一种有机硅改性丙烯酸酯类乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种有机硅改性丙烯酸酯类乳液及其制备方法，制备方法包括：S1：将去离子水、复合乳化剂、中和试剂以及每种单体三分之一的量加入反应瓶中搅拌，室温预乳化，得到预乳化液；所述单体包括甲基丙烯酰氧烷基类硅烷、烯烃类硅烷、丙烯酸酯类化合物；S2：加热所述预乳化液至65～85℃，滴加引发剂，待体系中出现蓝色荧光时，得到种子乳液，再加入剩余的所有单体，反应4～6h后，升温至90℃熟化1h；S3：用氨水调节反应液pH值为7～8，用500目筛网过滤，所得滤液即为所述有机硅改性丙烯酸酯类乳液。本发明专利技术制备的机硅改性丙烯酸酯聚合物具有甲基丙烯酰氧烷基类硅烷固化时间短，烯烃类硅烷优异的柔韧性、以及丙烯酸酯良好耐候性和粘结性等优点。结性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅改性丙烯酸酯类乳液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及丙烯酸酯乳液涂料领域，尤其涉及一种有机硅改性丙烯酸酯聚合物、有机硅改性丙烯酸酯类乳液涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，人们生活水平不断提高，建筑业也发展迅速，进而对涂料性能的要求也越来越高。目前使用最广泛的丙烯酸乳液涂料，由于其成膜性好、粘结性好、成本低、生产工艺简单、耐候性好等优点被应于建筑业多个方面。但目前丙烯酸涂料还存在以下缺点：1、丙烯酸乳液涂料的玻璃化转变温度高，固化干燥慢，随着时间推移涂层会出现龟裂和裂纹等现象；2、丙烯酸乳液涂料的耐水性较差，所制备的外墙涂料很难达到高层建筑外层涂层要求。
[0003]有机硅聚合物具有优异的耐候性和耐水性，将有机硅引入丙烯酸酯分子中，制备有机硅改性丙烯酸酯乳液，可以改善丙烯酸酯涂料的弹性和抗裂性，从而提高涂料的耐水性和固化性能。专利公开号为CN108359046 A的专利技术专利公开了一种环氧基有机硅氧烷改性丙烯酸乳液的制备方法，极性的环氧基端基与丙烯酸相容性好，在一定程度上改善了丙烯酸乳液的耐水性，测试显示在室温下浸水98h没有发白现象，但是涂料的固化干燥时间长。专利公开号为CN109868047 A的专利技术专利公开了一种甲基丙烯酰氧基硅烷改性丙烯酸涂料，该涂料可在低温或室温下固化，但耐水性不能满足高性能涂料的需求，还需要进一步改进。
[0004]因此，制备同时具备耐水性及固化快的丙烯酸酯涂料具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供了一种同时具备耐水性及固化快的有机硅改性丙烯酸酯聚合物、有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术公开一种有机硅改性丙烯酸酯聚合物，所述有机硅改性丙烯酸酯聚合物的结构式如Ⅰ所示，
[0007][0008]式Ⅰ中，R1代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R2代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R3代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R4代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R5代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R6代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R7代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基；R8代表氢原子或甲基；m为4～8的整数，n为4～12的整数，x、y、z分别为正整数，且20＜x+y+z＜100。
[0009]进一步，本专利技术还公开一种有机硅改性丙烯酸酯类乳液，所述有机硅改性丙烯酸酯类乳液包括以下重量份数的组分：
[0010]有机硅改性丙烯酸酯聚合物100份；
[0011]去离子水80～120份；
[0012]复合乳化剂2～8份；
[0013]中和试剂2～5份；
[0014]引发剂0.5～1份。
[0015]所述有机硅改性丙烯酸酯聚合物的结构式如Ⅰ所示，
[0016][0017]式Ⅰ中，R1代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R2代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R3代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R4代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R5代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R6代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R7代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基；R8代表氢原子或甲基；m为4～8的整数，n为4～12的整数，x、y、z分别为正整数，且20＜x+y+z＜100。
[0018]进一步，所述引发剂为下列中的一种：过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、氢过氧化异丙苯、氢过氧化特丁基；
[0019]所述复合乳化剂为十二烷基磺酸钠与OP-10按1:1的重量比混合的混合物；所述中和试剂为碳酸氢钠。
[0020]本专利技术还公开所述有机硅改性丙烯酸酯类乳液的制备方法，其包括以下步骤：
[0021]S1：按以下重量份数称取原料：
[0022]甲基丙烯酰氧烷基类硅烷30～60份、烯烃类硅烷10～40份、丙烯酸酯类化合物30份、去离子水80～120份、复合乳化剂2～8份、中和试剂2～5份、引发剂0.5～1份；其中，甲基丙烯酰氧烷基类硅烷、烯烃类硅烷、丙烯酸酯类化合物均为聚合单体；
[0023]S2：将去离子水、复合乳化剂、中和试剂以及每种单体三分之一的量加入反应瓶中搅拌，室温预乳化30min，得到预乳化液；
[0024]S3：加热所述预乳化液至65～85℃，滴加引发剂，待体系中出现蓝色荧光时，得到种子乳液，再加入剩余的所有单体，反应4～6h后，升温至90℃熟化1h；
[0025]S4：停止反应，待反应液温度降至室温后，用氨水调节反应液pH值为7～8，用500目筛网过滤，所得滤液即为所述有机硅改性丙烯酸酯类乳液。
