[發明專利]一種疏水性有機無機高硅含量丙烯酸酯聚合物乳液及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310477770.0
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103626911A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 吳連斌;裴勇兵;韓慶雨;湯龍程;陳遒;蔣劍雄;來國橋
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C08F220/14
• 分類號: C08F220/14;C08F220/18;C08F220/28;C08F2/26;C08F2/30;C08F2/44;C08K9/06;C08K3/36
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;朱實

技術領域

本發明涉及有機無機化合物技術領域，具體涉及為一種疏水性有機無機高硅含量丙烯酸酯聚合物乳液及其制備方法與應用。

技術背景

水性丙烯酸酯乳液作為一種環境友好型產品，具有良好的保光性、優異的成膜性以及環保無污染等特點，被廣泛應用于建筑涂料及膠粘劑等多種領域。但丙烯酸酯樹脂分子多為線性結構，缺少交聯點，導致涂膜在硬度、耐熱性、耐刮擦和耐水性等方面存在嚴重不足。采用有機氟、硅對丙烯酸酯乳液改性是提高涂膜性能的重要途徑。氟原子電負性高、原子半徑小、化學鍵能大(486kJ/mol)，含氟聚合物表面能低疏水性強，在耐候性、耐化學品性、耐沾污等方面性能優異；有機硅樹脂中的Si-O鍵能也比較大(451kJ/mol)，可賦予涂膜優異的耐熱、耐寒、耐潮濕、耐候、耐化學腐蝕等性能。

近年來發展起來的有機無機雜化改性技術，將納米粒子引入聚合物乳液，已成為聚合物乳液改性領域的研究熱點。無機納米材料如SiO₂具有優異的耐磨性、高硬度、抗刮傷性、耐老化、抗紫外性等獨特優點，將它引入有機聚合物乳液中可提高涂膜的硬度、耐刮傷、耐候等性能。將無機SiO₂納米粒子引入聚合物乳液的方法主要有：共混法、溶膠凝膠法（Sol-Gel）和原位聚合法等。目前，將SiO₂納米粒子用于丙烯酸酯聚合物乳液，存在如下一些問題：（1）無機SiO₂粒子尺寸小、比表面積大在聚合物乳液中易團聚；（2）無機SiO₂在整個體系中含量偏低，導致涂膜硬度不夠；（3）引入的SiO₂粒子表面一般含有豐富的羥基，導致涂膜疏水性不足。

中國專利CN201210176637.7公開了一種有機無機雜化氟硅改性納米水性樹脂的制備方法，該方法以油酸改性的納米SiO₂粒子為核，在其表面以甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、有機氟單體和有機硅單體共聚得到氟硅改性納米水性樹脂。采用油酸對納米SiO₂粒子進行改性，可增強無機SiO₂與有機聚合物之間的結合力。但有機無機雜化氟硅改性納米水性樹脂中無機SiO₂組份的含量較低，導致涂膜硬度不夠。

發明內容?????

為解決無機納米SiO₂引入聚合物乳液中易發生團聚、SiO₂在整個體系中含量偏低和SiO₂表面含有一些羥基，導致涂膜硬度和疏水性不足等問題，本發明提供了一種疏水性有機無機高硅含量丙烯酸酯聚合物乳液及應用，該乳液涂膜兼具無機材料和有機高聚物的優點，可用于制備具有良好耐候性、疏水性、耐擦洗性、耐沾污性和高硬度性能的涂料。

本發明的另一目的是提供一種疏水性有機無機高硅含量丙烯酸酯聚合物乳液的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種疏水性有機無機高硅含量丙烯酸酯聚合物乳液由以下各組份制成，各組份的質量份為：

硅溶膠?????????????????????????????30-60份，

共溶劑?????????????????????????????5-15份，

含氟硅烷偶聯劑?????????????????????1-5份，

甲基丙烯酸烷基酯???????????????????15-35份，

丙烯酸烷基酯???????????????????????15-35份，

丙烯酸羥基烷基酯???????????????????1-5份，

乳化劑?????????????????????????????0.2-2份，

引發劑?????????????????????????????0.1-1份，

水?????????????????????????????????40-80份，

所述共溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、異丁醇、叔丁醇、乙二醇中的一種或幾種；

所述含氟硅烷偶聯劑選自十三氟辛基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一種或幾種；

所述甲基丙烯酸烷基酯選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸異辛酯中一種或幾種；

所述丙烯酸烷基酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸異辛酯中一種或幾種；