超支化无皂纳米核壳硅丙乳液制备方法技术

本发明专利技术本提供了一种超支化无皂纳米核壳硅丙乳液，属于化工技术领域。本发明专利技术以四甲基四乙烯基环硅氧烷为硅源，先进行开环聚合，再以K2S2O8-NaHSO3为氧化还原引发剂，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和烯丙基羟乙基醚为共聚单体，在无乳化剂条件下进行核壳乳液聚合，得到“硬核软壳”结构的纳米核壳乳液，其颗粒均匀，平均粒径70nm，成膜性好。以其为成膜物制成的内外墙涂料，涂层细腻光滑，装饰性好，耐水性、耐碱性、耐洗刷性、耐冻融性、耐温变性等性能达到或超过国标，而且避免了传统硅丙乳液中乳化剂会随着时间推移而缓慢溶解释放造成环境污染的现象。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术本提供了一种超支化无皂纳米核壳硅丙乳液，属于化工
。本专利技术以四甲基四乙烯基环硅氧烷为硅源，先进行开环聚合，再以K2S2O8-NaHSO3为氧化还原引发剂，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和烯丙基羟乙基醚为共聚单体，在无乳化剂条件下进行核壳乳液聚合，得到“硬核软壳”结构的纳米核壳乳液，其颗粒均匀，平均粒径70nm，成膜性好。以其为成膜物制成的内外墙涂料，涂层细腻光滑，装饰性好，耐水性、耐碱性、耐洗刷性、耐冻融性、耐温变性等性能达到或超过国标，而且避免了传统硅丙乳液中乳化剂会随着时间推移而缓慢溶解释放造成环境污染的现象。【专利说明】
本专利技术属于化工
，涉及一种硅丙乳液的制备，尤其涉及一种超支化无皂 纳米核壳硅丙乳液制备，主要用于建筑涂料领域。
技术介绍
有机硅改性丙烯酸酯乳液不仅能够弥补丙烯酸乳液成膜后冷脆热粘的不足，而且 还能够明显提高漆膜的耐候性、耐碱性、耐水性和耐沾污性等性能，广泛用于建筑涂料领 域。目如娃丙乳液的制备大多以带乙稀基的娃烧偶联剂为娃源，而乙稀基娃氧烧在乳液体 系中水解缩聚倾向大，极易产生凝胶，造成体系工艺稳定性和贮存稳定性降低，同时还制约 了硅含量的提高，对丙烯酸改性幅度提高有限，因此如何提高有机硅含量，降低活性硅烷水 解交联程度，得到高品质硅丙乳液就成为热门研究课题。 传统解决方案是在聚合期间添加大量乳化剂对含有硅氧烷基的聚合物加以保护， 以维持体系稳定，但大量乳化剂滞留在树脂中又会造成漆膜光泽、附着力、耐水性、耐候性、 耐擦洗性等性能大幅度降低，影响使用性和装饰性，同时漆膜中的乳化剂还会随着时间推 移而缓慢溶解释放造成环境污染。。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种超支化无皂纳米核壳硅丙 乳液制备方法。 -、超支化无皂纳米核壳硅丙乳液及漆膜的制备 1、超支化无阜纳米核壳娃丙乳液的制备 ，由以下原料配比和工艺步骤完成： (1) 开环硅乳液的制备：将四甲基四乙烯基环硅氧烷用去离子水分散，调整体系 pH=3?5,于80±10°C下进行开环反应疒3h，得到开环硅乳液；其中各原料按以下重量份配 比： 四甲基四乙烯基环硅氧烷10-30份，去离子水ΚΓ30份； (2) 核乳液的制备：以甲基丙烯酸甲酯、烯丙基羟乙基醚、甲基丙烯酸、开环硅乳液为聚 合单体，以K2S20 8-NaHS03为引发剂，在去离子水中超声分散l(T20min，得到核预乳液；升温 至80±10°C，聚合反应2~5h，得到核乳液；聚合过程维持体系pH=4~6 ; 各原料按以下重量份进行配比：甲基丙烯酸甲酯ΚΓ20份，烯丙基羟乙基醚2飞份，甲 基丙烯酸2?4份，开环硅乳液5?10份，0. 05?0. 1份K2S208,0. 02?0. 05份NaHS03 ; (3) 核壳乳液的制备：以乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯、烯丙基羟乙基醚、甲基 丙烯酸、开环硅乳液为聚合单体，以K2S 208-NaHS03为引发剂，超声分散l(T20min，得到壳预 乳液；然后将壳预乳液缓慢滴加到核乳液中，于80±10°C下聚合反应：T6h ;聚合过程维持 体系pH=4~6 ;聚合结束后追加 K2S208-NaHS03引发剂熟化，降温，过滤，得到泛有蓝色乳光 的超支化无阜纳米核壳娃丙乳液，简称nano-EFCB。 其中各原料按以下重量份配比：烯基三甲氧基硅烷4-15份，甲基丙烯酸甲酯 40-100份，烯丙基羟乙基醚5?20份，甲基丙烯酸5?15份，开环硅乳液15?50份。在壳预 乳液的制备中，加入〇. 15、. 3份K2S208,0. 07~0. 15份NaHS03 ;在聚合结束后熟化中，加入 0· 05?0· 1 份 K2S208, 0· 02?0· 05 份 NaHS03。 