高涂膜硬度与耐性的聚丙烯酸酯/纳米SiO₂杂化乳液及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了高涂膜硬度与耐性的聚丙烯酸酯/纳米SiO₂杂化乳液及其制备方法与应用。该制备方法是采用半连续种子乳液聚合工艺，先制备乙烯基硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液，然后与硅溶胶、共溶剂和其他助剂共混，制备含硅量高的聚丙烯酸酯/纳米二氧化硅杂化乳液。在成膜时随共溶剂浓缩会驱使有机聚合物链上的硅烷氧基与硅溶胶的硅羟基发生溶胶-凝胶反应，在涂膜表面发生自组装生成致密的玻璃状涂膜，提高涂膜硬度、耐化学品性和耐热性。本发明制备的PAE/SiO₂杂化乳液具有贮存稳定性好，涂膜含硅量高、涂膜硬度高和耐化学品性优异的特点。

主权项

高涂膜硬度与耐性的聚丙烯酸酯/纳米SiO₂杂化乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)乙烯基硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液的制备：将乙烯基硅氧烷和丙烯酸酯单体混合均匀制备丙烯酸酯单体混合物；再将乳化剂、NaHCO₃和去离子水混合加入到反应釜中，升温至70‐85℃，然后加入引发剂的10‑30％，保温10‑30min后开始滴加丙烯酸酯单体混合物的5‑15％，制备种子乳液，待种子乳液体系呈蓝相后稳定10‐30min，继续滴加剩余的单体混合物与引发剂的水溶液，滴加完毕，升温至82‐85℃保温1h后，降温过滤出料；所述丙烯酸酯单体由丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯以及烷基丙烯酸组成；所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂组成；以质量百分比计，该步骤原料组成为：阴离子乳化剂0.1‐1.0％，非离子乳化剂0.5‐2.0％，NaHCO₃0.1‐0.3％,引发剂0.1‐0.5％；丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯30‐55％；羧基丙烯酸酯单体0.3‐1.5％，乙烯基硅氧烷0.1‐7％；其余为去离子水；所述引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵的一种或两种混合物；所述阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯二苯醚二磺酸钠、2‐丙烯酰胺基‐2‐甲基丙磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的一种或多种；所述非离子乳化剂为壬基酚聚乙氧基醚、异构醇聚氧乙烯醚、可聚合乳化剂REASOAP系列非离子乳化剂中的一种或多种；(2)聚丙烯酸酯/SiO₂杂化乳液：将乙烯基硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液和硅溶胶共混，在搅拌的情况下10‑60min内缓慢加入共溶剂、消泡剂、增稠剂、润湿剂和去离子水，室温搅拌10‑30min，加入中和剂调整体系的pH＝7.5‐9.0，然后过滤包装得到PAE/SiO₂杂化乳液；以质量百分比计，该步骤的原料组成为：乙烯基硅氧烷改性聚丙烯酸酯乳液40‐60％，硅溶胶20‐40％，共溶剂2‐6％，中和剂0.5‐2％，消泡剂0.1‐0.3％，增稠剂0.1‐0.5％，润湿剂0.05‐0.3％，其余为去离子水。