[發明專利]一種聚硅氧烷微乳液及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201310711519.6
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103755961A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 沈敏敏;孫淳寧;翟俊菱;王俊鳳
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C08G77/16
• 分類號: C08G77/16;C08G77/20;C08G77/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲;裘暉

技術領域

本發明屬于聚硅氧烷乳液領域，特別涉及一種耐電解質、高固含量的聚硅氧烷微乳液及其制備方法和應用。

背景技術

聚硅氧烷的主鏈由-Si-O-鍵構成，硅原子的其他鍵與其他各種有機基團相連，所以，聚硅氧烷既含有機基團，又含有無機結構，這種特殊的組成和分子結構，使它集有機物與無機物的特性于一身，呈現出很強的疏水性、良好的柔軟度、低表面張力、低玻璃化溫度、極佳的透氣性、防潮，脫模性、耐高低溫、耐老化、以及生理惰性等特點。聚硅氧烷乳液作為聚硅氧烷最重要的產品之一，由聚硅氧烷、水和乳化劑組成，其獨特的性能和特點，在紡織、皮革、化妝品、醫藥和建筑等領域具有廣闊的應用前景。

目前聚硅氧烷乳液的制備方法主要有兩種：機械乳化法和乳液聚合法。機械乳化法是先通過本體聚合制成有機硅聚合物，然后再與乳化劑和水等經剪切分散制成有機硅乳液，故存在高摩爾質量有機硅聚合物難以乳化且乳液穩定性差等缺陷；乳液聚合法是將有機硅單體、乳化劑、催化劑和水等原料在一定的條件下通過乳液聚合制成有機硅乳液，因此具有對設備要求簡單、操作方便、耗時短、乳液穩定性好等優點，故而乳液聚合法成為最常用的制備聚硅氧烷乳液的方法。在乳液聚合中，根據單體液滴粒徑的大小，可以分為常規乳液聚合，細乳液聚合以及微乳液聚合，微乳液聚合是依靠大量特殊的表面活性劑或混合物使得油/水界面張力接近于零的自發形成的熱力學穩定狀態，在微乳液中，由于體系內含有大量乳化劑，單體液滴的粒徑尺寸極小（10～100nm），遠小于傳統液滴的尺寸（1～10μm），與常規乳液聚合中增溶膠束的尺寸（40～50nm）相當，微乳液聚合的最終產物顆粒很小，一般在5～100nm，且體系呈透明或半透明或微藍色，微乳液相對于其他乳液聚合有著獨特的優點：（1）可得到粒徑在20～50nm之間熱力學穩定的膠乳；（2）微乳液聚合物顆粒為寡鏈高分子；（3）微乳液聚合物的形態和結構都相當規整，可通過調節微乳體系的結構制得孔徑大小均勻的多孔性聚合物；（4）具有良好的附著力，良好的耐溶劑性、耐侯性；（5）微乳液聚合物具有較低的密度和較高的玻璃化溫度；（6）聚合物微乳液潤濕性好、滲透性好、成膜性優異；（7）表面張力小，有極好的光澤性、黏合性、滲透性、潤滑性、流平性和流變性。但由于微乳液的單體含量低、乳化劑含量高，且對于電解質的穩定性較差，容易產生凝膠，而使有機硅微乳液在應用方面受到一定的限制。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種耐電解質、高固含量的聚硅氧烷微乳液的制備方法。該制備方法使用復合表面活性劑提高乳液體系的穩定性，且制備過程中不使用金屬催化劑，使乳液更環保安全。

本發明另一目的在于提供上述方法制備得到的耐電解質、高固含量的聚硅氧烷微乳液。

本發明再一目的在于提供上述耐電解質、高固含量的聚硅氧烷微乳液在紡織、皮革、化妝品、醫藥和建筑工業中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種耐電解質、高固含聚硅氧烷微乳液的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備硅氧烷單體預乳液：將復合表面活性劑溶于水中，加入部分有機硅氧烷單體，剪切乳化，高壓均質，得到硅氧烷單體預乳液；

（2）制備聚硅氧烷微乳液：往步驟（1）的硅氧烷單體預乳液中加入電解質，加熱攪拌，加入催化劑恒溫反應；再逐滴滴加剩余的有機硅氧烷單體，持續反應，冷卻至室溫，中和至中性，得到耐電解質、高固含聚硅氧烷微乳液。

步驟（1）所用復合表面活性劑、有機硅氧烷單體和水的質量比為（2～10）:（10～30）:（70～100）。

步驟（2）所用硅氧烷單體預乳液、電解質、催化劑和有機硅氧烷單體的質量比為（82～140）:（2～8）:（0.5～2）:（20～50）。

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和陰離子表面活性劑中的至少一種與非離子表面活性劑中的至少一種進行復配。

優選的，所述的陽離子表面活性劑包括烷基三甲基季銨鹽、二烷基二甲基季銨鹽、芐基烷基二甲基季銨鹽、單烷基季銨鹽、烷基聚氧乙烯基甲基季銨鹽、N-烷基二乙醇胺鹽、聚乙烯多胺鹽、吡啶鹽、咪唑啉和嗎啉中的至少一種，其中烷基為C12～C18的長鏈烷基。