一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料制造技术

本发明专利技术属于涂料领域，具体涉及以一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。本发明专利技术提供的改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料采用以下方法制备：(1)用双丙酮丙烯酰胺对硅溶胶进行改性处理；(2)采用半间歇乳液聚合法制备SiO

【技术实现步骤摘要】
一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料
本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。
技术介绍
水性丙烯酸酯是具有优异的耐久性、韧性、成膜性、光学透明度、保色性、紫外线稳定性等优点的环保型涂料。但是其硬度、耐水性、机械性能等较差，限制了其在涂料上的广泛应用。为了改善有机涂料的性能，无机纳米粒子已经广泛地用于制备无机有机纳米复合涂料。复合涂料实现了有机高分子和无机纳米粒子的复合，兼具两类材料的特点。有机相使涂料具有较低的密度、良好的柔韧性、可塑性和可加工性等特性；无机相赋予涂料刚性、热稳定性、机械性能、耐腐蚀等特性。在复合乳液体系中，将纳米二氧化硅粒子引入体系中可以提高硬度、机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和疏水性等性能。但是无机纳米粒子与有机聚合物的相容性差，导致复合乳液的贮存稳定性差，甚至差的相容性会使丙烯酸酯漆膜的性能变差。KojiArai等(Uniquestructureandpropertiesofinorganic-organichybridfilmspreparedfromacryl/silicanano-compositeemulsions)制备的二氧化硅/聚丙烯酸酯纳米复合乳液具有核壳结构，核壳结构的形成是由非离子表面活性剂在浊点以上的温度下进行表面沉降，形成一个有机薄层，为单体的吸收和聚合提供场所。纳米二氧化硅的加入可以提高聚丙烯酸酯漆膜的硬度、力学性能和热稳定性等。但是当二氧化硅的添加量过多时，漆膜的透明度变差，甚至开裂，从而影响漆膜的性能。本专利技术采用双丙酮丙烯酰胺改性硅溶胶，使疏水性的硅溶胶表面包裹含有碳碳双键的双丙酮丙烯酰胺，为丙烯酸类单体聚合反应提供了有机位点，从而解决了有机聚合物和纳米粒子相容性差的问题，并且可以用乳液直接制备漆膜，不需要添加任何成膜助剂，提高了水性聚丙烯酸酯涂料的漆膜性能。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。本专利技术首先采用双丙酮丙烯酰胺改性硅溶胶，然后采用半间歇乳液聚合法制备SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液。制备得到的SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液，兼具无机物和有机物的双重性能，用制备好的复合乳液可以直接制备漆膜，不需要添加任何成膜助剂，使制备工艺简单，且二氧化硅和丙烯酸酯的相容性好，贮存稳定性优异，硅溶胶原材料价格便宜，实现了节约成本，满足实际使用要求，可以广泛地应用于工业生产。本专利技术提供的一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)改性二氧化硅，将双丙酮丙烯酰胺水溶液与硅溶胶混合，得到有机物包裹的硅溶胶溶液；(2)采用半间歇乳液聚合法制备SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液。优选的，以重量份数计，所述步骤(1)包括：双丙酮丙稀酰胺1.2～1.8份；硅溶胶0～40份；水20～36份。优选的，以重量份数计，所述步骤(2)包括：甲基丙烯酸甲酯20～30份；丙烯酸丁酯20～30份；α-甲基丙烯酸0.1～1份；引发剂0.3～0.5份；乳化剂0.4～0.6；水30～60份；步骤(1)制备的改性硅溶胶21.2～77.8份；(3)采用上述步骤(2)中制备的乳液，制备成漆膜，备用测试。优选的，所述步骤(1)的双丙酮丙烯酰胺的量为混合单体(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯丁酯和α-甲基丙烯酸)总质量的1％～4％。优选的，所述步骤(1)的双丙酮丙烯酰胺水溶液浓度为3～6wt％。优选的，二氧化硅的原材料是硅溶胶SD-8040。优选的，所述步骤(1)的反应时间为2～5小时，反应温度为60～80℃，搅拌速度为120～180r/min。优选的，所述步骤(2)中的半间歇乳液聚合反应，混合单体、引发剂和步骤(1)的改性二氧化硅溶液同时滴加，滴加时间为3～5小时。优选的，所述步骤(2)中的半间歇乳液聚合反应的温度为70～90℃，所述反应的搅拌速度为120～180r/min，所述聚合反应的时间为4～8小时。优选的，所述制备的SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液的固含量为30～50wt％。