一种水基有机硅组合物的制备方法技术

本专利发明专利技术了一种水基有机硅混合物的制备方法，混合物的组分包括有机硅树脂、环硅氧烷、酸性催化剂、碱性催化剂、交联剂、表面活性剂和水。通过将有机硅树脂和环硅氧烷分别形成分散液，然后借助于交联剂和催化剂的作用实现细小微粒“空间对接”，得到稳定的分散液，这种方法制备的乳液具有优异的储存稳定性和耐冻稳定性，可以用于系列有机硅产品的制备，广泛应用于建材、涂料、轮胎、聚氨酯等行业中。聚氨酯等行业中。

【技术实现步骤摘要】
一种水基有机硅组合物的制备方法


[0001]本专利涉及一种水基有机硅组合物的制备方法，属于精细化学品制备的范畴。
[0002]
技术介绍

[0003]有机硅材料相比较于碳结构的材料而言具有较低的表面张力、较好的附着力、较强的疏水性，因此，有机硅自从20世纪50年代问世以来得到很广泛应用，渗透到国民经济的各个领域中。
[0004]从外在形态看，有机硅产品主要分为溶剂型、乳液型、固体型和原液型。根据应用场景的不同，有机硅乳液在水性体系中应用比较广泛；固体型有机硅主要和固体产品混合在一起。具体的有机硅产品主要包括防水剂、消泡剂、脱模剂、乳化剂、防雾剂、防沉剂等等。CN99813908用一种烷氧基硅烷直接乳化制备防水乳液；CN0083430用烷氧基硅烷和含有烷氧基的有机硅氧烷制备水性乳液；CN201610473691用聚醚改性有机硅乳化烷氧基硅烷制备脱模剂乳液；O/W型（水包油型）有机硅产品是常见的有机硅应用形态。O/W型产品是借助于乳化剂和分散剂将有机硅活性主体分散于水中形成的，外观呈奶白色。结合具体应用行业的不同，O/W型有机硅产品的稳定性又有不同的要求，其粒径也是大小不一，从几百纳米到几十微米都有。几十纳米的O/W型有机硅产品一般通过乳液聚合的方法制备，而几十微米的O/W型有机硅产品一般采用机械方法制备，通过“剂在油中法”、“剂在水中法”等常规的方法制备。这些方法制备的O/W型有机硅产品不太稳定，特别是“机械方法”，在储存保质期内经常会出现浮油、发花等现象，影响到下游客户的使用，如何解决这种问题一直是广大学者和工程师关注的一个方向。
[0005]US4853474通过交联的硅聚醚来提高O/W型有机硅产品的耐低温性能，但是这种方法难以控制硅聚醚自身的交联程度，因此，产品的稳定性很难保证一致性；US5451692介绍的烷基硅聚醚在油包水型产品制备中的应用，通过烷基的引入，提高了与油相组分之间的相容性。CN200810019295.1采用的是高粘度乳化剂和低粘度乳化剂复配的方法来制备O/W型有机硅产品，试图将高粘度的有机硅组合物分散于水中得到O/W型有机硅产品；CN201010584419.8是借助于各种不同的设备的强烈剪切来制备O/W型有机硅产品；EP-A-163541介绍高粘度的O/W型有机硅产品制备比较困难，需要很高的成本，而且效果不佳。
[0006]本专利以空间结构的有机硅树脂和单体为主要原料，为了避免因原料活性差异带来聚合物分子量不均匀的问题，在实施过程中将两种主要原料分别形成分散液，然后借助于交联剂和催化剂的作用实现细小微粒“空间对接”，得到稳定的水基有机硅组合物。用本专利的制备方法可以得到系列O/W型有机硅产品，它们广泛应用于建材、涂料、轮胎、聚氨酯等行业中。

