本發明專利技術公開了一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液及其制備方法與應用。本發明專利技術采用種子乳液聚合法，以丙烯酸酯單體為原料，通過丙烯酸酯單體與含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷的反應，使倍半硅氧烷基團與丙烯酸酯聚合物以共價鍵的形式結合而制備有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液，提高了丙烯酸酯聚合物的耐高、低溫性及耐水性性能，進一步擴大了丙烯酸酯聚合物的應用范圍。本發明專利技術提供的有機硅改性丙烯酸酯的合成方法，無需催化劑，無副產物產生，合成方法簡單，產物純度高，成本低；所得到的有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的性能穩定，具有很好的耐高低溫性、耐候性和耐水性等性能。
【技術實現步驟摘要】
一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液及其制備方法與應用
本專利技術屬于化工涂料
，特別涉及一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液及其制備方法與應用。
技術介紹
乳液聚合具有體系粘度低、傳熱快、環保以及分隔效應等特點，其產物已被廣泛運用于涂料、油漆、粘合劑、橡膠和藥物緩釋膠囊載體等領域。烯酸樹脂是指丙烯酸酯單體的均聚物、共聚物以及與其他乙烯類單體的共聚物。丙烯酸酯聚合物為飽和化合物，不含殘余雙鍵，具有優良的耐UV性、耐酸堿性、抗氧化性，粘附性、耐腐蝕性及耐候性，已成為涂料和粘合劑領域中的重要種類并廣泛應用于橡膠、塑料、涂料、膠粘劑、織物整理劑等各個行業。但是，丙烯酸酯聚合物耐高、低溫性及耐水性能較差。丙烯酸醋聚合物因分子鏈中含有極性酯基，因此在具有較好粘附力的同時其耐水性較差，涂膜吸水后易發白，在一定條件下酯基甚至會發生分解從而影響產品的整體綜合性能。同時，丙烯酸酯聚合物特別是線性聚合物容易高溫發粘，耐沾污性下降，低溫變脆，韌性變差。丙烯酸酯樹脂分子多為線性結構，缺少交聯點，因而抗熱性較差。有機硅聚合物中Si-O鍵能(450kJ/mol)遠大于C-C鍵能(345kJ/mol)和C-O鍵能(351kJ/mol)，有文獻報道了通過硅烷偶聯劑水解縮合法合成含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷，因其分子結構特點而具有很好的耐高低溫性、耐候性、透氣性、疏水性和抗沾污性良好以及表面張力低、保光、耐水、抗粉化和抗紫外光等性能，但是其附著力較差，不能常溫自干，成膜性差，對基材粘附力不好。利用鍵能較高、表面能較低的有機硅組分改性丙烯酸酯乳液，可以結合二者的優越性能，發揮優勢互補，提高丙烯酸酯聚合物的耐高、低溫性及耐水性能，從而進一步擴大其應用范圍。專利申請201010550379. 5公開了一種有機硅改性丙烯酸酯共聚物的合成方法， 其采用半連續滴加法合成出有機硅種子乳液，通過半連續滴加法，用丙烯酸酯類單體接枝共聚，合成出了高有機硅含量的有機硅改性丙烯酸酯接枝共聚物。專利201010186222. 9公開了一種有機硅(甲基)丙烯酸酯ABA型嵌段共聚物及其制備方法與應用，其采用原子轉移自由基聚合合成，通過溴或氯對聚硅氧烷或二甲基硅氧烷與聚硅氧烷進行封端，通過冰鹽浴冷凍，在氮氣保護下催化反應得到有機硅丙烯酸酯ABA型嵌段共聚物。硅氧烷、聚硅氧烷和娃燒偶聯劑等有機娃含有娃氧燒結構，娃氧燒結構易于水解而影響乳液的存穩定性。 上述文獻采用這些有機硅對丙烯酸酯進行改性，由于這些有機硅中含有硅氧烷結構，制備出的丙烯酸酯雜化乳液穩定性差，影響丙烯酸酯雜化乳液的實際應用。盡管國內外科研工作者對有機硅丙烯酸酯乳液體系作了比較深入的研究和探討， 但得到的改性聚合物乳液穩定性仍然欠佳，容易發生分離、凝聚現象，其原因主要表現在 ①有機硅添加量較大時難以得到聚合、儲存穩定的乳液；②由于硅氧烷基的水解、縮聚，交聯過早導致凝膠和乳液粘度增加；③為了提高乳液的機械穩定性所加入的適量丙烯酸類小分子會促使含不飽和雙鍵硅單體的水解，并在乳液聚合過程中有進一步自聚的傾向，致使乳液的貯存穩定性變差；④聚合完成后，乳化劑低分子仍以游離狀態存在，它們吸附、包容、 分散于乳液聚合物膠粒的表面或內部，對光、熱、氧不穩定，會影響涂膜的耐污性、耐水性、 耐候性等，因而制備得到的涂料耐水性、耐洗刷性和耐候性不高。
技術實現思路
本專利技術的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的制備方法。本專利技術的另一目的在于提供由上述制備方法得到的有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液。本專利技術的再一目的在于提供所述的有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的應用。本專利技術的目的通過下述技術方案實現一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的制備方法，包括如下步驟將90 99份丙烯酸酯單體、I 10份含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷、2 3. 