聚烯烃乳液及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种聚烯烃乳液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚烯烃乳液由于具有优异的粘结力及耐水、耐碱、耐老化性，作为水性胶粘剂具有较为广阔的应用前景。无机粒子具有多重特性，将其引入聚烯烃乳液，可以赋予聚烯烃乳液不同的性能，从而深化其应用。

2、然而，现有技术中无机粒子复合至聚烯烃乳液内时，无机粒子与聚烯烃树脂的相容性较差，无机粒子在聚烯烃乳液中的分散性及稳定性较低，严重抑制了无机粒子在聚烯烃乳液中的性能发挥，使得聚烯烃乳液的整体性能降低。

技术实现思路

1、本申请提供一种聚烯烃乳液及其制备方法和应用，旨在解决现有技术中聚烯烃乳液体系中无机粒子的分散性和稳定性较差的问题。

2、本申请的第一方面提供一种聚烯烃乳液，聚烯烃乳液主要以聚烯烃树脂、无机粒子、溶剂、去离子水及乳化剂为原料制成；其中，无机粒子和聚烯烃树脂用于形成以无机粒子为内核，以聚烯烃树脂为外壳的呈核壳结构并分散存在于所述聚烯烃乳液中的乳胶粒。

3、本申请通过对聚烯烃乳液进行设计，聚烯烃乳液中分散有呈核壳结构的乳胶粒，乳胶粒以无机粒子为内核、且以聚烯烃树脂为外壳，聚烯烃树脂的外壳可以有效包覆无机粒子，避免无机粒子在聚烯烃乳液中团聚，使得乳液中的无机粒子分散均匀，而无机粒子作为内核可以有效调控乳胶粒的密度，以抑制乳胶粒在聚烯烃乳液中上浮结块，进而协同促进无机粒子在聚烯烃乳液体系中的分散性和稳定性得到提高。

4、具体地，聚烯烃乳液主要通过聚烯烃树脂、无机粒子、溶剂、去离子水及乳化剂等原料制成，聚烯烃树脂在溶剂及乳化剂等组分作用下，可以形成乳胶粒的外壳，以对无机粒子进行包覆。无机粒子作为乳胶粒的内核，能够调节乳胶粒的密度，进而改善乳胶粒在聚烯烃乳液中上浮结块的现象，提高聚烯烃乳液的稳定性。溶剂可以促进聚烯烃树脂的水性化及充分溶解。乳化剂能够降低体系中水相和油相的界面张力，使聚烯烃树脂充分分散于体系中，以利于聚烯烃树脂充分包覆于无机粒子表面，从而形成均匀的聚烯烃乳液。

5、由此，本申请通过聚烯烃树脂、无机粒子、溶剂、去离子水及乳化剂等原料的配伍，形成以无机粒子为内核、聚烯烃树脂为外壳，具有高稳定性核壳结构的乳胶粒，使得无机粒子在聚烯烃乳液中的分散性及稳定性得到显著提高，促使无机粒子在聚烯烃乳液中的性能充分发挥，进而提升了聚烯烃乳液的整体性能。

6、一些实施方式中，以重量份计，所述聚烯烃乳液的制备原料包括：聚烯烃树脂：5~40份；无机粒子：0.005~20份；溶剂：10~40份；去离子水：90~110份；乳化剂：0.1~5份。

7、一些实施方式中，所述聚烯烃乳液的制备原料还包括重量份不高于20份的增粘树脂。

8、一些实施方式中，所述乳胶粒的d50粒径为0.01~20μm，优选0.05~10μm；可选的，所述无机粒子d50粒径为0.01~10μm，优选0.05~5μm；可选的，所述聚烯烃树脂软化点为50~180℃，优选60~160℃。

9、一些实施方式中，所述溶剂包括亲水性溶剂和疏水性溶剂；可选的，所述亲水性溶剂和所述疏水性溶剂的质量比为（0.5~2）：1；可选的，所述无机粒子包括经过包覆改性的无机粒子和/或未包覆改性的无机粒子；可选的，所述乳化剂为阴离子型乳化剂和/或非离子型乳化剂；可选的，阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂的质量比为1：（0.01~2）。

