[發明專利]一種酸性硅溶膠原位改性丙烯酸酯乳液的方法

無效

• 申請號: 201210059796.9
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102604006A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 劉世斌;段東紅;李永超;李一兵;張忠林;郝曉剛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/06;C08F220/28;C09D151/10
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及種酸性硅溶膠原位改性丙烯酸酯乳液的方法，尤其是一種用納米二氧化硅經過原位/種子乳液聚合工藝合成的水性可熱交聯的丙烯酸酯乳液的制備方法。

背景技術

傳統的物理共混是將納米二氧化硅直接在乳液中進行分散混合而得到的一類復合材料，由于有機相和無機相相容性較差，所以納米二氧化硅粒子在有機體中很難得到均勻分散，還存在著丙烯酸酯與納米材料粒子間界面親和性差及貯存穩定性差等問題。后來的技術為了使二氧化硅與丙烯酸樹脂有良好的相容性，通常先對納米二氧化硅進行表面改性，一般是利用其羥基官能團的酯化或縮合反應進行的。例如一種硅溶膠與丙烯酸酯復合乳液，其特征在于復合乳液中分散有納米二氧化硅的無機相，其中納米二氧化硅占丙烯酸酯單體質量的比例在0.1%-5%，并且所用的納米二氧化硅是經過表面處理過的，納米二氧化硅改性所用的有機硅含量對乳液的穩定性及機械強度也產生了很大影響，詳見公開號為CN1654533的“納米二氧化硅/丙烯酸酯復合乳液及其制備方法”。公開號為CN102030873A的“一種納米二氧化硅/聚丙烯酸酯復合乳液的制備方法?”，詳細介紹了納米二氧化硅的改性方法，主要是正硅酸乙酯在室溫條件下用乳化劑、硅烷偶聯劑及單體，在用鹽酸調節的酸性水溶液中反應8-24小時得到，但其方法存在著納米二氧化硅“二次團聚”的問題，影響乳液聚合的正常進行和乳液的穩定性。用的比較多的是原位乳液聚合，例如公開號為CN?1908022的“一種無機納米粒子改性室溫自交聯丙烯酸酯乳液的制備方法”，闡述了用正硅酸乙酯在乙醇中制備好納米二氧化硅后用有機硅改性，然后再將其分散在丙烯酸酯單體中進行原位乳液聚合從而制得納米二氧化硅改性的丙烯酸酯乳液，采用原位乳液聚合的方法可以使納米二氧化硅在聚合物中均勻分散，在一定程度上提高了聚合物的物理和機械性能，但已有的納米二氧化硅的改性工藝復雜，改性的納米二氧化硅用于聚合時也容易“二次團聚”，從而影響了乳液的穩定性和聚合過程的正常進行。公開號為CN1654489的“納米二氧化硅-丙烯酸酯復合乳液的制備方法”，闡述了將納米二氧化硅其分散在苯的衍生物中攪拌并用硅烷偶聯劑改性，離心分離后，再用丙酮沖洗，改性過程中用到了有機溶劑，不利于環保，操作也復雜。專利CN101412783的“一種壓敏膠粘劑用丙烯酸酯共聚物乳液的制備方法”，發明了一種僅以納米二氧化硅而無其他可聚合單體的種子乳液，在此基礎上梯度加入殼層單體進行聚合，合成了二氧化硅-丙烯酸酯共聚乳液，可以推測二氧化硅中的硅羥基是與丁二酸二異辛酯磺酸鈉乳化劑的活性基團羧基發生了作用，使得二氧化硅得到改性，否則由于二氧化硅的高比表面積，二氧化硅會高度自聚，聚合反應難以進行，對乳化劑的要求也比較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是使用分散均一且粒徑較小的酸性硅溶膠，在簡單的工藝流程下，用環保的方式對納米二氧化硅進行接枝改性，利用原位/種子乳液聚合的方法合成了包覆納米二氧化硅的丙烯酸酯草莓型或石榴型乳膠粒，并在聚合過程中添加了能產生熱交聯作用的活性單體，目的是提供了一種酸性硅溶膠原位改性丙烯酸酯乳液的制備方法。

基于上述目的是提供一種酸性硅溶膠原位改性丙烯酸酯乳液的方法，其方法時按下列步驟進行：

（一）硅溶膠改性

在45～55℃下，取100份酸性硅溶膠，用0～80份去離子水稀釋后，加入5～25份小分子醇，最后加入1.0～1.5份有機硅氧烷攪拌3小時，得到改性硅溶膠；

（二）丙烯酸乳液合成

（1）種子乳液聚合階段：取上述步驟（一）中40～85份改性硅溶膠、2～4份乳化劑、16～24份核層單體、30～65份去離子水和0.8份碳酸氫鈉，預乳化1小時，制成種子預乳液，然后將其加入反應釜，升溫至70～75℃，再加入0.1～0.3份引發劑引發聚合，反應半小時后，升溫至80～85℃并保溫半小時；?

（2）乳液聚合階段：將1～3份乳化劑、60～80份殼層單體、0.4～0.6份引發劑和30～50份去離子水加入反應釜，預乳化1小時制成預乳液，在3小時內將其加入種子乳液中，添加總單體量的0.0004份引發劑并保溫1小時，降到常溫并過濾出料，最后調PH至8～9，制得改性丙烯酸酯乳液。