本发明专利技术涉及一种水性有机硅丙烯酸酯分散体和耐污涂料的制备方法，属于高分子材料合成及涂料领域。本发明专利技术通过自由基溶液聚合将丙烯酸酯类单体与有机硅单体(功能单体)共聚，制得高含量有机硅改性丙烯酸酯树脂，并与纯丙烯酸酯树脂、异氰酸酯固化剂复合乳化，得到有机硅丙烯酸酯复合水性分散液，并与其它组分混合制备水性涂料。本发明专利技术提供的涂层拥有优异的低黏附性和耐污特性，可涂覆于金属、薄膜、织物、塑料等表面形成易清洁的表面，在低黏附、耐污领域有很好的应用前景。域有很好的应用前景。域有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种水性有机硅丙烯酸酯分散体和耐污涂料的制备方法
[0001]本专利技术涉及一种水性有机硅丙烯酸酯分散体和耐污涂料的制备方法，属于高分子材料合成及涂料领域。
技术介绍
[0002]水性丙烯酸酯具有优异的成膜性、力学性能、耐候性等，其作为水性涂料的主要成膜物组分，广泛应用于建筑涂料、纤维织物、人造革表面处理剂等领域。但因其分子结构中含有亲水基团，如羟基和羧基等，使得丙烯酸水性涂料耐水性、耐污性能相对较差，从而限制了其在水性功能涂层新材料领域的进一步应用。
[0003]有机硅是一种低表面能材料，其主链硅氧烷较低的表面张力和疏水、疏油性赋予其优异的耐粘污性能，将有机硅与水性丙烯酸酯树脂复合可以有效改善水性丙烯酸酯涂层的耐水、耐污性能。通常主要是将丙烯酸酯类单体与有机硅单体通过溶液、乳液和细乳液共聚制备有机硅改性丙烯酸酯分散体或乳液。目前将丙烯酸酯类单体与有机硅单体通过溶液聚合合成有机硅改性丙烯酸酯树脂，有机硅含量通常不超过50wt％，有机硅含量过高容易发生凝胶。另外对于有机硅改性水性丙烯酸体系的研究主要讨论丙烯酸树脂组成、有机硅组成、分子量及其含量对涂层耐污性能的影响，而对于高有机硅含量丙烯酸树脂合成、固化剂的引入方式、组成等对涂层耐污等性能的影响较少涉及。本专利技术通过改变引发剂种类、溶剂组成、聚合温度等合成高含量有机硅改性丙烯酸树脂，并将其与丙烯酸酯和固化剂复合乳化制备有机硅丙烯酸酯复合分散液，制备耐污涂层。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种水性有机硅丙烯酸酯分散体和耐污涂料的制备方法，由该涂料制备的涂层拥有优异耐污特性。通过将自制的高含量有机硅改性丙烯酸酯树脂、纯丙烯酸酯树脂与固化剂混合，然后在水性分散体制备过程中复合乳化，这种复合乳化有效增强了两种树脂与固化剂的相容性，固化剂均匀分散于乳胶粒中使得涂层交联固化充分。而在成膜过程中低表面能的有机硅自发向表面富集，能够使得涂层拥有优异耐污特性。
[0005]本专利技术第一个目的在于提供一种有机硅丙烯酸酯复合耐污涂料的制备方法，其特征在于，制备方法具体如下：
[0006](1)称取高含量有机硅丙烯酸酯树脂溶液、纯丙烯酸酯树脂溶液和异氰酸酯固化剂，搅拌混合均匀得到混合树脂溶液；
[0007](2)在混合树脂溶液中加入中和剂混合搅拌充分中和成盐后，滴加水进行高剪切乳化，滴完后再转为低速搅拌陈化，旋转蒸发除去分散液中的混合溶剂，得到有机硅丙烯酸酯复合水分散液；
[0008](3)向上述分散液中加入交联剂及各种助剂(助溶剂、消泡剂、润湿剂及增稠剂，添加比例分别为0.6 2wt％，0.1 1wt％、0.1 2wt％、0.1 1wt％)复配混合均匀制成水性耐污
涂料，其固含为10
‑
20wt％；
[0009]在本专利技术一种实施方式中，所述水性耐污涂料的主要组分为：
[0010][0011]在本专利技术一种实施方式中，所述的高含量有机硅丙烯酸酯树脂溶液的组分为：
[0012][0013]在本专利技术一种实施方式中，所述的混合单体中各组分质量分数为：有机硅单体为45
‑
70wt％，含羟基丙烯酸酯类单体为1
‑
3wt％，羧基丙烯酸酯类单体为6
‑
12wt％，其他丙烯酸酯类单体为20
‑
40wt％。
[0014]在本专利技术一种实施方式中，所述高含量为有机硅占混合单体总质量的70wt％。
[0015]在本专利技术一种实施方式中，所述的纯丙烯酸酯树脂溶液的组分为：
[0016][0017]所述的含羟基的丙烯酸酯类单体选用丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种；
[0018]所述的其他丙烯酸酯类单体选用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯及丙烯酸异辛酯中的两种及以上；
[0019]在本专利技术一种实施方式中，所制备的有机硅丙烯酸酯复合水性分散液中高含量有机硅改性丙烯酸酯与纯丙烯酸酯两者纯树脂质量比为1:9
‑
5:5。
[0020]在本专利技术一种实施方式中，所述的高含量有机硅丙烯酸酯树脂溶液制备步骤主要为：
[0021]按照组分配比称取单体和混合溶剂，向单体溶液中加入计量的链转移剂混合均匀；称取计量的引发剂加入混合溶剂中，超声溶解；四口烧瓶中先加入混合溶剂回流，然后滴加引发剂溶液及混合单体溶液，60℃聚合，控制滴加速度5
‑
6h同时滴完，保温10
‑
12h；所制备的高含量有机硅丙烯酸酯树脂为透明、泛有蓝光的溶液，固含为20
‑
55wt％；
[0022]在本专利技术一种实施方式中，所述的有机硅单体选用官能度为1，分子量为4500
‑
6500的甲基丙烯酸酯封端改性的聚二甲基硅氧烷(PDMS
‑
MA)或丙烯酸酯封端改性的聚二甲基硅氧烷(PDMS
‑
AE)的一种。
