一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑及其制備方法
【專利摘要】一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑及其制備方法，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯和硅烷偶聯劑KH570作為共聚單體，并將天然可再生資源松香通過共混或共聚的方式加入其中，采用種子乳液聚合法制備了一種松香增強有機硅改性丙烯酸酯乳液。本發明的優點是：具有較好的耐電解質穩定性和稀釋穩定性，成膜透明性好，抗水性強，且對土墻及其所附灰漿層滲透速率快。
【專利說明】一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種加固保護劑，尤其涉及一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]井網山地區特有的革命紅色標語即是井網山斗爭的珍貴歷史見證，也是一筆寶貴的歷史財富。但隨著經濟社會的發展，加上保護和利用的科技含量不高，井網山的紅色資源已開始因多年來自然因素和人類活動帶來不同程度的損壞，許多革命紅色標語因未保護或保護手段落后正面臨著消失的危險。如井網山行洲、茅坪、寧崗等紅色標語集中區域，擁有大量見證了井網山斗爭歷史的標語；然而，目前這些紅色標語僅有少數采用加框、涂膠和照相保存等方法進行了簡單的保護，還有更多的標語則由于未采取應有的保護措施，而隨著時間的推移、風雨的侵蝕和環境的變化，很多“干打壘”夯土墻體表面保留著的紅色標語受到了損毀。因此，迫切需要研發一種新型、有效的可用于土墻表面革命標語增強保護劑。
[0003]目前，常見的可用于標語載體——土墻的加固保護材料包括無機和有機材料。無機材料如強氧化鈣、水玻璃等，雖價格低廉、來源方便、耐老化性好，但收縮性大、加固效果不顯著，只能在土層表面形成一層堅硬的保護層，容易形成兩張皮而脫落，且加固土層后表面有“泛白”現象，顯然不利于表面標語的“原位”保護。有機材料耐水性、防腐蝕性好，容易與土墻結合，加固效果好，但耐老化性差。
[0004]聚丙烯酸酯是一種粘接性強、成膜性高的高分子材料，具有良好的耐油性、耐氧化性和耐候性，對極性和非極性表面均具有很強的附著力，且原料來源豐富、生產易于實施，已廣泛應用于涂料、粘合劑、皮革加工及織物處理等多方面，在乳液研究和生產領域占有特殊地位。但純丙烯酸酯聚合物的耐水性差、低變脆、高溫又變粘而失去應用的強度，因而通常通過與其它單體共聚來改性。有機硅樹脂以31-0-31為主鏈，由于31-0鍵能大于普通有機高聚物中0(:鍵的鍵能并且鍵旋轉容易，具有良好的柔韌性，表面張力小，水及其它污物不易附著，這些特性使有機硅樹脂具有良好的耐熱性、耐臭氧、紫外光老化性、防潮性、抗水和水汽性。但其固化溫度較高(1501000、固化時間較長、對底層的附著力差、耐有機溶劑性差、溫度較高時涂膜的機械強度不好、價格較貴等。用有機硅對丙烯酸醋聚合物進行改性有效地綜合了有機硅與丙烯酸酯的優點，現已成功應用于涂料、膠黏劑、皮革涂飾劑等領域。隨著硅丙乳液研究的深入，各種新的聚合工藝和方法不斷涌現。
[0005]經檢索，國內外雖已對丙烯酸及其有機硅改性丙烯酸酯乳液進行了許多研究，然而，仍未發現有機硅改性丙烯酸酯乳液作為土墻表面標語保護增強劑的文獻報道。另外，作為一種可再生的萜烯類天然資源——松香具有防腐、防潮、絕緣、乳化和增粘等優良特性，將松香引入丙烯酸酯乳液中不僅改善其粘接性、耐水性和耐溶劑性能，而且增大了松香資源的附加值。因而，本發明的目的是制備一種可用于土墻及其所附灰漿層表面標語“原位”保護的室溫加固保護材料，其結構特征是松香增強有機硅改性丙烯酸酯乳液。
[0006]本發明是基于國家科技支撐計劃項目“鄱陽湖生態經濟區建設生態環境保護關鍵技術研究及示范”研究課題:井網山區域紅色資源保護與利用關鍵技術研究與示范(課題編號:20128八1801)而提出的專利申請。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑，該加固保護劑具有較好的耐電解質穩定性和稀釋穩定性，成膜透明性好，抗水性強，且對土墻及其所附灰漿層滲透速率快等優點。
[0008]本發明是這樣來實現的，其特征是:以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯和硅烷偶聯劑狃570作為共聚單體，并將天然可再生資源松香通過共混或共聚的方式加入其中，以非離子-陰離子表面活性劑為復合表面活性劑，過硫酸鹽為引發劑，去離子水為分散相，采用種子乳液聚合法制備了一種松香增強有機硅改性丙烯酸酯乳液。
