙烯酸树脂耐热性和耐燃性不好的问题。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：提供了一种磷酸酯-噻二唑改性纤维素，提高了水性丙烯酸酯乳液的耐热性和耐燃性。
5.本发明的技术方案是：
6.耐热性水性丙烯酸酯乳液的制备方法为以下步骤：
7.(1)向乙醇中加入二醛基三苯基磷酸酯、2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑升温搅拌溶液，然后加入氨基纤维素的二甲亚砜溶液，反应后加入水直至大量沉淀析出，抽滤，乙醇洗涤，制得聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素。
8.(2)向水性丙烯酸酯乳液中加入磷酸酯-噻二唑改性纤维素、颜填料、分散剂、防沉剂、乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到耐热性水性丙烯酸酯乳液。
9.优选的，所述二醛基三苯基磷酸酯、2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑、氨基纤维素的质量比例为0.2-0.6:0.12-0.4:1。
10.优选的，所述反应控制温度为60-80℃，控制时间为6-24h。
11.优选的，所述水性丙烯酸酯乳液和磷酸酯-噻二唑改性纤维素的质量比例为1:0.05-0.3。
12.优选的，所述二醛基三苯基磷酸酯的制备方法为：在冰浴中将4-羟基苯甲醛、苯基磷酰二氯和三乙胺加入到四氢呋喃中，反应后浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷和水进行萃取，收集二氯甲烷相，浓缩，得到二醛基三苯基磷酸酯；反应式为：
[0013][0014]
优选的，所述4-羟基苯甲醛、苯基磷酰二氯和三乙胺的质量比例为1.1-1.6:1:1-1.4。
[0015]
优选的，所述反应在冰浴中搅拌2-4h，然后升温至30-50℃，搅拌6-12h。
[0016]
优选的，所述氨基纤维素的制备方法为：将微晶纤维素加入到水中，超声分散，加入氢氧化钠和环氧氯丙烷，55-65℃下搅拌反应3-4h，离心分离，水洗后将产物加入到氨水中，55-70℃下搅拌并回流3-5h，离心分离，水洗，得到氨基化微晶纤维素。
[0017]
优选的，所述氨基纤维素、氢氧化钠和环氧氯丙烷的质量比例为1:1.2-3:0.4-1。
[0018]
优选的，所述氨水的质量分数为4-10％。
[0019]
本发明的有益的技术效果是：本发明利用环氧氯丙烷和纤维素的羟基进行反应，得到环氧化纤维素，然后环氧基团在氨水中进行开环反应，得到氨基化微晶纤维素；利用氨基作为聚合位点，与二醛基三苯基磷酸酯、2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑发生席夫碱聚合反应，得到聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素，实现了在纤维素的侧链接枝了(磷酸酯-噻二唑)聚合物。
[0020]
聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素以磷酸酯为酸原，噻二唑为气源，纤维素为碳源，形成膨胀阻燃剂，加入到水性丙烯酸树乳液中，提高了漆膜燃烧是的成炭性和残碳量，增强了漆膜的耐燃性；并且改性纤维素侧链的聚(磷酸酯-噻二唑)分子链与聚丙烯酸酯分子链形成链缠绕，形成氢键等分子间相互作用力，提高聚了丙烯酸酯漆膜的热分解温度，具有更好的耐热性。
具体实施方式
[0021]
结合以下实施例对本技术作进一步详细说明。
[0022]
实施例1
[0023]
氨基化微晶纤维素的制备方法：将100份微晶纤维素加入到水中，超声分散，加入150份氢氧化钠和60份环氧氯丙烷，55℃下搅拌反应3h，离心分离，水洗后将产物加入到质量分数为4％氨水中，70℃下搅拌并回流5h，离心分离，水洗，得到氨基化微晶纤维素。
[0024]
二醛基三苯基磷酸酯的制备方法：在冰浴中将110份4-羟基苯甲醛、100份苯基磷酰二氯和100份三乙胺加入到四氢呋喃中，在冰浴中搅拌3h，然后升温至50℃，搅拌12h，反应后浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷和水进行萃取，收集二氯甲烷相，浓缩，得到二醛基三苯基磷酸酯。
[0025]
聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素的制备方法：向乙醇中加入20份(重量份数计)二醛基三苯基磷酸酯、12份2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑，升温搅拌溶液，然后加入含有100份氨基纤维素的二甲亚砜溶液，80℃下反应6h，加入水直至大量沉淀析出，抽滤，乙醇洗涤，制得聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素。
[0026]
