一种纳米改性苯丙-硅氧烷接枝共聚复合乳液的制备方法技术

本发明专利技术属于防护涂层技术领域，提供了一种纳米改性苯丙

【技术实现步骤摘要】
一种纳米改性苯丙
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硅氧烷接枝共聚复合乳液的制备方法


[0001]本专利技术涉及防护涂层
，尤其涉及一种纳米改性苯丙
‑
硅氧烷接枝共聚复合乳液的制备方法。

技术介绍

[0002]滨海环境下水泥基胶凝材料的力学性能与耐久性能决定了水工混凝土结构的安全性与长期可靠性。由于滨海地区环境具有侵蚀程度高、侵蚀因素多以及劣化风险不确定性高等特点，因此对滨海环境下混凝土材料采取必要的耐久性防护是极其必要的。利用多功能、见效快以及施工便捷的聚合物防护涂料对水泥胶凝材料进行表面防护可以显著提高混凝土结构的耐久性能，近年来被广泛地应用于复杂环境下混凝土材料耐久性防护。
[0003]苯丙(苯乙烯
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丙烯酸酯)类涂料是以苯乙烯与丙烯酸酯单体为原料通过加成聚合反应所制备的一种表面成膜型高分子涂料，硅氧烷类涂料则是一种以Si
‑
O
‑
Si键为主链的具有空间网状分子结构的渗透结晶型防护涂料，二者已被证实能够有效提高胶凝材料与钢筋对外部侵蚀介质的抵抗作用。苯丙类涂料的优点是耐化学侵蚀性好、成本低廉以及耐候性高，但是其环境稳定性差、耐水性差并且与胶凝材料间的粘结作用不稳定。硅氧烷类涂料则具有高疏水性、高流平性以及高渗透性等优势，不过其较差的抗侵蚀性能使得其无法很好地适应恶劣环境下混凝土材料的耐久性防护要求。因此，部分学者以及工程技术人员想到了利用纳米尺度分子间共聚的方式来制备苯丙
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硅氧烷复合涂料，以此达成两种聚合物涂料的优势互补，进而实现对水泥基材料长期稳定的表面隔绝与内部结晶疏水的双重防护效果。不过，很多的技术人员也注意到苯丙组分与硅氧烷组分在分子结构与合成手段上的较大差异，因此近年来也不断提出了新型的分子共聚途径与链段调控方法。
[0004]现有技术中制备的苯丙
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硅氧烷复合涂料中均是选用含不饱和键的硅烷单体或硅烷偶联剂，基于种子乳液聚合法与可控自由基聚合法制备出的交联性复合聚合物，其苯丙组份与硅氧烷组分之间交联作用差，物理与化学稳定性低，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水泥基体的协同防护效果。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纳米改性苯丙
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硅氧烷接枝共聚复合乳液的制备方法。本专利技术提供的制备方法得到的纳米改性苯丙
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硅氧烷接枝共聚复合乳液的防护效果好。
[0006]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：
[0007]本专利技术提供了一种纳米改性苯丙
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硅氧烷接枝共聚复合乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0008](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；
[0009](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，得到羟胺化聚合反应体系；
[0010](3)将所述羟胺化聚合反应体系和酰胺类化合物混合，进行羟胺化接枝反应，得到改性SiO2颗粒；
[0011](4)将苯乙烯、丙烯酸酯单体与所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液I；
[0012](5)将苯乙烯、丙烯酸酯单体与所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液II；
[0013](6)将丙烯酸酯功能单体与乙烯基硅烷混合，得到复合交联剂；
[0014](7)将聚二甲基硅氧烷、乙烯基硅烷单体、亲水性扩链剂与所述改性SiO2颗粒混合，得到硅烷单体混合液III；
[0015](8)将疏水类硅烷、扩链剂与所述改性SiO2颗粒混合，得到硅烷单体混合液IV；
[0016](9)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；
[0017](10)将所述预乳液、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，得到第二加聚反应体系；
[0018](11)将所述第二加聚反应体系和所述复合交联剂混合，进行第三加聚反应，得到第三加聚反应体系；
[0019](12)将所述第三加聚反应体系、所述硅烷单体混合液III、乳化剂和水混合，进行第一缩聚反应，得到第一缩聚反应体系；
[0020](13)将所述第一缩聚反应体系、硅烷单体混合液IV、乳化剂和水混合，进行第二缩聚反应，得到所述纳米改性苯丙
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硅氧烷接枝共聚复合乳液；
[0021]所述(3)、(4)、(5)、(6)、(7)和(8)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(4)和(5)中：
[0024]所述丙烯酸酯单体独立地包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种；
