[發明專利]交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310330602.9
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103421324A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 沈敏敏;莫建強;周寶文;孫淳寧;鄧蓮麗
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L33/12;C08G77/04;C08G77/06;C08F120/14;C08F2/28;C08F2/30;C09D183/04;C09D133/12;C09D5/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;張燕玲

技術領域

本發明屬于聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液領域，涉及一種交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液及其制備方法與應用。

背景技術

聚硅氧烷具有低表面張力、低玻璃化溫度、良好的滲透率以及耐水、耐溫、耐候等性能，然而由于有機硅的成本高、附著力及成膜性能較差，使其進一步應用受到限制。在眾多的高分子材料中，丙烯酸酯類聚合物由于分子主鏈為飽和碳碳鍵結構、側鏈為極性酯基而具有優異的耐候、耐油性、耐臭氧性和抗紫外線等特性，廣泛應用于涂料、膠粘劑、織物整理及皮革涂飾等領域。但是丙烯酸酯共聚物存在著耐低溫性、耐熱性、耐水性、耐堿性和耐污性較差的缺點。研究發現，將聚硅氧烷和丙烯酸酯結合起來可以彌補兩者性能上的不足，更賦予了改性物新的性能。以聚硅氧烷和丙烯酸酯為原料制得的硅丙乳液膜層具有卓越的耐水性、耐沾污性和耐候性，符合高檔外墻涂料所需基材要求。

傳統制備聚硅氧烷/丙烯酸酯乳液的方法有兩種，物理共混法和化學反應法。物理共混法是將聚硅氧烷乳液直接加入純丙乳液或苯丙乳液，或者是在聚硅氧烷存在下進行純丙乳液或苯丙乳液聚合。物理共混法具有工藝簡單、易操作和成本低的特點，該法制備的硅丙乳膠涂料的耐水性、耐沾污性、保色性和耐候性都有適度改善，但是改善程度有限。因此，物理共混法制備的硅丙乳膠涂料一般適用于中、低檔建筑外墻裝飾?；瘜W改性方法是將含有活性基團的硅氧烷與丙烯酸酯單體一起參與乳液聚合反應，兩者形成接枝嵌段或互穿網絡的乳液聚合物。化學改性方法制備的硅丙乳液涂料各項性能都有明顯提高，一般可適用于高級建筑涂料。但是化學反應法存在聚合工藝難度較大，對設備要求高，制備成本較高等不足。

發明內容

為克服上述現有技術的不足之處，本發明的首要目的在于提供一種交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液，該交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液具有良好的疏水性、耐低溫性、耐高溫性、耐水性、耐堿性、耐污性、成膜性、耐候性、耐臭氧性和抗紫外線性能。

本發明的另一目的在于提供上述交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備聚硅氧烷單體乳液：將1～20質量份復合表面活性劑溶于100～120質量份的水中，再加入10～60質量份有機硅氧烷單體，剪切乳化10min，然后在20～60MPa下均質得到聚硅氧烷單體乳液；

（2）制備交聯聚硅氧烷乳液：將步驟（1）獲得的聚硅氧烷單體乳液加熱至70～90℃，并加入1～3質量份催化劑反應4～6h，冷卻至40～60℃，再加入1～5質量份陽離子表面活性劑和1～5質量份交聯劑，反應1～3h，冷卻至20～30℃后加入乙酸中和乳液至中性，得到交聯聚硅氧烷乳液；

（3）制備聚丙烯酸酯乳液：將1～10質量份復合表面活性劑、100～120質量份水和0.05～0.5質量份NaHCO₃加熱至60～70℃，然后加入1～5質量份丙烯酸酯單體和0.02～0.2質量份過硫酸銨反應1～2h；再在2～3h內加入1～3質量份非離子表面活性劑和12～20質量份丙烯酸酯單體，最后加入0.02～0.2質量份過硫酸銨，保溫反應2～3h，過濾，得到聚丙烯酸酯乳液；

（4）制備交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液：將20～80質量份步驟（2）獲得的交聯聚硅氧烷乳液加入反應器并加熱升溫至40～60℃，再將20～80質量份步驟（3）獲得的聚丙烯酸酯乳液在1～2h內加入到反應器中，然后加入0.5～5質量份助劑并在40～60℃保溫反應1～2h，冷卻至室溫、過濾，得到所述交聯聚硅氧烷/丙烯酸酯復配乳液。

優選的，步驟（1）中所述的復合表面活性劑為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑中的一種與非離子表面活性劑的復配；步驟（1）中所述的聚硅氧烷單體為有機環聚硅氧烷、羥基封端的聚硅氧烷和烷氧基封端的聚硅氧烷中的一種以上。