一种苯丙-硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液的制备方法技术

本发明专利技术属于防护涂料技术领域，提供了一种苯丙

【技术实现步骤摘要】
一种苯丙
‑
硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液的制备方法


[0001]本专利技术涉及防护涂料
，尤其涉及一种苯丙
‑
硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液的制备方法。

技术介绍

[0002]滨海环境下离子侵蚀以及各种环境劣化因素会直接威胁混凝土结构的安全性与耐久性能，并显著降低建筑物的整体可靠性。利用环保、高效的复合聚合物防腐涂料对胶凝材料进行表面防护是提高复杂环境下混凝土材料耐久性能的重要手段。
[0003]常规的聚合物防护涂料包括表面成膜型防护涂料以及渗透结晶型防水涂料。苯丙(苯乙烯
‑
丙烯酸酯)类涂料作为一种典型的表面成膜型防护涂料，具有耐化学侵蚀性好、成本低、耐候性高、隔绝性高的优点，但是其环境稳定性差、耐水性差、粘结附着力弱的问题也是制约其防护效果的重要因素。同时，由于苯丙类涂料具有较高的剪切粘度以及较差的触变性能，使得其流平性能与成膜性能无法适应恶劣环境下混凝土材料的耐久性防护要求。此外，以硅烷涂料为代表的渗透结晶型防水涂料具有高疏水性、高流平性以及高渗透性的特点，适用于对各类水泥基材料的表面防护。考虑到苯丙类涂料与硅烷涂料具有功能互补的技术特点，制备苯丙
‑
硅氧烷复合涂料可以充分改善二者的防水性能、耐候性能以及与水泥基材间的结合作用，增强复合防护涂层的物理与化学稳定性，并延长复合涂层的服役寿命。苯丙
‑
硅氧烷复合涂料具有多效防护以及工程实用性强的显著优势，在近年来吸引了众多学者以及工程技术人员的关注。然而，由于苯丙组分与硅氧烷组分在分子结构与化学性质上存在着较大的差异，并且二者的合成方式与表面处理工艺也截然不同，极大地限制了苯丙
‑
硅氧烷复合涂料的大规模制备与实际工程应用。现有技术中制备的苯丙
‑
硅氧烷复合涂料中均是基于种子乳液聚合法，选用含不饱和键的硅烷单体，通过加聚反应制备出的簇状聚合物，其苯丙组份与硅氧烷组分之间不仅交联作用差，而且在涂料成膜固化过程中相分离程度低，严重降低了苯丙与硅氧烷对基体的协同防护效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种苯丙
‑
硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液的制备方法。本专利技术提供的制备方法得到的苯丙
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硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液具有优异的防护效果。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种苯丙
‑
硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将正硅酸乙酯、水和无水乙醇混合，在碱性环境下，进行水解反应，得到SiO2溶胶；
[0008](2)将所述SiO2溶胶、缓冲剂和盐酸多巴胺混合，在碱性的条件下，进行羟胺化聚合反应，得到改性SiO2颗粒；
[0009](3)将苯乙烯、丙烯酸酯单体、丙烯酸酯功能单体和所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液I；
[0010](4)将苯乙烯、丙烯酸酯单体、乙烯基硅烷和所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液II；
[0011](5)将聚二甲基硅氧烷和液体石蜡混合，得到硅烷单体混合液III；
[0012](6)将疏水类硅烷与调节型硅烷单体混合，得到硅烷单体混合液IV；
[0013](7)将所述苯丙单体混合液I、乳化剂、引发剂和水混合，进行第一加聚反应，得到预乳液A；
[0014](8)将所述苯丙单体混合液II、乳化剂、引发剂和水混合，进行第二加聚反应，得到预乳液B；
[0015](9)将所述硅烷单体混合液III、乳化剂和水混合，进行第三加聚反应，得到预乳液C；
[0016](10)将所述硅烷单体混合液IV、乳化剂、分散剂和水混合，进行第四加聚反应，得到预乳液D；
[0017](11)将所述预乳液A、所述预乳液B和引发剂混合，进行第一缩聚反应，得到第一缩聚反应体系；
[0018](12)将所述第一缩聚反应体系、所述预乳液C、所述改性SiO2颗粒、硅烷阻聚剂和有机溶剂混合，进行第二缩聚反应，得到第二缩聚反应体系；
[0019](13)将所述第二缩聚反应体系、所述预乳液D、所述改性SiO2颗粒和有机溶剂混合，进行第三缩聚反应，得到所述苯丙
‑
硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液；
[0020](2)、(4)、(5)和(6)之间没有时间先后顺序；
[0021](7)、(8)、(9)和(10)之间没有时间先后顺序；
[0022]以玻璃化转变温度计，所述苯丙单体混合液I＞所述苯丙单体混合液II＞所述硅烷单体混合液III＞所述硅烷单体混合液IV。
[0023]优选地，步骤(3)中：
[0024]所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟乙酯中的一种或多种，所述丙烯酸酯功能单体包括丙烯酸羟乙酯和/或丙烯酸羟丙酯，所述苯乙烯在所述苯丙单体混合液I中的质量百分含量为5～20％，所述丙烯酸酯功能单体在所述苯丙单体混合液I中的质量百分含量为5～20％，所述改性SiO2颗粒在所述苯丙单体混合液I中的质量百分含量为0.05％～0.3％；
[0025]步骤(4)中：
