[發(fā)明專利]一種氟硅大分子乳液改性丙烯酸酯乳液的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210095185.X
• 申請(qǐng)日: 2012-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN102627741A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易國(guó)斌;劉靜;康正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F283/12
• 分類號(hào): C08F283/12;C08F220/18;C08F218/08;C08F220/14;C08F220/06;C08F228/02;C08F2/26;C08F2/30;C09J151/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氟硅大分子乳液改性丙烯酸酯乳液的制備方法，所制備的氟硅大分子乳液改性丙烯酸酯乳液具有低表面能、良好的貯存穩(wěn)定性和耐水性。

背景技術(shù)

目前，紙塑復(fù)合膜技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但紙塑膠粘劑還普遍存在與塑料等低表面能材料表面粘接粘接力弱、長(zhǎng)期使用會(huì)脫膠等不足，在環(huán)保方面也難以滿足要求，為了提高粘接強(qiáng)度，經(jīng)常需要通過對(duì)非極性基材表面進(jìn)行電暈處理以提高材料的表面能，不僅提高了制造成本，而且電暈處理提高的表面能會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低，不能徹底解決問題。

以丙烯酸或丙烯酸酯類為主要原料合成的丙烯酸酯乳液具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性、耐候性，良好的成膜性、粘接性、耐腐蝕、耐化學(xué)藥品性和柔韌性，因而在膠黏劑、涂料成膜劑等方面得到廣泛的應(yīng)用。但由于其本身是熱塑性的，線性分子上又缺少交聯(lián)點(diǎn)，難以形成三維網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此其對(duì)溫度變化較為敏感，表現(xiàn)為“冷脆熱粘”性，且耐水性、耐玷污性較差。有機(jī)硅分子中含有Si-O鍵，其鍵能高達(dá)443.5KJ/mol，硅和氧的電負(fù)性相差大，接近于離子鍵，從而賦予它耐候、抗氧化、耐輻射等性能；其次，聚硅氧烷分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)旋轉(zhuǎn)能壘低，分子摩爾體積大，表面能低，從而具有良好的耐水性、耐候性、耐玷污性和耐化學(xué)介質(zhì)性等特性；氟元素作為電負(fù)性最大的元素，極化率低，原子半徑僅次于氫，C-F鍵能高達(dá)460KJ/mol，在聚丙烯酸酯分子鏈上有效引入氟、硅元素，可賦予相應(yīng)的氟硅改性聚丙烯酸酯乳液低的表面能和良好的耐水性，進(jìn)而可用作低表面能非極性材料膠黏劑的主要成分，對(duì)于高品質(zhì)、美觀的紙塑外包裝材料的生產(chǎn)、應(yīng)用推廣從而提高產(chǎn)品檔次以及促進(jìn)我國(guó)膠粘劑以及包裝、印刷等相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氟硅大分子乳液改性丙烯酸酯乳液的制備方法，使乳液成膜后具有表面能低、耐水性好、貯存穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而可用作低表面能非極性材料膠黏劑的主要成分。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種氟硅大分子乳液改性丙烯酸酯乳液的制備方法，具體制備步驟如下：?

（1）氟硅大分子乳液A的制備：將八甲基環(huán)四硅氧烷、三氟甲基丙基環(huán)三硅氧烷、去離子水、陰離子乳化劑、非離子乳化劑加入反應(yīng)器中，攪拌乳化均勻后，在70℃下滴加酸性催化劑溶液，催化劑溶液的濃度為0.05g/ml-0.2?g/ml，滴加時(shí)間為0.5小時(shí)，然后反應(yīng)1-3小時(shí)，升溫至75℃，將封端劑加入到反應(yīng)器中，滴加時(shí)間為1小時(shí)，繼續(xù)反應(yīng)2-4小時(shí)，降溫至室溫后得氟硅大分子乳液A。其中各組分含量如下（按質(zhì)量計(jì)）：

八甲基環(huán)四硅氧烷10-20份，三氟甲基丙基環(huán)三硅氧烷2-10份，陰離子乳化劑0.1-1份，非離子乳化劑0.3-2份，去離子水40-60份，催化劑0.3-1份，封端劑0.2-2份。

其中：陰離子乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種，非離子乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一種，催化劑為十二烷基苯磺酸、硫酸中的一種，封端劑為2-甲基丙烯酸羥乙酯、端乙烯基硅油中的一種。

（2）改性丙烯酸酯乳液的制備：將丙烯酸酯軟單體、丙烯酸酯硬單體、去離子水、陰離子乳化劑、非離子乳化劑、反應(yīng)性乳化劑乙烯基磺酸鈉、pH值調(diào)節(jié)劑加入反應(yīng)器中，攪拌乳化均勻，在75℃下滴加引發(fā)劑溶液，引發(fā)劑溶液濃度為0.01g/ml-0.03g/ml，滴加時(shí)間為0.5小時(shí)，反應(yīng)0.5-2小時(shí)，制得底液B。然后將含氟陰離子乳化劑全氟壬烯氧基苯磺酸鈉、非離子乳化劑、反應(yīng)性乳化劑乙烯基磺酸鈉、引發(fā)劑、丙烯酸酯軟單體、丙烯酸酯硬單體、氟硅大分子乳液A、功能單體加入到去離子水中，攪拌乳化得預(yù)乳化液C。攪拌下將預(yù)乳化液C在80℃下滴入底液B中，滴加時(shí)間為3小時(shí)，然后在80℃下反應(yīng)1小時(shí)后，降溫至75℃下恒溫反應(yīng)1-2個(gè)小時(shí)，制得氟硅大分子乳液改性丙烯酸酯乳液。其中各組分含量如下（按質(zhì)量計(jì)算）：

底液B組成：陰離子乳化劑0.2-0.8份，非離子乳化劑0.2-0.6份，乙烯基磺酸鈉0.2-0.6份，引發(fā)劑0.05-0.4份，去離子水20-30份，丙烯酸酯軟單體5-10份，丙烯酸酯硬單體5-10份，pH值調(diào)節(jié)劑1-3份。預(yù)乳化液C組成：陰離子乳化劑0.2-0.8份，非離子乳化劑0.4-1.0份，乙烯基磺酸鈉0.2-0.6份，引發(fā)劑0.1-0.8份，去離子水40-60份，丙烯酸酯軟單體25-35份，丙烯酸酯硬單體25-35份，氟硅大分子乳液A5-15份，全氟壬烯氧基苯磺酸鈉0.2-0.6份，功能單體2-5份。