水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法，属于改性硅溶胶技术领域。该水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法的步骤如下：称取硅溶胶，滴加一定量的pH调节剂，调节至所需pH，于不同温度下加入不同质量的硅烷偶联剂，搅拌反应，待反应结束，加入不同比例的水性聚碳酸酯，高速搅拌，即得所述水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液。本发明专利技术制得的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液具有优异的综合性能，涂层硬度可达到7H，硬度得到显著提升；涂层附着力为0级；耐划伤负载量高达800g，耐磨性最佳质量损耗为12.8mg，耐划伤性和耐磨性性能均得到良好改善，提高了产品的实际应用性能。

【技术实现步骤摘要】
水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法
本专利技术属于改性硅溶胶
，具体涉及一种水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法。
技术介绍
硅溶胶具有诸多优点，如其分散性、透气性、粘结性、耐火性、耐磨性、绝热性、表面性都比较好。由于其表面含有很多的硅羟基，所以反应性非常好。纳米SiO2具有一定光催化活性，以及较好的具有对低波长紫外线的吸收性能，和对高波长红外线的反射性能。并且纳米SiO2分子中存在着大量的不饱和键和羟基，容易与有机聚合物中一些基团发生键合反应，可明显改善聚合物的透气性和热稳定性。又因为溶胶粒子表面上缺少配位，表面活性非常高，能在一定程度上吸附颜料以及填料等微粒子，能有效的降低因为紫外光映照而导致的色素减弱，漆膜的粉化降低。在涂料中加入，能显著的提高涂料的触变性，能有效的预防涂料的流挂，提升施工效果，特别是增强了漆膜的疏水性，极大的提高了涂料的耐脏性，自行清洁的能力非常强。漆膜干燥过程中，硅溶胶中的SiO2粒子分散形成Si-O-Si的网络结构，可提高漆膜的透气性、耐老化性等性能。因此硅溶胶被广泛应用于涂料行业、化工行业、冶金行业、食品卫生行业，还被用来制作耐火绝热材料。目前，制造微粒硅溶胶的方法有以下二种：利用离子交换的方法对硅酸盐溶液进行处理，或者直接使用酸对硅酸盐中的部分或者所有的Na2O进行中和。上述两种方法均是让SiO2聚合进行化学反应产生硅酸连接成直径为1-3nm的粒子，通过一定的化学方式让它趋于稳定，从而预防其继续生长或者凝胶。“硅化学”中使用比较直观化的图对该过程进行了细致的介绍。相关资料表明，由于硅酸发生的聚合反应，会非常迅速的产生1-2nm的聚硅酸粒子。过一段时间之后，这些粒子连接紧密，继而产生三维的微粒网络结构。使用这种方式制备的微粒胶比面积大约为1200m2/g，相比传统胶体来说，是其2-2.5倍。但是采用以上二种方式制备的硅溶胶的稳定性较差，还有相当低的浓度。由于纳米微粒有非常小的粒径，也有非常大的比表面积，而且其表面原子的表面活性比较强，在制备、存储以及应用的过程中会非常容易的就会发生团聚现象。因此，目前现有的改性硅溶胶乳液的方法主要存在以下不足：第一：制得的硅溶胶的稳定性差；第二：硅溶胶的浓度较低；第三：容易发生团聚。因此对SiO2进行表面改性是非常必要的，以确保其储存时不发生其他化学变化，并可提升其与基体间的分散性以及相容性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法，该方法制备的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液稳定性好，不易团聚。本专利技术采用如下技术方案：水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，步骤如下：称取硅溶胶，滴加一定量的pH调节剂，调节至所需pH，于不同温度下加入不同质量的硅烷偶联剂，搅拌反应，待反应结束，加入不同比例的水性聚碳酸酯，高速搅拌，即得所述水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液。更进一步地，所述硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为0.3～3：100。更进一步地，所述硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2～3︰2～7。更进一步地，所述pH为6-12。更进一步地，所述不同温度为0～50℃。更进一步地，所述搅拌反应的时间为3h，高速搅拌的时间为20min，搅拌速度为100～1500r/min。更进一步地，所述pH调节剂为稀盐酸或氢氧化钠。更进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。更进一步地，所述pH为9-10，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为1：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2：3。本专利技术还提供一种由所述水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法制得的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术制得的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液具有优异的综合性能，涂层硬度可达到7H，硬度得到显著提升；涂层附着力为0级；耐划伤负载量高达800g，耐磨性最佳质量损耗为12.8mg，耐划伤性和耐磨性性能均得到良好改善，提高了产品的实际应用性能；光泽度为94，其耐水性也较好，经国标检测合格；同时本专利技术制得的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液可在室温下稳定放置300天，且不发生凝胶现象，比较稳定；本专利技术制得的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液无团聚现象，且其涂层光滑平整。附图说明图1为本专利技术水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的生产工艺流程图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。本专利技术中使用的试剂原料、设备仪器如下表1和表2所示：表1实验试剂与原料表2实验设备与仪器改性硅溶胶复合乳液的制备：称取30g硅溶胶于烧杯中，滴加一定量的pH调节剂调到所需pH，在不同的温度环境下加入不同质量的γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)，通过磁力搅拌器搅拌反应3h，反应结束后，加入不同比例的水性聚碳酸酯，高速搅拌20min，得到改性复合乳液。水性聚碳酸酯改性硅溶胶复合乳液的制备工艺方法流程如图1所示。实施例1按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至6-8，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为0.3：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为3︰7。实施例2按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至6-8，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为1：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2︰3。实施例3按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至6-8，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为3：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为3︰2。实施例4按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至9-10，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为0.3：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2：3。实施例5按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至9-10，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为1：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为3：2。实施例6按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至9-10，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为3：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为3：7。实施例7按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至11-12，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为0.3：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为3：2。实施例8按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至11-12，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为1：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为3：7。实施例9按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至11-12，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为3：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2：3。实施例10按照所述实验步骤，本实施例中的pH调节至9-10，加入的硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为1：100，硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2：3。对实施例1至10制得的改性硅溶胶复合乳液进行性能测试及表征，测试方法如下：一、改性硅溶胶复合乳液性能测试方法1、改性硅溶胶复合乳液的外观在比色管中添加一定量的改性硅溶胶复合乳液，目视改性硅溶胶复合乳液的颜色、透明度、均匀性等。2、改性硅溶胶复合乳液的稀释稳定性将待测样品乳液用蒸馏水稀释到乳液中不挥发物的含量为3％左右，然后取出100ml水进行分散，将其置于100ml具塞量筒中，随后静置72h，测出量筒中上层(或下层)清液的体积A和下层(或上层)剩余沉淀部分的体本文档来自技高网...

【技术保护点】
水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，其特征在于，步骤如下：称取硅溶胶，滴加一定量的pH调节剂，调节至所需pH，于不同温度下加入不同质量的硅烷偶联剂，搅拌反应，待反应结束，加入不同比例的水性聚碳酸酯，高速搅拌，即得所述水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液。

【技术特征摘要】
1.水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，其特征在于，步骤如下：称取硅溶胶，滴加一定量的pH调节剂，调节至所需pH，于不同温度下加入不同质量的硅烷偶联剂，搅拌反应，待反应结束，加入不同比例的水性聚碳酸酯，高速搅拌，即得所述水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液。2.根据权利要求1所述的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为0.3~3：100。3.根据权利要求1所述的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，其特征在于，所述硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2~3︰2~7。4.根据权利要求1所述的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，其特征在于，所述pH为6-12。5.根据权利要求1所述的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，其特征在于，所述不同温度为0~50...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕维忠，宋云龙，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44