[0009]本發明所述的加固保護劑的制備方法為:將丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和松香作為共聚單體，按質量比15:15:3:0.3^0.9計量；將質量分數為80%的去離子水以及質量分數4%復合表面活性劑加入三口瓶中于501下加熱30-=以混合均勻，力口入1/3的共聚單體，攪拌30飛0-=后形成穩定乳液后，加入占質量分數1/3的引發劑，緩慢升溫至8(^851進行乳液聚合反應，當體系出現藍色熒光，反應11.51！左右，同時緩慢滴加剩余2/3的共聚單體和剩余的2/3引發劑(211左右滴加完成):反應1.511左右，當共聚單體剩余原體積的1/4左右時，迅速加入硅烷偶聯劑1^-570，繼續反應1.5卜左右，反應結束后，將體系溫度冷卻至401以下，用質量分數為30%的氨水調節體系的邱值為7?8，過濾出料，得到泛藍光的有機硅改性丙烯酸酯乳液，自然干燥后可得到透明的室溫固化有機硅改性丙稀酸酷乳液涂月旲。
[0010]本發明所述的硅烷偶聯劑1(11-570含量從3%增大至10%，凝膠率仍然低于1%，乳液穩定性高，涂膜透明性好。
[0011]本發明所述利用有機硅改性丙烯酸微乳膠粒表面的3101？基團室溫水解和310?基團的縮合反應，將眾多的微乳液膠粒通過31-0-31鍵連接起來，形成室溫固化的有機硅改性丙烯酸酯微乳液涂膜。
[0012]本發明所述有機硅改性丙烯酸酯乳液利用含有不飽和雙鍵的有機硅單體與丙烯酸酯單體進行乳液共聚來制備，因其含有諸如烷氧基、羥基、羧基等多種活性基團，因而與夯土的結合力好，適用于土墻及其所附灰漿層表面的各種標語涂層保護。施工后，通過毛細管力和水乳液良好的潤濕性對土墻進行快速滲透，使得松香增強有機硅改性丙烯酸酯乳液能夠土顆粒間的空隙，通過無機31-0網絡和土墻的良好相容性，將土顆粒粘結交聯起來，從而在保護土墻表面標語的同時，起到對土墻的加強加固作用。
[0013]本發明所述將可再生的天然資源——松香引入有機硅改性丙烯酸乳液中，不僅改善涂膜的粘接性、耐水性和耐溶劑性能，而且符合“綠色環保”的理念。
[0014]本發明所述所用松香可以是馬尾松或濕地松，其用量為單體總量的廣3%，所得乳液穩定性高，涂膜透明性好，涂膜抗水性隨松香用量增加而增強。
[0015]本發明所述表面活性劑為烷基硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、0？系列的一種或幾種的復合物。
[0016]本發明所述引發劑過硫酸鹽可以是過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、亞硫酸鹽的一種或幾種的混合物。
[0017]本發明的優點是:具有較好的耐電解質穩定性和稀釋穩定性，成膜透明性好，抗水性強，且對土墻及其所附灰漿層滲透速率快，在對土墻及其所附灰漿層進行室溫加固的同時，對土墻及其所附灰漿層表面形貌影響不大，是一種可用于土墻及其所附灰漿層表面標語“原位”保護的室溫加固保護材料。
【具體實施方式】
[0018]為讓本發明的上述內容和其它目的、特征及優點能夠更清楚、易懂，以下將給出優選的實施方案，列舉出具體的組分和用量，制備方法如上文所述，這些事例是用來描述本發明的，不應理解為限制任何特定的材料和條件。
[0019]實施實例1:
將丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和松香作為共聚單體，按質量比15: 15:3:0.3計量；將質量分數為80%的去離子水以及質量分數4%復合表面活性劑加入三口瓶中于501^下加熱30111111以混合均勻，加入1/3的共聚單體，攪拌30111111后形成穩定乳液后，加入占質量分數1/3的引發劑，緩慢升溫至8(^851進行乳液聚合反應，當體系出現藍色熒光，反應廣1丨51！左右，同時緩慢滴加剩余2/3的共聚單體和剩余的2/3引發劑(21^左右滴加完成)；反應1.511左右，當共聚單體剩余原體積的1/4左右時，迅速加入硅烷偶聯劑1^-570，繼續反應1.51！左右，反應結束后，將體系溫度冷卻至401以下，用質量分數為30%的氨水調節體系的邱值為7?8，過濾出料，得到泛藍光的有機硅改性丙烯酸酯乳液，自然干燥后可得到透明的室溫固化有機硅改性丙烯酸酯乳液涂膜。
[0020]實施實例2:
將丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和松香作為共聚單體，按質量比15: 15:3:0.6計量；將質量分數為80%的去離子水以及質量分數4%復合表面活性劑加入三口瓶中于501^下加熱30111111以混合均勻，加入1/3的共聚單體，攪拌45111111后形成穩定乳液后，加入占質量分數1/3的引發劑，緩慢升溫至8(^851進行乳液聚合反應，當體系出現藍色熒光，反應廣1丨51！左右，同時緩慢滴加剩余2/3的共聚單體和剩余的2/3引發劑(21^左右滴加完成)；反應1.511左右，當共聚單體剩余原體積的1/4左右時，迅速加入硅烷偶聯劑1^-570，繼續反應1.51！左右，反應結束后，將體系溫度冷卻至401以下，用質量分數為30%的氨水調節體系的邱值為7?8，過濾出料，得到泛藍光的有機硅改性丙烯酸酯乳液，自然干燥后可得到透明的室溫固化有機硅改性丙烯酸酯乳液涂膜。