2、漆膜的制备 将润湿分散剂、消泡剂、防腐剂、增稠剂加入水中，搅拌溶解，添加幻彩珠光粉，分散Γ2 小时，添加 nano-EFCB乳液，搅匀，过滤，包装，制得炫彩丝缎涂料，记为EFCB-P。 二、超支化无皂纳米核壳硅丙乳液及漆膜的性能 1、红外光谱分析 图1为本专利技术制备的超支化无皂纳米核壳硅丙乳液的红外光谱图。图中，SKTsgocnT1 为-Si (R) 20-键骨架伸缩及平面摇摆振动吸收峰谱带及1290CHT1对称变形振动峰，1037CHT 1 为醚基C-0-C伸缩振动峰，1740cm-1为羰基C=0的振动吸收峰，1408CHT1为酰氧基的对称伸 缩振动峰，1474CHT 1为-CH2-的反对称变形振动的特征峰，1576CHT1为酰氧基的反对称伸缩 振动峰，1654cm- 1是C-C的伸缩振动峰，1680-1750(^1为酯羰基吸收谱带，3466cm-1为-0H振 动峰。在1555 cnT1处无环硅氧烷的环体骨架振动峰，说明四甲基四乙烯基环硅氧烷中的硅 氧环已开环，无3099cm YzC-H)伸缩振动峰和1429 cm 1弯曲振动峰，同时无1800?1860cm 1 (c=c)吸收峰，说明聚合物中无双键存在，表明所有单体已全部参加共聚反应，形成硅丙共 聚物。 2、热重分析 图2为本专利技术制备的超支化无皂纳米核壳硅丙乳液的热重曲线。由图2可以看出，热 重曲线图分两阶，第一阶，外延起始温度391. 4°C，失重峰426. 6°C，第二阶失重峰504. 5°C， 外延终止温度533. 0°C，说明超支化无皂纳米核壳硅丙乳液中核与壳的组成不同，核(第一 阶）中含有机硅较壳层(第二阶）少，所以壳层交联度更高，耐热性更好。 3、粒径分析 乳胶粒径对乳液稳定性和成膜性等影响很大。较小粒径有利于提高颜料润湿分散性和 及涂料贮存稳定性，提高涂层光泽、附着力、耐水性、耐候性和装饰性等综合性能。图3为本 专利技术制备的超支化无皂纳米核壳硅丙乳液粒径分布图。从图3可以看出，nano-EFCB的平 均粒径为70nm左右，说明该乳液为纳米乳液，因而具有良好的润湿分散性、贮存稳定性、涂 层光泽、附着力、耐水性、耐候性和装饰性等综合性能。 4、乳液及乳胶膜微观形貌 取少量乳液，用去离子水稀释至0. 01%，分散均匀后用滴管滴至铜网上，用3%磷钨酸进 行染色，干燥后用透射电镜（TEM)观察，结果见图4,干燥成膜后用SEM表征，结果见图5。从 图4可以看出nano-EFCB胶粒外观球形，平均粒径小于70nm，颗粒间无相互粘连，乳液稳定 性好；中间密度大，外围密度小边界模糊，很明显是"硬核软壳"的纳米核壳结构。图5为乳 胶膜的SEM图。从图5可以看出乳胶膜表面均匀，成膜性好。 5、产品性能测试 5. 1 nano-EFCB性能测试 nano-EFCB是用于建筑物表面装饰性涂装，按GB/T20623-2006《建筑涂料用乳液》标准 进行检测，最佳工艺参数制备乳液各项指标均达到国标，结果见表1 : 【权利要求】1. ，由以下原料配比和工艺步骤： (1) 开环硅乳液的制备：将四甲基四乙烯基环硅氧烷用去离子水分散，调整体系 pH=3?5,于80± 10°C下进行开环反应2?3h，得到开环硅乳液； (2) 核乳液的制备：以甲基丙烯酸甲酯、烯丙基羟乙基醚、甲基丙烯酸、开环硅乳液本文档来自技高网...

【技术保护点】
超支化无皂纳米核壳硅丙乳液制备方法，由以下原料配比和工艺步骤：（1）开环硅乳液的制备：将四甲基四乙烯基环硅氧烷用去离子水分散，调整体系pH=3~5，于80±10℃下进行开环反应2~3h，得到开环硅乳液； （2）核乳液的制备：以甲基丙烯酸甲酯、烯丙基羟乙基醚、甲基丙烯酸、开环硅乳液为聚合单体，以K2S2O8‑NaHSO3为引发剂，在去离子水中超声分散10~20min，得到核预乳液；升温至80±10℃，聚合反应2~5h，得到核乳液；聚合过程维持体系pH=4~6；（3）核壳乳液的制备：以乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯、烯丙基羟乙基醚、甲基丙烯酸、开环硅乳液为聚合单体，以K2S2O8‑NaHSO3为引发剂，超声分散10~20min，得到壳预乳液；然后将壳预乳液缓慢滴加到核乳液中，于80±10℃下聚合反应3~6h；聚合过程维持体系pH=4~6； 聚合结束后追加K2S2O8‑NaHSO3引发剂熟化，降温，过滤，得到泛有蓝色乳光的超支化无皂纳米核壳硅丙乳液；如权利要求1所述超支化无皂纳米核壳硅丙乳液制备方法，其特征在于：步骤（1）中，四甲基四乙烯基环硅氧烷与去离子水的重量配比为：四甲基四乙烯基环硅氧烷10~30份，去离子水10~30份。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伍家卫，吕维华，杨兴锴，索陇宁，唐蓉萍，吴海霞，陈淑芬，杨智，周锦，王雪香，
申请(专利权)人：兰州石化职业技术学院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62