一种烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及材料表面修饰领域，公开了一种烯基硅氧化膦及其制备方法、烯基硅磷‑醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用。本发明专利技术采用羟基氧化膦与烯基硅烷偶联剂制备得到烯基硅氧化膦，烯基硅氧化膦与醋酸乙烯酯共聚得到烯基硅磷‑醋酸乙烯酯共聚乳液，该共聚乳液含有丰富的硅、磷元素，硅磷协同阻燃，所得共聚乳液可作为材料表面修饰剂，具有优异的热稳定性、耐水解性、疏水性。该共聚乳液应用于纸张、织物、木材等材料表面，可赋予材料优异的表面性能和阻燃性能。本发明专利技术所提供的共聚乳液的制备方法工艺简单、成本低、绿色环保、适用面广，易于工业化大规模推广，具有良好的应用前景和极大的市场竞争力。

An alkyl silicon phosphorus vinyl acetate copolymer emulsion and preparation method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
一种烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料表面修饰领域，具体涉及一种烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
纸张、织物、木材是当今社会不可缺少的三大日常材料，是人们工作、生活的必需品，应用十分广泛，使用量巨大。材料表面修饰剂是用来提高材料如纸张、织物、木材等性能的精细化学品，通过在材料表面喷涂乳液形成胶膜以改善材料性能。现有的材料表面修饰剂价格贵，稳定性差，污染环境，影响人体健康，且主要关注材料表面强度的改善效果，不具有阻燃性。而纸张、织物、木材都是易燃品，由于其易燃性和大量使用引发的火灾事故屡屡发生，不计其数，对生命和环境带来严重的威胁，造成巨大的社会和经济损失。聚醋酸乙烯酯乳液对纸张、织物、木材等有很强的粘合性，以水为溶剂，不污染环境，而且胶膜无色透明，不影响材料的外观效果，非常适合用于材料的表面，利用胶膜的保护作用使材料表面不易受到污染，利用胶膜的韧性可以增强材料的强度。利用表面修饰剂在提高材料强度的同时，赋予材料阻燃性，可极大地降低火灾造成的损失，因此，开发一种具有阻燃性的醋酸乙烯酯共聚乳液的材料表面修饰剂具有重要的意义。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，研究公开了一种烯基硅氧化膦及其制备方法、烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用。本专利技术采用羟基氧化膦与烯基硅烷偶联剂制备得到烯基硅氧化膦，烯基硅氧化膦与醋酸乙烯酯共聚得到烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液，该共聚乳液含有丰富的硅、磷元素，硅磷协同阻燃，所得共聚乳液可作为材料表面修饰剂，具有优异的热稳定性、耐水解性、疏水性。该共聚乳液应用于纸张、织物、木材等材料表面，可赋予材料优异的表面性能和阻燃性能。本专利技术所提供的共聚乳液的制备方法工艺简单、成本低、绿色环保、适用面广，易于工业化大规模推广，具有良好的应用前景和极大的市场竞争力，从而完成本专利技术。本专利技术的目的一方面在于提供一种烯基硅氧化膦，所述烯基硅氧化膦在2θ为12°、21°、25°、27.5°、33°处存在衍射峰。其中，所述烯基硅氧化膦由羟基氧化膦和烯基硅烷偶联剂制得，所述羟基氧化膦优选选自羟甲基氧化膦(THPO)、羟乙基氧化膦(HEPO)、羟丙基氧化膦(HPPO)、羟苯基氧化膦(HPHPO)。所述烯基硅烷偶联剂为含双键的硅烷偶联剂，优选为含碳碳双键的硅烷偶联剂，更优选为含有乙烯基或丙烯基的硅烷偶联剂。本专利技术另一方面提供一种烯基硅氧化膦的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1)、将羟基氧化膦与溶剂混合；步骤2)、加热升温，加入烯基硅烷偶联剂，反应；步骤3)、后处理得到烯基硅氧化膦。步骤1)中，所述羟基氧化膦与溶剂的体积比为1：(4～10)，优选为1：(6～8)。步骤2)中，加热升温至50～70℃，反应3～7h。其中，所述羟基氧化膦与烯基硅烷偶联剂的摩尔比为1：(1～2)。本专利技术再一方面提供一种烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液，所述共聚乳液由烯基硅氧化膦与醋酸乙烯酯单体反应得到。本专利技术再一方面提供一种烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、将保护胶体和乳化剂加入到溶剂中，得到反应体系；步骤2、向反应体系中加入烯基硅氧化膦和醋酸乙烯酯单体，反应；步骤3、后处理得到烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液。其中，所述烯基硅氧化膦单体与醋酸乙烯酯单体的质量比为1：(30～55)。其中，步骤2中，将反应体系温度降至50～60℃，加入烯基硅氧化膦，部分醋酸乙烯酯单体和引发剂，升温至78～85℃，待回流减少时，加入剩余醋酸乙烯酯和引发剂，继续升温至88～93℃，保温0.5～1h。本专利技术的再一方面提供烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液作为表面修饰剂的用途。本专利技术所具有的有益效果为：(1)本专利技术采用烯基硅烷偶联剂与羟基氧化膦偶联，得到烯基硅氧化膦，经过偶联反应将两种不同的阻燃元素结合，得到了一种具有双阻燃元素的阻燃单体，比单一阻燃元素的阻燃效果好；硅与磷具有协同阻燃效应，磷高温分解产生碳层保护，硅形成硅氧烷层保护，双重协同保护保证了高的阻燃效率；偶联同时引入磷、硅阻燃元素和烯基双键，硅-磷烯基单体不仅具有高的阻燃性，同时烯基为进一步再接枝聚合提供可用的基团；(2)本专利技术通过将所得烯基硅氧化膦与醋酸乙烯酯共聚制备共聚乳液，可提高所得共聚乳液的稳定性、耐水解性、疏水性、增韧性和阻燃性；(3)本专利技术的共聚乳液可作为材料表面修饰剂应用于纸张、织物、木材等材料表面修饰，可明显提高材料的表面性能和阻燃性能；(4)本专利技术所提供的烯基硅磷-醋酸乙烯酯多元共聚乳液的制备方法成本低、工艺简单、无毒环保，适用面广，易于工业化大规模推广，具有良好的应用前景和极大的市场竞争力。附图说明图1示出本专利技术一种优选实施方式的烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液的制备流程图；图2示出本专利技术实施例1所得烯基硅氧化膦的红外谱图；图3示出本专利技术实施例1所得烯基硅氧化膦的XRD图；图4示出本专利技术实施例1所得烯基硅氧化膦的SEM图；图5示出本专利技术实验例4所得水平燃烧性能测试结果；图6示出本专利技术实验例5所得垂直燃烧性能测试结果。具体实施方式下面通过附图和优选实施方式对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。根据本专利技术，提供一种烯基硅磷-醋酸乙烯酯共聚乳液，该共聚乳液由烯基硅氧化膦和醋酸乙烯酯单体共聚制得。根据本专利技术优选的实施方式，烯基硅氧化膦也称为硅-磷烯基单体。根据本专利技术优选的实施方式，烯基硅氧化膦由羟基氧化膦和烯基硅烷偶联剂制得。根据本专利技术，羟基氧化膦优选选自羟甲基氧化膦、羟乙基氧化膦、羟丙基氧化膦、羟苯基氧化膦中的一种或几种。根据本专利技术，烯基硅烷偶联剂为含双键的硅烷偶联剂，优选为含碳碳双键的硅烷偶联剂，更优选为含有乙烯基或丙烯基的硅烷偶联剂。根据本专利技术优选的实施方式，烯基硅烷偶联剂选自甲基乙烯基二氯硅烷(MVDCS)、二甲基乙烯基氯硅烷(CDMVS)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(CG-172)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或几种。根据本专利技术，烯基硅氧化膦由包括以下步骤的方法制备：步骤1)、将羟基氧化膦与溶剂混合；步骤2)、加热升温，加入烯基硅烷偶联剂，反应；步骤3)、后处理得到烯基硅氧化膦。根据本专利技术，步骤1)中，首先将羟基氧化膦加入到溶剂中，混合均匀，得到混合物I。本专利技术中，羟基氧化膦的热稳定性好，含耐水解的磷-碳键，耐水解性能优异，含磷量高，阻燃性能良好，不含卤素元素，燃烧不产生有害气体、无毒环保；含有活性氢，可进一步偶联改性，提高其阻燃性。磷高温分解使材料表面形成碳层保护，从而起到阻燃作用。根据本专利技术，溶剂选自甲苯、丙酮、N,N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烯基硅氧化膦，其特征在于，所述烯基硅氧化膦在2θ为12°、21°、25°、27.5°、33°处存在衍射峰。/n