10、一些实施方式中，所述聚烯烃树脂包括聚丙烯树脂、非晶态α-烯烃共聚物树脂、乙烯-辛烯或乙烯-丁烯共聚物树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、乙烯-丙烯酸（酯）共聚物树脂、马来酸酐接枝的聚烯烃树脂、丙烯酸接枝的聚烯烃树脂、甲基丙烯酸接枝的聚烯烃树脂和丙烯酸/甲基丙烯酸共混改性聚烯烃树脂中的至少一种；可选的，所述无机粒子包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化锌和二氧化钛中的至少一种；可选的，所述亲水性溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、仲戊醇、叔戊醇、1-乙基-1-丙醇、2-甲基-1-丁醇、正己醇、环己醇等醇类有机物，甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙基丁基酮、环己酮等酮类有机物，四氢呋喃、二烷等醚类有机物，乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸-3-甲氧基丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯等酯类有机物，乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯等二醇衍生物，以及1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、甲氧基丁醇、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二丙酮醇、乙酰乙酸乙酯、1,2-二甲基甘油、1,3-二甲基甘油和三甲基甘油的至少一种；可选的，所述疏水性溶剂包括正戊烷、正己烷、正庚烷、环庚烷、环己烷、石油醚、苯、甲苯、二甲苯中的至少一种；可选的，所述阴离子型乳化剂包括c12~18烷基硫酸钠、c12~18烷基硫酸钾、c12~18烷基磺酸钠、c12~18烷基磺酸钾、c12~18烷基苯磺酸钠和c12~18烷基苯磺酸钠钾中的至少一种；可选的，所述非离子型乳化剂包括c3~10烷基苯酚聚氧乙烯(4~50)醚、c2~18脂肪醇聚氧乙烯(4~50)醚、聚氧乙烯(4~50)山梨醇单c1~18脂肪酸脂和聚氧乙烯(4~50)山梨醇三 c1~18脂肪酸脂的至少一种。

11、一些实施方式中，所述增粘树脂包括氢化或非氢化的c5树脂、c9树脂、c5/c9共聚树脂、双环戊二烯树脂（dcpd）、松香和聚萜烯树脂中的至少一种。

12、本申请的第二方面提供一种上述聚烯烃乳液的制备方法，包括：

13、将除乳化剂和去离子水以外的其他原料混合，待树脂溶解后得到混合物a；

14、向所述混合物a中加入去离子水和乳化剂的混合液进行乳化反应，得到混合物b；

15、对所述混合物b进行后处理，得到聚烯烃乳液。

16、一些实施方式中，所述后处理包括对所述混合物b剪切或均质处理后进行蒸馏，得到聚烯烃乳液；

17、可选的，所述混合、乳化反应和蒸馏均在加热搅拌条件下进行，搅拌温度控制为60~250℃；可选的，剪切速率≥ 3000rpm；可选的，均质压力≥ 200bar。

18、本申请的第三方面提供如上述的聚烯烃乳液其在涂布剂、胶接剂、底漆、涂料或油墨中的应用。

技术特征：

1.一种聚烯烃乳液，其特征在于，所述聚烯烃乳液主要以聚烯烃树脂、无机粒子、溶剂、去离子水及乳化剂为原料制成；其中，无机粒子和聚烯烃树脂用于形成以无机粒子为内核，以聚烯烃树脂为外壳的呈核壳结构并分散存在于所述聚烯烃乳液中的乳胶粒；

2.根据权利要求1所述的聚烯烃乳液，其特征在于，所述聚烯烃乳液的制备原料还包括重量份不高于20份的增粘树脂。

3.根据权利要求1~2任一项所述的聚烯烃乳液，其特征在于，所述乳胶粒的d50粒径为0.01~20μm；

4.根据权利要求3所述的聚烯烃乳液，其特征在于，所述溶剂包括亲水性溶剂和疏水性溶剂；

5.根据权利要求4所述的聚烯烃乳液，其特征在于，所述乳化剂为阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂复配的混合乳化剂，所述阴离子型乳化剂与所述非离子型乳化剂的质量比为1：（0.01~2）。

6.根据权利要求5所述的聚烯烃乳液，其特征在于，所述无机粒子包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化锌和二氧化钛中的至少一种；

7.根据权利要求3所述的聚烯烃乳液，其特征在于，所述增粘树脂包括氢化或非氢化的c5树脂、c9树脂、c5/c9共聚树脂、双环戊二烯树脂、松香和聚萜烯树脂中的至少一种。

8.一种如权利要求1~7任一项所述的聚烯烃乳液的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的聚烯烃乳液的制备方法，其特征在于，所述后处理包括对所述混合物b剪切或均质处理后进行蒸馏，得到聚烯烃乳液；

10.如权利要求1~7任一项所述的聚烯烃乳液其在涂布剂、胶接剂、底漆、涂料或油墨中的应用。

技术总结本发明提供一种聚烯烃乳液及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。本发明提供的聚烯烃乳液，主要以聚烯烃树脂、无机粒子、溶剂、去离子水及乳化剂为原料制成；其中，无机粒子和聚烯烃树脂用于形成以无机粒子为内核，以聚烯烃树脂为外壳的呈核壳结构的并分散存在于所述聚烯烃乳液中的乳胶粒。本发明通过对聚烯烃乳液进行设计，使得无机粒子在聚烯烃乳液中的分散性及稳定性得到显著提高，无机粒子在聚烯烃乳液中的性能可以得到充分发挥，进而提升了聚烯烃乳液的整体性能。技术研发人员：潘婷,张可凡,方旺胜受保护的技术使用者：拓迪化学（上海）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2