耐热性水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入5份磷酸酯-噻二唑改性纤维素、15份颜料红122、0.5份分散剂c-1207、2份防沉剂气相二氧化硅、2份
乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到耐热性水性丙烯酸酯乳液。
[0027]
实施例2
[0028]
氨基化微晶纤维素的制备方法：将100份微晶纤维素加入到水中，超声分散，加入120份氢氧化钠和40份环氧氯丙烷，60℃下搅拌反应3h，离心分离，水洗后将产物加入到质量分数为8％氨水中，60℃下搅拌并回流4h，离心分离，水洗，得到氨基化微晶纤维素。
[0029]
二醛基三苯基磷酸酯的制备方法：在冰浴中将120份4-羟基苯甲醛、100份苯基磷酰二氯和110份三乙胺加入到四氢呋喃中，在冰浴中搅拌3h，然后升温至40℃，搅拌12h，反应后浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷和水进行萃取，收集二氯甲烷相，浓缩，得到二醛基三苯基磷酸酯。
[0030]
聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素的制备方法：向乙醇中加入30份(重量份数计)二醛基三苯基磷酸酯、20份2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑，升温搅拌溶液，然后加入含有100份氨基纤维素的二甲亚砜溶液，70℃下反应12h，加入水直至大量沉淀析出，抽滤，乙醇洗涤，制得聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素。
[0031]
耐热性水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入10份磷酸酯-噻二唑改性纤维素、30份颜料红122、0.8份分散剂c-1207、2份防沉剂气相二氧化硅、1.2份乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到耐热性水性丙烯酸酯乳液。
[0032]
实施例3
[0033]
氨基化微晶纤维素的制备方法：将100份微晶纤维素加入到水中，超声分散，加入300份氢氧化钠和100份环氧氯丙烷，55℃下搅拌反应4h，离心分离，水洗后将产物加入到质量分数为10％氨水中，60℃下搅拌并回流3h，离心分离，水洗，得到氨基化微晶纤维素。
[0034]
二醛基三苯基磷酸酯的制备方法：在冰浴中将160份4-羟基苯甲醛、100份苯基磷酰二氯和140份三乙胺加入到四氢呋喃中，在冰浴中搅拌4h，然后升温至40℃，搅拌10h，反应后浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷和水进行萃取，收集二氯甲烷相，浓缩，得到二醛基三苯基磷酸酯。
[0035]
聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素的制备方法：向乙醇中加入40份(重量份数计)二醛基三苯基磷酸酯、30份2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑，升温搅拌溶液，然后加入含有100份氨基纤维素的二甲亚砜溶液，60℃下反应18h，加入水直至大量沉淀析出，抽滤，乙醇洗涤，制得聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素。
[0036]
耐热性水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入15份磷酸酯-噻二唑改性纤维素、25份颜料红122、0.6份分散剂c-1207、2份防沉剂气相二氧化硅、2份乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到耐热性水性丙烯酸酯乳液。
[0037]
实施例4
[0038]
氨基化微晶纤维素的制备方法：将100份微晶纤维素加入到水中，超声分散，加入250份氢氧化钠和80份环氧氯丙烷，55℃下搅拌反应4h，离心分离，水洗后将产物加入到质量分数为8％氨水中，60℃下搅拌并回流4h，离心分离，水洗，得到氨基化微晶纤维素。
[0039]
二醛基三苯基磷酸酯的制备方法：在冰浴中将140份4-羟基苯甲醛、100份苯基磷酰二氯和125份三乙胺加入到四氢呋喃中，在冰浴中搅拌2h，然后升温至40℃，搅拌6h，反应后浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷和水进行萃取，收集二氯甲烷相，浓缩，得到二醛基三
苯基磷酸酯。
[0040]
聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素的制备方法：向乙醇中加入50份(重量份数计)二醛基三苯基磷酸酯、32份2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑，升温搅拌溶液，然后加入含有100份氨基纤维素的二甲亚砜溶液，80℃下反应6h，加入水直至大量沉淀析出，抽滤，乙醇洗涤，制得聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素。