【技术特征摘要】
1.一种烯基硅氧化膦，其特征在于，所述烯基硅氧化膦在2θ为12°、21°、25°、27.5°、33°处存在衍射峰。


2.根据权利要求1所述的烯基硅氧化膦，其特征在于，所述烯基硅氧化膦由羟基氧化膦和烯基硅烷偶联剂制得，
所述羟基氧化膦优选选自羟甲基氧化膦、羟乙基氧化膦、羟丙基氧化膦、羟苯基氧化膦中的一种或几种，
所述烯基硅烷偶联剂为含双键的硅烷偶联剂，优选为含碳碳双键的硅烷偶联剂，更优选为含有乙烯基或丙烯基的硅烷偶联剂。


3.一种烯基硅氧化膦的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1)、将羟基氧化膦与溶剂混合；
步骤2)、加热升温，加入烯基硅烷偶联剂，反应；
步骤3)、后处理得到烯基硅氧化膦。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述羟基氧化膦与溶剂的体积比为1：(4～10)，优选为1：(6～8)，和/或
步骤2)中，加热升温至50～70℃，反应3～7h。


5.根据权利要求3所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦斌，苏琼，王鸿灵，袁明丽，梁俊玺，李佳，李振华，康淑荷，安丽丽，王作栋，李一京，
申请(专利权)人：西北民族大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62