[發明專利]納米二氧化硅包覆的多壁碳納米管改性丙烯酸樹脂涂飾劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210297022.X
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102786644A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 馬建中;劉海騰;周建華;孫友昌
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C09D151/10
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術領域

本發明涉及一種涂飾劑的制備方法，具體涉及一種納米二氧化硅包覆的多壁碳納米管改性丙烯酸樹脂涂飾劑的制備方法。

背景技術

丙烯酸樹脂乳液具有優異成膜性、機械穩定性和粘附性，涂膜平整，保光、保色性好的特點，是一類重要的涂飾成膜材料，但聚丙烯酸酯分子線形結構的特點導致了涂膜存在著“熱粘冷脆”、不耐溶劑，涂層粘著不牢等問題，使其應用受到限制。

碳納米管具有極優異的力學、熱學、電磁和光學等性能，并有良好的化學穩定性，將其用于聚合物改性，可以提高聚合物的力學性能、耐熱性、導電性和耐磨性等性能。納米SiO₂具有高韌性、耐高溫、耐磨等特性，可作為丙烯酸樹脂乳液的補強材料，能改善涂層的彈性、耐磨性等性能。MWCNTs/SiO₂納米復合粒子綜合了碳納米管和納米SiO₂的優異性能，除了具有兩者的固有特性外，還具有良好的電磁、熱學等性能，可實現碳納米管和納米SiO₂的優勢互補和納米增強的目的。

發明內容

本發明的目的是提供一種能克服丙烯酸樹脂“熱粘冷脆”的缺陷、并進一步提高涂層的強度、耐水性、耐熱性、透氣性、耐黃變和阻燃性的納米二氧化硅包覆的多壁碳納米管改性丙烯酸樹脂涂飾劑的制備方法。

本發明所采用的技術方案是：

納米二氧化硅包覆的多壁碳納米管改性丙烯酸樹脂涂飾劑的制備方法，其特征在于：

由以下步驟實現：

步驟一：MWCNTs/SiO₂的制備：

（1）將0.05重量份的MWCNTs-COOH置于燒杯中，加入43.0重量份的無水乙醇、11.0重量份的去離子水，超聲分散20分鐘后，轉移至三口燒瓶中；

（2）在機械攪拌下開始滴加1.7重量份的正硅酸乙酯和43.0重量份的無水乙醇的混合溶液，2h滴完，室溫下反應24h；

（3）滴加0.4重量份的硅烷偶聯劑、1.15重量份的無水乙醇與0.16重量份的去離子水的混合溶液，30分鐘滴完，室溫下再反應24h；

（4）將反應得到的混合溶液用0.22μm的微孔過濾膜抽濾，再用乙醇清洗濾餅，重復數次以除去未反應的硅烷偶聯劑，之后將產物于60℃真空烘干；

步驟二：MWCNTs/SiO₂改性丙烯酸樹脂涂飾劑的制備方法：

（1）將0.5-2.0重量份的丙烯酸、16.0-42.0重量份的甲基丙烯酸甲酯和55.0-80.0重量份的丙烯酸丁酯三種油溶性單體混合均勻制得混合單體，1.0-3.5重量份的丙烯酰胺單獨加入；以下物質用量以丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺四種單體總重量為基準；

（2）將重量為單體總重量0.6-1.4%的引發劑溶于重量為單體總重量100%的去離子水中，配制成引發劑溶液；

（3）將重量為單體總重量0.01-0.10%的硅烷偶聯劑改性的MWCNTs/SiO₂、1-5%的乳化劑與55%的去離子水混合均勻后超聲分散3-10分鐘，制得MWCNTs/SiO₂水分散液；

（4）在裝有攪拌器、冷凝裝置、加料裝置的三口燒瓶中加入（3）中全部用量的MWCNTs/SiO₂水分散液、（1）中混合單體的1/3份、（1）中全部用量的丙烯酰胺和175重量份的去離子水，攪拌均勻；

（5）然后升溫至45-60℃，加入（2）中引發劑溶液的1/3份，攪拌10-40分鐘后升溫至70-80℃，并在60-120分鐘內滴加剩余2/3份的混合單體以及2/3份的引發劑溶液，全部滴完后在80-90℃反應60分鐘，然后冷卻至室溫，加氨水調pH至6-8。

步驟一（3）中的硅烷偶聯劑為含有雙鍵的烷氧基硅烷，選自γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。

步驟二（2）中的引發劑為水溶性引發劑，選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉。

步驟二（3）中的乳化劑為陰離子型乳化劑，選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚。

本發明具有以下優點：