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及一种水基有机硅组合物的制备方法，帮助解决O/W型有机硅产品的稳定性问题。
[0008]所述的水基有机硅组合物包括有机硅树脂、环硅氧烷、酸性催化剂、碱性催化剂、交联剂、表面活性剂和水。
[0009]1、有机硅树脂所述有机硅树脂由Q链节（-SiO
4/2-）与M链节（-R3SiO
1/2-）、D链节（-R2SiO
2/2-）或T链节（-RSiO
3/2-）组成，Q链节是构成空间结构的基点，M链节是封端作用，控制有机硅树脂分子量的，其余链节可以任意组合，形成的硅树脂包括MQ硅树脂、MDQ硅树脂、MTQ硅树脂和MDTQ硅树脂等等。
[0010]根据M链节、D链节和T链节中取代基R的不同，有机硅树脂可以分为甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、含氢硅树脂和苯基硅树脂等。
[0011]Q链节的来源主要包括为硅酸酯法和水玻璃法，M链节的来源主要包括六甲基二硅氧烷、三烷基氯硅烷及其衍生物、T链节主要来源于烷基三氯硅烷及其衍生物；D链节主要来源于二烷基二氯硅烷及其衍生物。
[0012]有机硅树脂的合成方法在一般技术性资料上都可以查询得到。
[0013]所述的有机硅树脂的分子量在2,000~30,000，其表面羟基或烷氧基的含量在6~15%之间。
[0014]所述的有机硅树脂的用量为水基有机硅组合物总质量的2~60%。
[0015]2、环硅氧烷所述的环硅氧烷的结构式如下：[R
12
SiO]a
其中，R1为取代基，包括碳原子数为1~20的烷基，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一碳烷基、十二碳烷基、十三烷基、十四碳烷基、十五烷基、十六碳烷基、十七烷基、十八碳烷基、十九烷基、二十碳烷基，以及它们的同分异构体。
[0016]下标a为聚合度，为3~6的整数。
[0017]所述的环硅氧烷的用量为水基有机硅组合物总质量的2~60%。
[0018]3、酸性催化剂所述的酸性催化剂用于环硅氧烷的开环聚合，包括硫酸、盐酸、磷酸、路易斯酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十四烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、十八烷基苯磺酸。
[0019]所述的酸性催化剂的用量为水基有机硅组合物总质量的0.001~3%。
[0020]4、碱性催化剂所述的碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、硅醇酸钾、硅醇酸钠、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、β－羟乙基三甲基胺、四甲基氢氧化铵。
[0021]所述的碱性催化剂的用量为水基有机硅组合物总质量的0.001~3%。
[0022]5、交联剂所述交联剂的结构通式如下：(R2O)
(4-b)
SiR
3b
式中，下标b 为0、1、2、3；R2为碳原子数1~6的烃基，优选是碳原子1~4的烷基，特别优选
的是甲基或乙基。R3是硅碳键键合的烃基，包括含有碳原子1~18的烃基和被氯原子、醚基、酯基、环氧烷基、巯基、氰基或氨基取代的碳原子数1~18的烃基。
[0023]所述的交联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二丁基氨甲基三乙氧基硅烷、二丁基氨甲基三丁氧基硅烷、环己基氨甲基三甲氧基硅烷、环己基氨甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、吗琳基甲基三异丙氧基硅烷、吗琳基甲基三乙氧基硅烷、3-二甲基氨丙基氨甲基三甲氧基硅烷、吗琳基甲基三烷氧基硅烷。
[0024]所述的交联剂优选甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。
[0025]所述的交联剂的用量为水基有机硅组合物总质量的0.05~3%。
[0026]、表面活性剂所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、辛醇聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水基有机硅混合物的制备方法，其特征在于，它的组份包括：（1）有机硅树脂，所述有机硅树脂由Q链节（-SiO
4/2-）与M链节（-R3SiO
1/2-）、D链节（-R2SiO
2/2-）或T链节（-RSiO
3/2-）组成，有机硅树脂的分子量在2,000~30,000，表面羟基或烷氧基的含量在6~15%之间，用量为水基有机硅混合物总质量的2~60%；（2）环硅氧烷，所述的环硅氧烷的结构式如下：[R
12
SiO]
a
其中，R1为取代基，包括碳原子数为1~20的烷基，下标a为聚合度，为3~6的整数；所述的环硅氧烷的用量为水基有机硅混合物总质量的2~60%；（3）酸性催化剂，所述的酸性催化剂的用量为水基有机硅混合物总质量的0.001~3%；（4）碱性催化剂，所述的碱性催化剂的用量为水基有机硅混合物总质量的0.001~3%；（5）交联剂，所述的交联剂的结构通式如下：(R2O)
(4-b)
SiR
3b
其中，下标b 为0、1、2、3；R2为碳原子数1~6的烃基；R3是硅碳键键合的烃基，选自含有碳原子1~18的烃基和被氯原子、醚基、酯基、环氧烷基、巯基、氰基或氨基取代的碳原子数1~18的烃基；用量为水基有机硅混合物总质量的0.05~3%；（6）表面活性剂，所述的表面活性剂总用量为水基有机硅混合物总质量的0.1~10%；（7）水，所述的水总用量为水基有机硅混合物总质量的10~90%；所述的水基有机硅混合物的制备方法如下：第一步，有机硅树脂分散液A将有机硅树脂、表面活性剂加入到容器中，开启搅拌，以1,000~10,000rpm的转速搅拌，控制温度为10~70℃，在20~60min之间向上述混合物中加入水，然后通过压力为0.1~5MPa的设备，使得有机硅树脂的微粒粒径为5μm以下，此时得到有机硅树脂分散液A；第二步，环硅氧烷分散液B将酸性催化剂、表面活性剂和水加入到容器中，开启搅拌，以500~2,000rpm的转速搅拌，控制温度为40~90℃，在40~100min之间向上述混合物中滴加环硅氧烷，滴加完毕后再保温4~10h，最后加入碱性催化剂，得到环硅氧烷分散液B；第三步，微粒空间对接将得到的环硅氧烷分散液B、交联剂、碱性催化剂和/或二氧化硅填料添加到容器中，开启搅拌，并升温至20~...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClC零八J三零三，
申请(专利权)人：南京瑞思化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：