[發明專利]親水改性的有機硅氧烷及其在水性涂料中的應用

在審

• 申請號: 202011067479.2
• 申請日: 2020-10-06
• 公開（公告）號: CN112175188A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 劉學軍
• 申請（專利權）人: 青島鴻志道防水工程技術有限責任公司
• 主分類號: C08G77/46
• 分類號: C08G77/46;C09D133/04;C09D175/04;C09D163/00;C09D7/65
• 代理公司: 濰坊諾誠智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 37309
• 代理人: 李海英

本發明涉及一種親水改性的有機硅氧烷及其在水性涂料中的應用。親水改性的聚有機硅氧烷以聚有機硅氧烷為出發點，對其進行硅氫接枝改性后，作為防霧改性劑應用到水性涂料中，以獲得具有持久、高效的防霧效果的水性涂料。既充分利用了聚有機硅氧烷本身的低表面張力和憎水性等特性，又結合接枝的改性基團，使得改性后的聚有機硅氧烷具有優異的防霧性能。

技術領域

本發明屬于改性有機硅氧烷類功能材料領域，具體涉及一種親水改性的有機硅氧烷。同時，本發明還涉及水性涂料領域，具體涉及親水改性的有機硅氧烷在水性涂料中的應用。

背景技術

有機硅氧烷，也被稱作聚有機硅氧烷，通常是指含Si-O-Si鍵構成主鏈結構的聚合物，包括線性、環狀、交聯狀三種結構。聚有機硅氧烷具有低表面張力、憎水性等優點，具有應用在涂料中改善涂料的表面性能的潛力。

然而，未改性處理的聚有機硅氧烷與水性涂料的相容性、潤濕性、粘附性較差，使其在水性涂料中的應用受到阻礙。因此，有必要對聚有機硅氧烷進行適當改性，使其適用于水性涂料中。

在對聚有機硅氧烷進行改性的同時，還需要考慮改性后的聚有機硅氧烷的性質，以及其具體在水性涂料中的作用。

日常生活中，霧氣常見于各種透明基材表面，例如，玻璃窗表面。由于這些透明基材在使用過程中的消耗和/或雜質的集聚，使得其表面對水滴的接觸角逐漸增加至50°以上，使得水蒸氣在其表面容易凝結成小水滴，對光的透射產生影響，使得透明基材變得模糊、不透明，進而帶來不利影響。特別是車窗玻璃和鏡片等透明基材表面的霧氣，容易產生重大的安全隱患。

現有的水性涂料中，所使用的防霧改性試劑對于水性涂料的防霧效果雖有一定的改善，但是仍然存在防霧、防水效果不足，機械強度欠缺從而使得防霧效果不持久的缺陷。為此，本發明的發明人希望通過對聚有機硅氧烷進行親水改性，使其應用到水性涂料中后可以得到具有持久的防霧效果的水性涂料。

發明內容

為了解決現有的水性涂料在防霧性能方面的不足，本發明以聚有機硅氧烷為出發點，對其進行硅氫接枝改性后，作為防霧改性劑應用到水性涂料中，以獲得具有持久、高效的防霧效果的水性涂料。本發明中，充分利用了聚有機硅氧烷本身的低表面張力和憎水性等特性，結合接枝的改性基團，使得改性后的聚有機硅氧烷具有優異的防霧性能。

本發明的親水改性的有機硅氧烷，其具有式（1）所示的結構，其特征在于：式（1）所示的親水改性的有機硅氧烷由式（2）所示的聚有機硅氧烷與式（3）所示的表面活性改性劑在催化劑的作用下通過硅氫加成反應得到的。

（1）；

（2）；

（3）。

其中，在式（1）-（3）中，每個R獨立地選自C1-C3的烷基；R¹為選自C1-C3的亞烷基；R²為選自C5-C20的亞烷基；X選自磺酸鹽基、硫酸鹽基、苯磺酸鹽基或磷酸鹽基中的一種；

P為1-5的整數，q為20-50的整數，m為10-30的整數。

其中，所述硅氫加成反應所使用的催化劑為氯鉑酸，其用量為兩種反應原料的總質量的0.1-3wt%。

進一步地，所述磺酸鹽選自磺酸鈉、磺酸鉀或磺酸銨中的一種；所述硫酸鹽選自硫酸鈉、硫酸鉀或硫酸銨中的一種；所述苯磺酸鹽選自苯磺酸鈉、苯磺酸鉀或苯磺酸銨中的一種；所述磷酸鹽選自磷酸鉀、磷酸鈉中的一種。

進一步地，為了確保硅氫加成反應完全，參與硅氫加成反應的（2）所示的聚有機硅氧烷與式（3）所示的表面活性改性劑的用量比按照原料中的C=C鍵和Si-H鍵的摩爾比為1~1.2之間的方式配置兩種反應原料。

進一步地，所述硅氫加成反應的溫度為80-120℃，反應時間為3-8h。