本专利技术提供了一种涂料，包括上述技术方案任一项所述的改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。本专利技术提供的改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料按照以下方法制备得到：(1)二氧化硅的改性；(2)半间歇乳液聚合法制备SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液。本专利技术通过双丙酮丙烯酰胺对硅溶胶的改性，双丙酮丙烯酰胺在反应条件下发生了自聚，实现了对硅溶胶表面极性官能团的包覆，从而为丙烯酸类单体聚合提供了有机聚合位点，成功解决了无机物与有机物相容性差的问题；(3)将步骤(2)制备得到的复合乳液制备成漆膜，备用测试。制备得到的SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液具有超过12个月的室温贮存稳定性，且制备的漆膜具有优异的耐水性、力学性能，凝胶率为0.24％，单体转化率为97.90％，硬度为2H，吸水率为11.27％，拉伸强度为7.2MPa，断裂伸长率为431.5％。附图说明图1为乳液红外光谱图，其中，(a)和(b)分别为纯聚丙烯酸酯乳液(对比例2)和SiO2/聚丙烯酸酯无机有机复合涂料乳液(实施例3)。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术实施例中未注明具体条件的，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料的制备方法，包括如下步骤：(1)改性二氧化硅，具体制备方法为：使用电子天平称量0.445g双丙酮丙烯酰胺固体，溶解于水中，配置浓度为5wt％的双丙烯酰胺水溶液，转移入圆底烧瓶中，并加入30g硅溶胶，在75℃下，以150r/min的搅拌速度，反应3小时。(2)首先将水和乳化剂加入四口圆底烧瓶中，升温至78℃，磁力搅拌的转速为160r/min。然后将少量混合单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、α-甲基丙烯酸和引发剂水溶液，一次性加入四口圆底烧瓶中，并将温度升温至80℃。直至烧瓶中的预乳液泛蓝光，再同时滴加剩余的混合单体、引发剂和步骤(1)改性的硅溶胶溶液，混合单体、引发剂和改性硅溶胶分别在3.5h、4h和3小时内匀速滴加完。滴加完后，升温至85℃保温2h。最后，降温到60℃，用氨水调节PH至7-8，过滤即可出料。所得产物即为SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液。(3)将步骤(2)制备的复合乳液制备漆膜，备用测试。实施例2(1)改性二氧化硅，具体制备方法为：使用电子天平称量0.89g双丙酮丙烯酰胺固体，溶解于水中，配置浓度为5wt％的双丙烯酰胺水溶液，转移入圆底烧瓶中，并加入30g硅溶胶，在75℃下，以150r/min的搅拌速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料，按照以下方法制备得到：/n(1)二氧化硅的改性，由以下质量份数的原料制备而成：/n双丙酮丙稀酰胺1.2～1.8份；/n硅溶胶0～40份；/n水20～36份；/n(2)采用半间歇乳液聚合法制备SiO

【技术特征摘要】
1.一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料，按照以下方法制备得到：
(1)二氧化硅的改性，由以下质量份数的原料制备而成：
双丙酮丙稀酰胺1.2～1.8份；
硅溶胶0～40份；
水20～36份；
(2)采用半间歇乳液聚合法制备SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液，由以下质量份数的原料制备而成：
甲基丙烯酸甲酯20～30份；
丙烯酸丁酯20～30份；
α-甲基丙烯酸0.1～1份；
引发剂0.3～0.5份；
乳化剂0.4～0.6；
水30～60份；
步骤(1)制备的改性硅溶胶21.2～77.8份；
(3)采用上述步骤(2)所制备的乳液，制备成漆膜，室温下放置七天，备用测试。


2.根据权利要求1所述的改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料，其特征在于，步骤(1)的双丙酮丙烯酰胺的量为混合单体(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯丁酯和α-甲基丙烯酸)总质量的1％～4％。


3.根据权利要求2所述的双丙酮丙烯酰胺，其特征在于，步骤(1)的双丙酮丙烯酰胺水溶液浓度为3～6wt％。


4.根据权利要求1所述的改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国顺，叶代勇，赖科言，鲁沁，林夏涛，
申请(专利权)人：广东惠和硅制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44