有机硅改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法

摘要

本发明公开了一种有机硅改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法。以质量份数计，原料的配方组成为：去离子水30～55份、改性硅溶胶20～65份、核层丙烯酸酯类单体2～15份、壳层丙烯酸酯类单体20～60份、有机硅0.1～3.0份、乳化剂0.1～2.5份、引发剂0.02～1.5份、碳酸氢钠0.01～2.0份；以SiO2计，有机硅改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液中硅的质量含量为15～25％；乳液具有良好的外观，为蓝光明显的白色乳液，其涂膜透明光滑，铅笔硬度达5～6H，附着力为0～1级；涂膜耐水性优异：在水中浸泡7～10天无泛白起泡现象；涂膜可耐中性盐雾15～20天无变化；涂膜的耐溶剂擦拭性可通过180～200次MEK测试。

主权项

1.一种有机硅改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：（1）改性硅溶胶制备：以质量份数计，将10～30份的共溶剂、0.8～3.5份的硅烷偶联剂加到30～80份硅溶胶中，在25～80℃下搅拌反应6～24h，得到改性硅溶胶；所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述共溶剂为异丙醇、叔丁醇、乙醇或乙二醇；（2）有机硅改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的合成：以质量份数计，其原料的配方组成为：其制备方法为：a、按乳液配方，将占配方去离子水总质量5～20％的去离子水，占乳化剂总质量5～30％的乳化剂混合，溶解均匀后，匀速滴加核层丙烯酸酯类单体，滴加完毕后，搅拌进行核单体预乳化，制得预乳化的核单体；b、将占配方去离子水总质量15～40％去离子水，占乳化剂总质量30～70％的乳化剂混合，溶解均匀后，匀速滴加壳层丙烯酸酯类单体，滴加完毕后，搅拌进行壳层单体预乳化制得预乳化的壳层单体一，然后取其中的15～30％质量的预乳化壳单体加入有机硅，继续搅拌制得预乳化的壳层单体二；c、将配方中的引发剂溶于占配方去离子水总质量30～70％的去离子水中；d、在反应器中加入配方中的改性硅溶胶、占配方去离子水总质量5～15％的去离子水、占乳化剂总质量10～40％的乳化剂以及碳酸氢钠作为釜液，搅拌均匀后升温至75～85℃，同时滴加所述预乳化的核单体和占步骤c总质量40～70％的引发剂水溶液，保温反应30～60min，即制得核乳液；然后升温至85～90℃，依次滴加所述预乳化的壳层单体一、预乳化的壳层单体二和步骤c中剩余引发剂水溶液，保温反应2～4h，最后冷却降温至40℃以下，调节pH值至7～8，得到稳定的有机硅改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液；以SiO₂计，有机硅改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液中硅的质量含量为15～25％；所述核层单体为丙烯酸酯类单体中的丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的两种或两种以上，所述壳层单体为丙烯酸酯类单体中的丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺中的两种或两种以上；所述有机硅为含有乙烯基的硅氧烷，结构式如下图所示：其中n=0、1、2或3，OR为可水解的烷氧基；所述乳化剂为复配乳化剂，为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂以（2～3）∶1的质量比进行复配，其中阴离子型乳化剂选用可聚合性的烯丙氧基壬基酚醚及其磺化物系列，非离子型乳化剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚、OP系列和吐温系列中的一种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。