[發明專利]硅烷化聚合物乳液及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200680048502.5
• 申請日: 2006-12-20
• 公開（公告）號: CN101346435A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 武利民;游波;黃煌
• 申請（專利權）人: 漢高兩合股份公司
• 主分類號: C08L101/10
• 分類號: C08L101/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 郭國清;樊衛民

技術領域

本發明涉及一種穩定的硅烷化聚合物乳液。更具體地，本發明涉及一種水性硅烷化聚合物乳液，它包含硅烷化聚合物；水；納米二氧化硅；和非必需的乳化劑。本發明還涉及所述穩定的硅烷化聚合物乳液的制備方法和應用。本發明尤其可以應用于膠粘劑、密封膠、涂料、油墨、護膚品、清洗劑等領域。

相關技術概述

硅烷化聚合物，例如鏈端和/或側鏈含硅氧烷基(alkoxysilyl)的聚合物由于帶有可反應的硅氧烷基團，與空氣中的水反應自交聯固化或與固化劑反應可以得到交聯聚合物。該交聯聚合物具有優異的性能。它被廣泛應用于如膠粘劑、密封膠、涂料、油墨、護膚品、清洗劑等各種領域。但其應用時大多以有機溶劑為載體。隨著對揮發性有機物含量控制的日益嚴格，希望制備上述聚合物的水性乳液。

對于不溶于水的聚合物，現有技術中常采用“后乳化”方法制備聚合物水性乳液。即在高速剪切速率下，將聚合物分散在水中制備聚合物水性乳液，乳化劑以親油基吸附在聚合物液滴表面，親水基伸向水中。以電荷相斥或空間屏蔽來阻礙聚合物乳液粒子彼此的相互靠近和重新聚結。如美國專利6713558和6831128介紹了一種高固含量硅烷化粘彈聚合物乳液，其中采用硅烷化聚丁二烯聚合物、增塑劑、表面活性劑、低分子量酸和水制備固含量75％以上、平均粒徑小于5μm的聚合物水乳液。但由于聚合物粘度一般較高，須加入大量的乳化劑、低分子量增塑劑或共溶劑才能得到聚合物水乳液。然而，由于乳化劑或增塑劑大都為低分子量化合物，大量加入到聚合物中會影響交聯聚合物的性能。此外，共溶劑的加入則將增加乳液中揮發性有機化合物含量，從而不利于環境保護。另外，觀察到采用上述方法得到的水性聚合物乳液內的乳膠粒子的粒子形狀不規則，粒度分布較寬，這使得容易產生相分離，且乳液穩定性差。

另一種對于不溶于水的聚合物制備聚合物水性乳液的方法是由在聚合物分子上引入親水性基團后通過“自乳化”實現。如美國專利5466729介紹了一種硅烷化環氧樹脂的水分散液。這種硅烷化環氧樹脂是采用含有可水解基因和仲胺基團的硅烷與環氧樹脂反應得到的。在高速剪切速率下由硅烷化環氧樹脂直接制備成水分散液，可用于金屬涂料和玻璃粘結劑。化學改性法制備的水性聚合物乳液的特征在于分散相粒子的尺寸很小，約為幾十到幾百納米，但制備步驟不易控制，產品成本相對較高。此外，由于采用此類方法制備的水性聚合物乳液中聚合物的分子結構改變，對產品性能有一定影響。

納米二氧化硅由于具有獨特的光學、電學、磁學及力學性能，廣泛應用于高分子復合材料、橡膠、塑料、涂料、膠粘劑、密封膠、陶瓷等諸多領域。但納米二氧化硅容易團聚，與樹脂相容性不好，難于直接添加到聚合物中。使用前常常應對納米二氧化硅進行表面改性處理，這將增加應用成本。

發明概述

本發明提供了一種穩定的硅烷化聚合物乳液。只需使用少量或甚至不用表面活性劑即可得到穩定的乳液。在其中的水分揮發后，它可固化形成性能優異的交聯彈性膜。所述乳液可以是一種低揮發性有機化合物(下文稱作低VOC)乳液。

本發明還提供了一種簡單且容易操作的方法用于制備所述穩定的硅烷化聚合物乳液。

本發明還提供了一種將納米二氧化硅均勻分散在硅烷化聚合物中的方法。

本發明還提供所述穩定的硅烷化聚合物乳液作為原料應用于涂料、膠粘劑、密封膠、油墨、護膚品、清洗劑等領域。

附圖說明：

圖1為實施例2含有5wt％納米二氧化硅的硅烷化聚合物乳液水分揮發后得到的交聯聚合物樣品的截面掃描電鏡圖(SEM)，放大10000倍，從圖中可以看出納米二氧化硅均勻分散在交聯聚合物中。

圖2為實施例2含有納米二氧化硅的硅烷化聚合物乳液中分離、洗滌后的納米二氧化硅與原始添加的納米二氧化硅及原始添加的硅烷化聚合物紅外光譜(FTIR)對照圖，從圖中可以看出，在硅烷化聚合物乳液中納米二氧化硅上有接枝的硅烷化聚合物。

圖3為實施例2含有5wt％納米二氧化硅的硅烷化聚合物乳液的粒徑分布圖，乳液的平均粒徑為400nm，從圖中可以看出硅烷化聚合物乳液粒徑小于1μm，分布較窄。

發明詳述

本文使用的術語“Pickering乳化劑”是指在乳液制備中為起穩定乳液作用而加入的固體微細粒子。參見Pickering，S.U.J.Chem.Soc.，Chem.Commun，1907，91，2001；和B.P.Binks?and?S.O.LumsdonLangmuir，2001，17，4540-4547。