[0023]在本专利技术一种实施方式中，所述的含羟基的丙烯酸酯类单体选用丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)中的一种。
[0024]在本专利技术一种实施方式中，所述的含羧基的丙烯酸酯类单体选用丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)中的一种。
[0025]在本专利技术一种实施方式中，所述的其他丙烯酸酯类单体选用甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)及丙烯酸异辛酯(2
‑
EHA)中的三种。
[0026]在本专利技术一种实施方式中，所述的混合溶剂选用丙酮(AT)、丁酮(MEK)、碳酸二甲酯(DMC)、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、四氢呋喃(THF)中的两种及以上。
[0027]在本专利技术一种实施方式中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉、偶氮二氰基戊酸、过氧化二苯甲酰(BPO)中的一种，优先选择聚合温度较低的引发剂，其用量为不饱和丙烯酸酯单体质量的1
‑
3wt％。
[0028]在本专利技术一种实施方式中，所述的链转移剂选用十二烷基硫醇，巯基乙醇，巯基乙酸，3
‑
巯基丙酸异辛酯中的一种，其用量为不饱和丙烯酸酯单体质量的0.5
‑
1.2wt％。
[0029]在本专利技术一种实施方式中，所述的异氰酸酯固化剂为封闭型异氰酸酯固化剂，优选为仕全兴F
‑
70D、久邦化工JB
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696C、拜尔BL3370MPA、旭化成WS20
‑
70D、冠志新材料BL
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8127中的一种，其添加量根据有机硅丙烯酸酯共聚物中羟基含量确定(n NCO
/n OH
＝0.6
‑
1.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水性有机硅丙烯酸酯复合耐污涂料的制备方法，其特征在于，制备方法具体如下：(1)称取高含量有机硅丙烯酸酯树脂溶液、纯丙烯酸酯树脂溶液和异氰酸酯固化剂，搅拌混合均匀得到混合树脂溶液；(2)在混合树脂溶液中加入中和剂混合搅拌充分中和成盐后，滴加水进行高剪切乳化，滴完后再转为低速搅拌陈化，旋转蒸发除去分散液中的混合溶剂，得到有机硅丙烯酸酯复合水分散液；(3)向上述分散液中加入交联剂及助溶剂、消泡剂、润湿剂及增稠剂，复配混合均匀制成水性耐污涂料，其固含为10
‑
20wt％；所述水性耐污涂料的主要组分为：2.根据权利要求1所述一种有机硅丙烯酸酯复合耐污涂料的制备方法，其特征在于所述的高含量有机硅丙烯酸酯树脂溶液的组分为：上述混合单体中各组分质量分数如下：有机硅单体为45
‑
70wt％，含羟基丙烯酸酯类单体为1
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3wt％，羧基丙烯酸酯类单体为6
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12wt％，其他丙烯酸酯类单体为20
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40wt％；所述的纯丙烯酸酯树脂溶液的组分为：所述的含羟基的丙烯酸酯类单体选用丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种；所述的其他丙烯酸酯类单体选用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯及丙烯酸异辛酯中的两种及以上；
所制备的有机硅丙烯酸酯复合水性分散液中高含量有机硅丙烯酸酯与纯丙烯酸酯两者纯树脂质量比为1:9
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5:5；所述的高含量有机硅丙烯酸酯树脂溶液制备步骤主要为：按照组分配比称取单体和混合溶剂，向单体溶液中加入计量的链转移剂混合均匀；称取计量的引发剂加入混合溶剂中，超声溶解；四口烧瓶中先加入混合溶剂回流，然后滴加引发剂溶液及混合单体溶液，60℃聚合，控制滴加速度5
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6h同时滴完，保温10
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12h；所制备的高含量有机硅丙烯酸酯树脂为透明、泛有蓝光的溶液，固含为20
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55wt％；...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭佳美，刘德川，向嘉杰，张乐奕，李婷婷，韩卓洒，东为富，张胜文，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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