[0026]所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟乙酯中的一种或多种，所述乙烯基硅烷包括乙烯基三乙氧基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷和甲基乙烯基二乙氧基硅烷中的一种或多种，所述苯乙烯在所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量为5～20％，所述乙烯基硅烷的质量为所述丙烯酸酯单体质量的10％～30％，所述改性SiO2颗粒在所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量为0.05％～0.3％。
[0027]优选地，步骤(5)中：
[0028]所述液体石蜡的质量为所述聚二甲基硅氧烷质量的10％～30％；
[0029]所述液体石蜡为碳原子数为15～35的液体石蜡；
[0030]步骤(6)中：
[0031]所述疏水类硅烷包括正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；
[0032]所述调节型硅烷包括二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种；
[0033]所述调节型硅烷单体的质量为所述疏水类硅烷质量的3～30％。
[0034]优选地，步骤(7)中：
[0035]所述乳化剂包括OP
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10、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种，所述乳化剂的质量为所述苯丙单体混合液I质量的2％～8％；
[0036]所述引发剂包括过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈和偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或多种，所述引发剂的质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苯丙
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硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将正硅酸乙酯、水和无水乙醇混合，在碱性环境下，进行水解反应，得到SiO2溶胶；(2)将所述SiO2溶胶、缓冲剂和盐酸多巴胺混合，在碱性的条件下，进行羟胺化聚合反应，得到改性SiO2颗粒；(3)将苯乙烯、丙烯酸酯单体、丙烯酸酯功能单体和所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液I；(4)将苯乙烯、丙烯酸酯单体、乙烯基硅烷和所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液II；(5)将聚二甲基硅氧烷和液体石蜡混合，得到硅烷单体混合液III；(6)将疏水类硅烷与调节型硅烷单体混合，得到硅烷单体混合液IV；(7)将所述苯丙单体混合液I、乳化剂、引发剂和水混合，进行第一加聚反应，得到预乳液A；(8)将所述苯丙单体混合液II、乳化剂、引发剂和水混合，进行第二加聚反应，得到预乳液B；(9)将所述硅烷单体混合液III、乳化剂和水混合，进行第三加聚反应，得到预乳液C；(10)将所述硅烷单体混合液IV、乳化剂、分散剂和水混合，进行第四加聚反应，得到预乳液D；(11)将所述预乳液A、所述预乳液B和引发剂混合，进行第一缩聚反应，得到第一缩聚反应体系；(12)将所述第一缩聚反应体系、所述预乳液C、所述改性SiO2颗粒、硅烷阻聚剂和有机溶剂混合，进行第二缩聚反应，得到第二缩聚反应体系；(13)将所述第二缩聚反应体系、所述预乳液D、所述改性SiO2颗粒和有机溶剂混合，进行第三缩聚反应，得到所述苯丙
‑
硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液；(2)、(4)、(5)和(6)之间没有时间先后顺序；(7)、(8)、(9)和(10)之间没有时间先后顺序；以玻璃化转变温度计，所述苯丙单体混合液I＞所述苯丙单体混合液II＞所述硅烷单体混合液III＞所述硅烷单体混合液IV。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟乙酯中的一种或多种，所述丙烯酸酯功能单体包括丙烯酸羟乙酯和/或丙烯酸羟丙酯，所述苯乙烯在所述苯丙单体混合液I中的质量百分含量为5～20％，所述丙烯酸酯功能单体在所述苯丙单体混合液I中的质量百分含量为5～20％，所述改性SiO2颗粒在所述苯丙单体混合液I中的质量百分含量为0.05％～0.3％；步骤(4)中：所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟乙酯中的一种或多种，所述乙烯基硅烷包括乙烯基三乙氧基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷和甲基乙烯基二乙氧基硅烷中的一种或多种，所述苯乙烯在所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量为5～20％，所述乙
烯基硅烷的质量为所述丙烯酸酯单体质量的10％～30％，所述改性SiO2颗粒在所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量为0.05％～0.3％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中：所述液体石蜡的质量为所述聚二甲基硅氧烷质量的10％～30％；所述液体石蜡为碳原子数为15～35的液体石蜡；步骤(6)中：所述疏水类硅烷包括正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述调节型硅烷包括二苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯东帅，吴聪，尹兵，李绍纯，王攀，王鑫鹏，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：