5份乳化劑和80 100份水混合，邊攪拌邊預乳化10 30min,得到預乳液；取1/3 1/10重量的預乳液，加熱至60 70°C，加入O. 3 O. 8份引發劑A，于70 80°C反應20 50min，得到種子乳液；將剩余的預乳液滴加入80 90°C種子乳液中，加入O. 3 O. 8份引發劑B，80 90°C反應3 4小時，得到有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液；所述的份數均為質量份數；所述的含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷的結構式為RmIT JSiO1J8;所述的R為含碳碳雙鍵的取代基，優選為烷基、烯基、芳基、亞芳基、丙烯酸酯基、 甲基丙稀酸酷基或含碳碳雙鍵的燒基；所述的IT優選為H;所述的m優選為2 8 ;所述的η優選為O 6 ;所述的含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷優選為八甲基丙烯酸甲酯基倍半硅氧燒;所述的丙烯酸酯單體由軟單體和硬單體組成；所述的軟單體優選為丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸羥丙酯中的一種或至少兩種混合物；所述的硬單體優選為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或至少兩種混合物；所述的軟單體的重量優選為單體總重量的50% 70%，硬單體的重量優選為單體總重量的20% 40% ;所述的含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷的重量優選為單體總重量的1% 10% ；所述的乳化劑優選為燒基酌■基聚氧乙稀釀、十_■燒基硫酸納、十_■燒基橫酸納和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或至少兩種混合物；所述的乳化劑的重量優選為單體總重量的2. O 3. 5% ；所述的引發劑A優選為過硫酸胺、過硫酸鉀和亞硫酸鈉中的一種或至少兩種混合物；所述的引發劑B優選為過硫酸胺、過硫酸鉀和亞硫酸鈉中的一種或至少兩種混合物；所述的引發劑A的重量優選為單體總重量的O. 3% O. 8% ；所述的引發劑B的重量優選為單體總重量的O. 3% O. 8% ；所述的水優選為去離子水；所述水的重量優選為單體總重量的80% 100% ；所述的單體總重量是指軟單體、硬單體和含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷的總重量;所述的攪拌的速度優選為500 1000r/min ；所述的預乳化優選在常溫下進行；所述的滴加的時間優選為I 4小時；一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液，由上述制備方法得到；所述的有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液可應用于涂料、油漆、粘合劑、橡膠等
中。本專利技術相對于現有技術具有如下的優點及效果本專利技術采用種子乳液聚合法，以丙烯酸酯單體為原料，通過丙烯酸酯單體與含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷的反應，使倍半硅氧烷基團與丙烯酸酯聚合物以共價鍵的形式結合，提高了丙烯酸酯聚合物的耐高、低溫性及耐水性性能，進一步擴大了丙烯酸酯聚合物的應用范圍。本專利技術提供的有機硅改性丙烯酸酯的合成方法，無需催化劑，無副產物產生，合成方法簡單，產物純度高，成本低；所得到的有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的性能穩定，具有很好的耐高低溫性、耐候性和耐水性等性能。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例I將50g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、12g水、IOOml乙醇和Ig四甲基氫氧化銨五水化合物加入三口燒瓶中，50°C磁力攪拌48h，50°C減壓旋蒸除去醇溶劑，得到水解產物； 將水解產物溶解于IOOml甲苯中，用飽和食鹽水溶液水洗甲苯溶液直至中性，加入五水硫酸鎂除水，過本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟：將90～99份丙烯酸酯單體、1～10份含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷、2～3.5份乳化劑和80～100份水混合，邊攪拌邊預乳化10～30min，得到預乳液；取1/3～1/10重量的預乳液，加熱至60～70℃，加入0.3～0.8份引發劑A，于70～80℃反應20～50min，得到種子乳液；將剩余的預乳液滴加入80～90℃種子乳液中，加入0.3～0.8份引發劑B，80～90℃反應3～4小時，得到有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液；所述的份數為質量份數。
【技術特征摘要】
1.一種有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟 將90 99份丙烯酸酯單體、I 10份含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷、2 3. 5份乳化劑和80 100份水混合，邊攪拌邊預乳化10 30min，得到預乳液；取1/3 1/10重量的預乳液，加熱至60 70°C，加入O. 3 O. 8份引發劑A，于70 80°C反應20 50min，得到種子乳液；將剩余的預乳液滴加入80 90°C種子乳液中，加入O. 3 O. 8份引發劑B，80 90°C反應3 4小時，得到有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液； 所述的份數為質量份數。2.根據權利要求I所述的有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的制備方法，其特征在于 所述的丙烯酸酯単體由軟單體和硬單體組成； 所述的軟単體為丙烯酸正丁酷、丙烯酸異丁酷、丙烯酸正辛酷、甲基丙烯酸正辛酷、丙烯酸異辛酯和丙烯酸羥丙酯中的一種或至少兩種混合物； 所述的硬單體為甲基丙烯酸甲酷、苯こ烯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或至少兩種混合物。3.根據權利要求I所述的有機硅改性丙烯酸酯雜化乳液的制備方法，其特征在于 所述的含碳碳雙鍵的多官能度倍半硅氧烷的結構式為=RmR丨JSiO1J8 ； 所述的R為含碳碳雙鍵的取代基，R ;為H;m為2 8，n為O 6。4.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許凱，陳榮，陳鳴才，何宇，
申請(專利權)人：中科院廣州化學有限公司，
類型：發明
國別省市：
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