[0021]實施實例3:
將丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和松香作為共聚單體，按質量比15: 15:3:0.9計量；將質量分數為80%的去離子水以及質量分數4%復合表面活性劑加入三口瓶中于501^下加熱30111111以混合均勻，加入1/3的共聚單體，攪拌600111后形成穩定乳液后，加入占質量分數1/3的引發劑，緩慢升溫至8(^851進行乳液聚合反應，當體系出現藍色熒光，反應廣1丨51！左右，同時緩慢滴加剩余2/3的共聚單體和剩余的2/3引發劑(21^左右滴加完成)；反應1.511左右，當共聚單體剩余原體積的1/4左右時，迅速加入硅烷偶聯劑1^-570，繼續反應1.51！左右，反應結束后，將體系溫度冷卻至401以下，用質量分數為30%的氨水調節體系的邱值為7?8，過濾出料，得到泛藍光的有機硅改性丙烯酸酯乳液，自然干燥后可得到透明的室溫固化有機硅改性丙烯酸酯乳液涂膜。
[0022]利用上述方法制備的乳液，凝膠率小于1%，乳液耐電解質穩定性、離心穩定性和稀釋穩定性都較好，對南方潮濕環境下土墻及其所附灰漿層表面進行室溫加固，對土墻及其所附灰漿層表面形貌影響不大，具有滲透快、滲透深度可控的優點，是一種適合南方潮濕環境下土墻及其所附灰漿層表面標語加固保護的新型室溫加固保護劑。
【權利要求】
1.一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑，其特征是:以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯和硅烷偶聯劑KH570作為共聚單體，并將天然可再生資源松香通過共混或共聚的方式加入其中，以非離子-陰離子表面活性劑為復合表面活性劑，過硫酸鹽為引發劑，去離子水為分散相，采用種子乳液聚合法制備了一種松香增強有機硅改性丙烯酸酯乳液。
2.一種根據權利要求1所述土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑的制備方法，其特征步驟為:將丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和松香作為共聚單體，按質量比15:15:3:0.3^0.9計量；將質量分數為80%的去離子水以及質量分數4%復合表面活性劑加入三口瓶中于50°C下加熱30min以混合均勻，加入1/3的共聚單體，攪拌3(T60min后形成穩定乳液后，加入占質量分數1/3的引發劑，緩慢升溫至8(T85°C進行乳液聚合反應，當體系出現藍色熒光，反應fl.5h左右，同時緩慢滴加剩余2/3的共聚單體和剩余的2/3引發劑；反應1.5h左右，當共聚單體剩余原體積的1/4左右時，迅速加入硅烷偶聯劑KH-570，繼續反應1.5h左右，反應結束后，將體系溫度冷卻至40°C以下，用質量分數為30%的氨水調節體系的PH值為7?8，過濾出料，得到泛藍光的有機硅改性丙烯酸酯乳液，自然干燥后可得到透明的室溫固化有機硅改性丙烯酸酯乳液涂膜。
3.根據權利要求1所述的一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑，其特征在于:所述松香可以是馬尾松或濕地松，其用量為單體總量的廣3%。
4.根據權利要求1所述的一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑，其特征在于:所述表面活性劑為烷基硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、OP系列的一種或幾種的復合物。
5.根據權利要求1所述的一種土墻及所附灰漿層表面標語的加固保護劑，其特征在于:所述引發劑過硫酸鹽可以是過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、亞硫酸鹽的一種或幾種的混合物。
【文檔編號】C08F230/08GK104497776SQ201410059453
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2014年2月21日
【發明者】馮桂龍, 方小牛, 易繡光, 匡仁云, 何德勇 申請人:井岡山大學