[0041]
耐热性水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入22份磷酸酯-噻二唑改性纤维素、20份颜料红122、0.5份分散剂c-1207、1份防沉剂气相二氧化硅、1.2份乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到耐热性水性丙烯酸酯乳液。
[0042]
实施例5
[0043]
氨基化微晶纤维素的制备方法：将100份微晶纤维素加入到水中，超声分散，加入150份氢氧化钠和60份环氧氯丙烷，55℃下搅拌反应4h，离心分离，水洗后将产物加入到质量分数为4％氨水中，70℃下搅拌并回流4h，离心分离，水洗，得到氨基化微晶纤维素。
[0044]
二醛基三苯基磷酸酯的制备方法：在冰浴中将160份4-羟基苯甲醛、100份苯基磷酰二氯和130份三乙胺加入到四氢呋喃中，在冰浴中搅拌3h，然后升温至50℃，搅拌8h，反应后浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷和水进行萃取，收集二氯甲烷相，浓缩，得到二醛基三苯基磷酸酯。
[0045]
聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素的制备方法：向乙醇中加入60份(重量份数计)二醛基三苯基磷酸酯、40份2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑，升温搅拌溶液，然后加入含有100份氨基纤维素的二甲亚砜溶液，60℃下反应24h，加入水直至大量沉淀析出，抽滤，乙醇洗涤，制得聚(磷酸酯-噻二唑)改性纤维素。
[0046]
耐热性水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入30份磷酸酯-噻二唑改性纤维素、15份颜料红122、0.2份分散剂c-1207、0.5份防沉剂气相二氧化硅、1.8份乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到耐热性水性丙烯酸酯乳液。
[0047]
对比例1
[0048]
氨基化微晶纤维素的制备方法：将100份微晶纤维素加入到水中，超声分散，加入150份氢氧化钠和60份环氧氯丙烷，55℃下搅拌反应3h，离心分离，水洗后将产物加入到质量分数为4％氨水中，70℃下搅拌并回流5h，离心分离，水洗，得到氨基化微晶纤维素。
[0049]
水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入5份氨基化微晶纤维素、15份颜料红122、0.5份分散剂c-1207、2份防沉剂气相二氧化硅、2份乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到水性丙烯酸酯乳液。
[0050]
对比例2
[0051]
二醛基三苯基磷酸酯的制备方法：在冰浴中将110份4-羟基苯甲醛、100份苯基磷酰二氯和100份三乙胺加入到四氢呋喃中，在冰浴中搅拌4h，然后升温至50℃，搅拌12h，反应后浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷和水进行萃取，收集二氯甲烷相，浓缩，得到二醛基三苯基磷酸酯。
[0052]
水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入5份二醛基三苯基磷酸酯、15份颜料红122、0.5份分散剂c-1207、2份防沉剂气相二氧化硅、2份乙醇胺高速
分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到水性丙烯酸酯乳液。
[0053]
对比例3
[0054]
水性丙烯酸酯乳液的制备方法：向100份水性丙烯酸酯乳液中加入5份2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑、15份颜料红122、0.5份分散剂c-1207、2份防沉剂气相二氧化硅、2份乙醇胺高速分散剂进行分散，然后经过球磨机进行研磨，得到水性丙烯酸酯乳液。
[0055]
将水性丙烯酸酯乳液在模具中，80℃中固化6h，漆膜的热性能通过热重分析仪进行测试，氮气气氛，测试温度30℃至800℃。漆膜的阻燃性能通过氧指数试验仪和水平垂直燃烧试验机进行测试。
[0056][0057]
由上表可知，实施例中加入了磷酸酯-噻二唑改性纤维素，形成氮磷六膨胀阻燃体系，增强了丙烯酸酯漆膜的成炭性和阻燃性，残碳率14.9-24.8％达到ul94为v-0，极限氧指数达到28.1-31.4％。质量损失为5％(t
5％
)时，温度达到369.1-378.0℃，远高于对比例的丙烯酸酯漆膜。
[0058]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。