[發(fā)明專利]有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310430521.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN103483493A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊番;劉海峰;哈成勇;張濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州中國(guó)科學(xué)院工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C08F220/18
• 分類號(hào): C08F220/18;C08F220/14;C08F230/08;C08F2/26;C08F2/30;C09D133/12;C09D133/08;C09D5/08
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭彤;曾旻輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，常規(guī)的乳液聚合中，乳化劑主要通過(guò)物理作用吸附于乳膠粒的表面上。在乳液應(yīng)用于乳膠漆或其它保護(hù)涂料時(shí)，乳液成膜后乳化劑會(huì)通過(guò)聚合物本體相遷移到乳膠膜的表面，并發(fā)生富集，從而使聚合物的耐水性、耐溶劑性和力學(xué)性能降低，由此降低了乳膠膜的使用性能。

丙烯酸樹脂具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如優(yōu)異的耐光性、耐候性、耐酸堿性和耐腐蝕性等，在涂料、粘合劑、織物整理劑等方面具有廣泛的應(yīng)用，但是丙烯酸酯樹脂又有耐水性差、低溫易變脆、高溫易變黏等缺點(diǎn)，因而限制了其進(jìn)一步發(fā)展。

因此有必要對(duì)丙烯酸樹脂進(jìn)行改性，制備出環(huán)保高性能的丙烯酸酯乳液，提高乳液穩(wěn)定性和耐水性能，實(shí)現(xiàn)樹脂的水性化，減少VOC排放，促進(jìn)防腐涂料行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液。

具體的技術(shù)方案如下：

一種有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液，由如下重量份的原料制備而得：丙烯酸酯類混合單體6.5-9份、有機(jī)硅單體1-3.5份，乳化劑0.4-0.6份、引發(fā)劑0.2-0.3份、pH調(diào)節(jié)劑0.01-0.03份、去離子水28-32份；

所述丙烯酸酯類混合單體為質(zhì)量比5.5-6.5:3.5-4.5的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；

所述有機(jī)硅單體為γ-甲基丙烯酰氧丙基三（三甲基硅氧基）硅烷。

在其中一些實(shí)施例中，所述乳化劑為烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸銨或1-丙烯基-2-羥基烷基磺酸鈉。

在其中一些實(shí)施例中，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨。

在其中一些實(shí)施例中，所述pH調(diào)節(jié)劑為磷酸氫二鈉。

本發(fā)明的另一目的是提供上述有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液的制備方法。

具體的技術(shù)方案如下：

上述有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液的制備方法，包括如下步驟：

(1)種子預(yù)乳液1的制備

常溫下，將25-35%的去離子水與45-50%的乳化劑置于反應(yīng)器中，在750-850r/min高速攪拌下緩慢滴加有機(jī)硅單體和7-35%丙烯酸酯類混合單體，攪拌反應(yīng)0.5-1.5h，超聲15-25min，得到穩(wěn)定的乳白色種子預(yù)乳液1；

(2)預(yù)乳液2的制備

常溫下，將余量的去離子水和余量的乳化劑置于反應(yīng)器中，在750-850r/min高速攪拌下緩慢滴加剩余的丙烯酸酯類混合單體，攪拌反應(yīng)0.5-1.5h，超聲15-25min，得到穩(wěn)定的乳白色預(yù)乳液2；

(3)種子乳液的制備

將步驟(1)得到的種子預(yù)乳液1置于65-75℃水浴中，在150-250r/min低速攪拌下加入40-50%的引發(fā)劑和pH調(diào)節(jié)劑，攪拌反應(yīng)12-17min，然后升溫至80℃，體系出現(xiàn)藍(lán)光時(shí)，補(bǔ)加8-9%的引發(fā)劑，保溫并持續(xù)反應(yīng)25-35min，得到種子乳液；

(4)有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液的制備

溫度控制在80℃，向步驟(3)得到的種子乳液中分別滴加預(yù)乳液2和剩余的引發(fā)劑，2.5-3.5h內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1.5-2.5h，降至室溫后用氨水調(diào)節(jié)pH值至6～7，過(guò)濾出料，即得所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液。

本發(fā)明的原理及有益效果如下：

為了克服常規(guī)乳化劑的不足，一種有效的途徑就是在乳液聚合中使用可聚合乳化劑。與常規(guī)乳化劑相比，這種可聚合乳化劑在起常規(guī)乳化劑作用的同時(shí)，還可以共價(jià)鍵的方式鍵合到聚合物粒子表面，成為聚合物的一部分，避免了乳化劑從聚合物粒子上解吸或在乳膠膜中遷移，大大減少了乳膠膜表面的親水基團(tuán)，從而能提高乳液的穩(wěn)定性和乳膠膜的疏水性能。

有機(jī)硅氧烷樹脂，因其主鏈含有Si-O-Si鍵，具有高度的柔順性，耐高低溫性能好，表面能低，耐水性優(yōu)良等特點(diǎn)。采用乳液聚合方法制備水性有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹脂，改善純丙烯酸樹脂“熱粘冷脆”缺點(diǎn)的同時(shí)，賦予乳膠膜低的表面能和良好的耐水性。

通過(guò)上述兩種方法的協(xié)同作用來(lái)制備有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液，能夠提高乳液穩(wěn)定性和耐水性能，實(shí)現(xiàn)樹脂的水性化，減少VOC排放。