[0026]本专利技术采用上述种子乳液的制备方法，反应温度易控制，体系粘度低，避免了聚合速率不稳定的瞬态现象，并且聚合物分子量大，可以有效控制乳液粒径大小，使得制备的乳液粒度分布均匀，乳液性能稳定。
[0027]进一步，所述甲基丙烯酰氧烷基类硅烷的结构式如Ⅱ所示，
[0028][0029]式Ⅱ中，R1代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R2代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R3代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；m为4～8的整数。
[0030]进一步，所述甲基丙烯酰氧烷基类硅烷为下列中的一种：γ-甲基丙烯酰氧丁基三丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧己基三丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧辛基三丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧戊基甲基二丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧戊基二乙基丁氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧戊基异丙基二丁氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧庚基乙基丁基戊氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧庚基异丙基己基戊氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧辛基三戊氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧辛基三辛氧基硅烷、或γ-甲基丙烯酰氧辛基三新戊氧基硅烷。
[0031]进一步，所述烯烃类硅烷的结构式如Ⅲ所示，
[0032][0033]式Ⅲ中，R4代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R5代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R6代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；n为4～12的整数。
[0034]进一步，所述烯烃类硅烷为下列中的一种：戊烯基三丙氧基硅烷、癸烯基三丙氧基硅烷、十四烯基三丙氧基硅烷、辛烯基三己氧基硅烷、辛烯基三新戊氧基硅烷、辛烯基三癸氧基硅烷、癸烯基乙基二丁氧基硅烷、癸烯基异丙基二庚氧基硅烷、癸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性丙烯酸酯聚合物，其特征在于，所述有机硅改性丙烯酸酯聚合物的结构式如Ⅰ所示，式Ⅰ中，R1代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R2代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R3代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R4代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R5代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R6代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R7代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基；R8代表氢原子或甲基；m为4～8的整数，n为4～12的整数，x、y、z分别为正整数，且20＜x+y+z＜100。2.一种有机硅改性丙烯酸酯类乳液，其特征在于，所述有机硅改性丙烯酸酯类乳液包括以下重量份数的组分：有机硅改性丙烯酸酯聚合物100份；去离子水80～120份；复合乳化剂2～8份；中和试剂2～5份；引发剂0.5～1份。所述有机硅改性丙烯酸酯聚合物的结构式如Ⅰ所示，
式Ⅰ中，R1代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R2代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R3代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R4代表碳数为3～10的直链或带支链的烷基；R5代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R6代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基，或碳数为3～10的直链或带支链的烷氧基；R7代表碳数为1～10的直链或带支链的烷基；R8代表氢原子或甲基；m为4～8的整数，n为4～12的整数，x、y、z分别为正整数，且20＜x+y+z＜100。3.根据权利要求2所述有机硅改性丙烯酸酯类乳液，其特征在于，所述引发剂为下列中的一种：过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、氢过氧化异丙苯、或氢过氧化特丁基；所述复合乳化剂为十二烷基磺酸钠与OP-10任何比例混合的混合物；所述中和试剂为碳酸氢钠。4.根据权利要求2或3所述有机硅改性丙烯酸酯类乳液的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1：按以下重量份数称取原料：甲基丙烯酰氧烷基类硅烷30～60份、烯烃类硅烷10～40份、丙烯酸酯类化合物30份、去离子水80～120份、复合乳化剂2～8份、中和试剂2～5份、引发剂0.5～1份；其中，甲基丙烯酰氧烷基类硅烷、烯烃类硅烷、丙烯酸酯类化合物均为聚合单体；S2：将去离子水、复合乳化剂、中和试剂以及每种单体三分之一的量加入反应瓶中搅拌，室温预乳化30min，得到预乳化液；S3：加热所述预乳化液至65...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖俊平，冯琼华，李胜杰，王成，
申请(专利权)人：湖北新蓝天新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：