[發明專利]一種高固含量高硅含量硅丙乳液的制備方法

無效

• 申請號: 201110134489.8
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102796230A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 艾照全;王智英
• 申請（專利權）人: 武漢強力荷新材料有限公司
• 主分類號: C08F283/12
• 分類號: C08F283/12;C08F2/30;C08F2/26;C08G77/20;C08G77/06;C09D151/08
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技術領域

本發明涉及一種硅丙乳液的制備方法，特別是一種高固含量(大于50％)、高有機硅含量(大于15％)以及低乳化劑用量(小于2.5％)硅丙乳液的制備方法，尤其是可用于高檔外墻涂料配制的硅丙乳液。

背景技術

聚丙烯酸酯乳液以其成膜性好、強度高和粘結性強等優點廣泛應用于建筑乳膠涂料的生產，但同時存在耐侯性、耐水性及耐沾污性等缺點，限制了它的進一步應用。隨著人們對涂料產品的綠色化、高性能化和高功能化要求，丙烯酸酯乳膠涂料已經很慢滿足要求，尤其是作為建筑外墻涂料，必須具有良好的耐候性、耐水性及耐沾污性。近年來氟改性和有機硅改性丙烯酸酯乳液成為高耐候性乳膠涂料的代表，特別是有機硅改性丙烯酸酯乳液，由于有機硅具有Si-O鍵鍵能大、表面能低、分子柔性大等特點而具有許多獨特的表面性能，將二者結合在一起可得到兼具兩者優異性能的新型乳液材料。而同氟碳乳液相比，硅丙乳膠涂料的耐候性可與氟碳乳膠涂料相媲美，耐沾污性則優于氟碳乳膠涂料，生產成本也較氟碳乳液低，生產的工藝設備同丙烯酸酯乳液相近，易于實現對丙烯酸酯乳液的改造和規?；a，是高性能耐候性水性涂料的主要發展方向。

目前，國內外市場上所提供的硅丙乳液中有機硅組分含量一般都小于聚合物質量的10％，即使以乳膠漆中硅丙乳液為50％計，涂膜中有機硅的實際含量也在3％以下，并不能很好地展現其應有的各種綜合性能。此外，現有硅丙乳液普遍存在乳化劑用量較高，體系固含量低(＜50％)等缺點，這種高乳化劑用量，低聚合物含量的缺點也限制了它在工業生產中的廣泛應用。因此，降低乳化劑用量，提高聚合物含量，以及提高聚合物中有機硅實質性含量，制備出同時具有高固含量高有機硅含量以及低乳化劑用量，綜合性能優異的硅丙乳液，是配制高檔涂料的關鍵。

基于以上存在的問題，國內外研究者也進行了大量的研究工作，相關專利及文獻也有報道。專利CN1546542A公開了一種合成高有機硅含量(15％～25％)的硅丙乳液的新工藝，所制備乳液涂膜具有很強的疏水性，但其方法采用環硅氧烷的開環聚合與乙烯基單體的自由基聚合同步進行，而兩者對反應介質PH值要求不同，前者需要在酸性或堿性介質中進行，而后者則需要在微中性條件下進行，這樣勢必會導致硅丙乳液產品中有機硅含量無法得到實質性提高，同時固含量僅在40％左右，而乳化劑用量為單體用量的4％，還添加了一定量的助乳化劑，這些在很大程度上會影響乳液的綜合性能的提高。專利CN1796428A公開了以烷氧基硅烷偶聯劑作為有機硅單體，采用細乳液聚合合成了一種高性能高硅烷含量改性聚丙烯酸酯乳液，但是有機硅含量為單體總量的10％，而固含量為47％，也添加了一定量的助乳化劑。CN1629202A公開了以乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酸和丙烯酸酯為單體，在保護膠體和水解抑制劑的保護作用下，合成了一種有機硅含量大于15％的核殼結構硅丙乳液，但是固含量也低于50％，而乳化劑用量達到8％，保護膠體和水解抑制劑的用量也較高，將嚴重影響涂膜的耐水性能，也不利于環保。專利CN101781390A公開了一種建筑外墻用核殼結構高硅含量硅丙乳液的制備方法，它通過環硅氧烷制備不飽和有機硅氧烷低聚物乳液來改性聚丙烯酸酯，其有機硅最高加入量可占到硅丙聚合物的20％。但是其產品固含量僅在36％～45％之間，乳化劑用量也較高。專利CN101798369A也公開了一種高硅含量硅丙乳液的制備方法，所得乳液中有機硅含量占乳液體系的10％以上，它是以烷氧基硅烷偶聯劑作為有機硅單體，通過加入水解抑制劑及采用氧化還原引發劑來實施的，但是固含量也在50％以下，同時也引入了一些助劑，不利于綜合性能的提高。王國建等在《上海涂料》2005年1月第43卷2期發表的“高硅含量有機硅-丙烯酸酯乳液的研制”中采用水解抑制法，以不易水解的乙烯基硅氧烷單體與丙烯酸酯單體進行乳液聚合，制得有機硅含量達20％的有機硅-丙烯酸酯乳液，但是乳化劑用量較大且固含量較低。唐敏峰等在《精細化工》2007年1月第24卷第1期發表的“支化型有機硅/丙烯酸酯共聚乳液的合成及其性能”中采用具有支化結構的反應性有機硅單體與MPS硅烷偶聯劑和丙烯酸酯類單體進行乳液共聚，合成了最高有機硅含量達10％的穩定的高硅含量硅丙乳液，但也存在同樣的問題，固含量低于50％。此外，還有其他的一些研究者也做了類似的研究工作，比如尹常杰等在《現代化工》2010年1月第30卷第1期發表的“室溫制備高硅含量VTES/St/MMA共聚乳液研究”；戈成岳等在《高分子材料科學與工程》2009年4月第25卷第4期發表的“硅-丙核/殼乳液的低溫合成及穩定性”；胡仲禹在《化工新型材料》2008年1月第36卷第1期發表的“高硅含量有機硅-丙烯酸酯乳液的研制”等，均合成了有機硅含量在10％-15％之間的硅丙乳液，但是都存在相同的問題：固含量較低，部分乳化劑用量較高。