[發(fā)明專利]原位納米復(fù)合硅丙乳液的制備方法

無效

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• 申請日: 2002-08-03
• 公開（公告）號: CN1394888A
• 公開（公告）日: 2003-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊慕杰;劉玉陽;黃德歡
• 申請（專利權(quán)）人: 楊慕杰;劉玉陽;黃德歡
• 主分類號: C08F265/06
• 分類號: C08F265/06;C08F2/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

??????????????????????????技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)水基涂料的原位納米復(fù)合硅丙乳液的制備方法。

??????????????????????????背景技術(shù)

以(甲基)丙烯酸及其酯的共聚物為主要成膜物質(zhì)的涂料通稱丙烯酸涂料。丙烯酸系涂料具有膜豐滿，機械強度高等優(yōu)點，在涂料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。然而，隨著現(xiàn)代化高層建筑的興起，對建筑涂料的耐候性、耐沾污性提出了越來越高的要求，丙烯酸涂料，如“純丙”、“苯丙”涂料已滿足不了這些要求。

在聚合物中，有機硅樹脂的Si-O鍵能(450kJ/mol)遠大于C-C鍵能(345kJ/mol)和C-O鍵能(351kJ/mol)，具有優(yōu)良的耐高溫性、耐紫外光性和紅外輻射性，耐氧化降解性和耐化學品性。而且有機硅樹脂表面能低，涂層不易積塵，具有抗粘污性。因而有機硅改性丙烯酸涂料(簡稱硅丙涂料)兼有有機硅樹脂高耐候性、高抗水、高耐粘污、高防腐以及丙烯酸樹脂的柔韌性、高附著性等優(yōu)點，可滿足高性能涂料的要求，而且成本適中。

制備有機硅改性丙烯酸膠乳涂料的一種方法是將有機硅乳液和丙烯酸乳液混拼(即物理改性)作成膜物質(zhì)，其缺點是容易產(chǎn)生相分離，貯存期短，而且有機硅活性基團與丙烯酸聚合物以及基材間沒有化學鍵相連，對耐候性和附著性改善不大。另外一種方法是將有機硅烷單體同丙烯酸單體進行共聚和接枝，在聚合物主鏈和側(cè)鏈上引入一定量的有機硅官能團，在干燥成膜時，在聚合物分子之間、聚合物與基材之間形成牢固的網(wǎng)絡(luò)立體交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使涂膜具有優(yōu)異的耐候性，抗粘污性，耐水性等性能。

隨著人們環(huán)保意識的增強，多數(shù)國家對涂料中揮發(fā)性有機化合物(VOC)的排放限制越來越嚴格，人們采用不同的技術(shù)來減少涂料體系中VOC的排放量。在水乳液體系中，人們常采用芯/殼結(jié)構(gòu)，乳液共混的技術(shù)手段以降低VOC含量。但僅僅采用這些技術(shù)，對VOC含量的減少是十分有限的。

納米技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型技術(shù)，納米技術(shù)應(yīng)用于涂料可極大地改進涂料的性能。在水乳液體系中，若乳膠粒子的粒徑控制在10-50nm之間，乳液的成膜性能、膜致密度、光潔度等性能將有很大的提高。這樣，在配漆過程中可減少含VOC的各種助劑的使用。所以，乳液納米化是降低乳膠涂料VOC含量的有效途徑之一。但采用這種方法制備的納米級乳液通常固含量低(＜10％，m/m)；乳化劑含量高(～10％，m/m)，大大限制了它的實際應(yīng)用。為此，常采用納米級乳液同常規(guī)乳液共混的方法，以提高固含量、降低乳化劑含量并通過共混復(fù)合以降低VOC含量。但這種簡單的機械共混方法，存在體系不穩(wěn)定、易分相，粒徑的匹配等問題，不適宜作為高性能涂料。

???????????????????????????????發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上情況，本發(fā)明的目的是提供一種原位納米復(fù)合硅丙乳液的制備方法，以獲得具有優(yōu)異防水性、耐水性、光澤保持性、耐候性、防污性，而且有優(yōu)異的成膜性和低VOC含量和防霉殺菌等納米效應(yīng)的涂料。

本發(fā)明的原位納米復(fù)合硅丙乳液的制備方法，是以室溫成膜性能良好的納米級純丙乳液為芯；以有機硅單體和(甲基)丙烯酸單體混合物為殼，在水介質(zhì)中進行自由基乳液共聚合形成芯/殼結(jié)構(gòu)；在進行所述的乳液聚合中或者聚合后加入一種含有羥基或氨基或環(huán)氧基或醛基的功能性納米乳液，然后或者加入有機錫催化劑，或者加入偶聯(lián)劑進行偶合反應(yīng)，使其粒子同芯/殼硅丙乳膠粒的殼層發(fā)生粘合、包埋、靜電吸附、化學鍵合等作用，將功能性納米乳膠粒固定并覆蓋于芯/殼硅丙乳膠粒的表面，實現(xiàn)原位復(fù)合。

本發(fā)明方法具體包括以下步驟：以重量百分比計

1)將5-40％的丙烯酸系單體，以2-20％的陰離子表面活性劑為乳化劑，以0.2-4％的醇為助乳化劑，以0.2-0.8％的水溶性過硫酸鹽為引發(fā)劑，在60-90℃條件下，進行自由基乳液共聚，制得納米級純丙乳液；

2)將0.5-5％的功能性單體，5-35％的丙烯酸系單體，以1-10％的陰離子表面活性劑和1-10％的非離子表面活性劑的復(fù)合物為乳化劑，以0.2-4％的醇為助乳化劑，以0.2-0.8％的水溶性過硫酸鹽為引發(fā)劑，在60-90℃條件下，制得功能性納米乳液；

3)以5-40％上述所得的納米級純丙乳液為芯，將3-20％的有機硅改性劑和20-40％的組成的單體體系，以0.8-2％的非離子表面活性劑和0.2-1％的陰離子表面活性劑的復(fù)合物為乳化劑，以0.6-2％的水溶性過硫酸鹽為引發(fā)劑，在60-90℃的條件下進行自由基乳液共聚，制得芯/殼結(jié)構(gòu)硅丙乳液；