[0025]所述苯乙烯在所述苯丙单体混合液I和所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量独立地为5％～20％；
[0026]所述改性SiO2颗粒在所述苯丙单体混合液I和所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量独立地为0.05％～0.3％。
[0027]优选地，步骤(6)中：
[0028]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；
[0029]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；
[0030]所述复合交联剂中丙烯酸酯功能单体的质量百分含量为30％～80％。
[0031]优选地，步骤(7)中：
[0032]所述乙烯基硅烷的种类与步骤(6)中所述乙烯基硅烷的种类一致；
[0033]所述亲水性扩链剂包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、聚乙烯亚胺和二乙基甲苯二胺中的一种或多种；
[0034]所述亲水性扩链剂的质量为所述聚二甲基硅氧烷质量的5％～25％；
[0035]所述乙烯基硅烷的质量为所述聚二甲基硅氧烷质量的10％～30％；
[0036]所述改性SiO2颗粒在所述硅烷单体混合液III中的质量百分含量为0.05％～0.3％。
[0037]优选地，步骤(8)中：
[0038]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；
[0039]所述扩链剂包括1,4
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丁二醇、1,6
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己二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷和乙二胺中的一种或多种；
[0040]所述扩链剂的质量为所述疏水类硅烷质量的5％～25％；
[0041]所述改性SiO2颗粒在所述硅烷单体混合液IV中的质量百分含量为0.05％～0.3％。
[0042]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米改性苯丙
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硅氧烷接枝共聚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，得到羟胺化聚合反应体系；(3)将所述羟胺化聚合反应体系和酰胺类化合物混合，进行羟胺化接枝反应，得到改性SiO2颗粒；(4)将苯乙烯、丙烯酸酯单体与所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液I；(5)将苯乙烯、丙烯酸酯单体与所述改性SiO2颗粒混合，得到苯丙单体混合液II；(6)将丙烯酸酯功能单体与乙烯基硅烷混合，得到复合交联剂；(7)将聚二甲基硅氧烷、乙烯基硅烷单体、亲水性扩链剂与所述改性SiO2颗粒混合，得到硅烷单体混合液III；(8)将疏水类硅烷、扩链剂与所述改性SiO2颗粒混合，得到硅烷单体混合液IV；(9)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；(10)将所述预乳液、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，得到第二加聚反应体系；(11)将所述第二加聚反应体系和所述复合交联剂混合，进行第三加聚反应，得到第三加聚反应体系；(12)将所述第三加聚反应体系、所述硅烷单体混合液III、乳化剂和水混合，进行第一缩聚反应，得到第一缩聚反应体系；(13)将所述第一缩聚反应体系、硅烷单体混合液IV、乳化剂和水混合，进行第二缩聚反应，得到所述纳米改性苯丙
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硅氧烷接枝共聚复合乳液；所述(3)、(4)、(5)、(6)、(7)和(8)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(4)和(5)中：所述丙烯酸酯单体独立地包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种；所述苯乙烯在所述苯丙单体混合液I和所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量独立地为5％～20％；所述改性SiO2颗粒在所述苯丙单体混合液I和所述苯丙单体混合液II中的质量百分含量独立地为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(6)中：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；所述复合交联剂中丙烯酸酯功能单体的质量百分含量为30％～80％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(7)中：
所述乙烯基硅烷的种类与步骤(6)中所述乙烯基硅烷的种类一致；所述亲水性扩链剂包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、聚乙烯亚胺和二乙基甲苯二胺中的一种或多种；所述亲水性扩链剂的质量为所述聚二甲基硅氧烷质量的5％～25％；所述乙烯基硅烷的质量为所述聚二甲基硅氧烷质量的10％～30％；所述改性SiO2颗粒在所述硅烷单体混合液III中的质量百分含量为0.05％～0.3％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(8)中：所述疏水类硅烷包括正...

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