[发明专利]有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，特别是涉及一种有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术

目前，常规的乳液聚合中，乳化剂主要通过物理作用吸附于乳胶粒的表面上。在乳液应用于乳胶漆或其它保护涂料时，乳液成膜后乳化剂会通过聚合物本体相迁移到乳胶膜的表面，并发生富集，从而使聚合物的耐水性、耐溶剂性和力学性能降低，由此降低了乳胶膜的使用性能。

丙烯酸树脂具有许多突出的优点，如优异的耐光性、耐候性、耐酸碱性和耐腐蚀性等，在涂料、粘合剂、织物整理剂等方面具有广泛的应用，但是丙烯酸酯树脂又有耐水性差、低温易变脆、高温易变黏等缺点，因而限制了其进一步发展。

因此有必要对丙烯酸树脂进行改性，制备出环保高性能的丙烯酸酯乳液，提高乳液稳定性和耐水性能，实现树脂的水性化，减少VOC排放，促进防腐涂料行业的产业升级具有重要的意义。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种有机硅改性丙烯酸酯乳液。

具体的技术方案如下：

一种有机硅改性丙烯酸酯乳液，由如下重量份的原料制备而得：丙烯酸酯类混合单体6.5-9份、有机硅单体1-3.5份，乳化剂0.4-0.6份、引发剂0.2-0.3份、pH调节剂0.01-0.03份、去离子水28-32份；

所述丙烯酸酯类混合单体为质量比5.5-6.5:3.5-4.5的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯；

所述有机硅单体为γ-甲基丙烯酰氧丙基三（三甲基硅氧基）硅烷。

在其中一些实施例中，所述乳化剂为烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸铵或1-丙烯基-2-羟基烷基磺酸钠。

在其中一些实施例中，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

在其中一些实施例中，所述pH调节剂为磷酸氢二钠。

本发明的另一目的是提供上述有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法。

具体的技术方案如下：

上述有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)种子预乳液1的制备

常温下，将25-35%的去离子水与45-50%的乳化剂置于反应器中，在750-850r/min高速搅拌下缓慢滴加有机硅单体和7-35%丙烯酸酯类混合单体，搅拌反应0.5-1.5h，超声15-25min，得到稳定的乳白色种子预乳液1；

(2)预乳液2的制备

常温下，将余量的去离子水和余量的乳化剂置于反应器中，在750-850r/min高速搅拌下缓慢滴加剩余的丙烯酸酯类混合单体，搅拌反应0.5-1.5h，超声15-25min，得到稳定的乳白色预乳液2；

(3)种子乳液的制备

将步骤(1)得到的种子预乳液1置于65-75℃水浴中，在150-250r/min低速搅拌下加入40-50%的引发剂和pH调节剂，搅拌反应12-17min，然后升温至80℃，体系出现蓝光时，补加8-9%的引发剂，保温并持续反应25-35min，得到种子乳液；

(4)有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备

温度控制在80℃，向步骤(3)得到的种子乳液中分别滴加预乳液2和剩余的引发剂，2.5-3.5h内滴加完毕，继续搅拌反应1.5-2.5h，降至室温后用氨水调节pH值至6～7，过滤出料，即得所述有机硅改性丙烯酸酯乳液。

本发明的原理及有益效果如下：

为了克服常规乳化剂的不足，一种有效的途径就是在乳液聚合中使用可聚合乳化剂。与常规乳化剂相比，这种可聚合乳化剂在起常规乳化剂作用的同时，还可以共价键的方式键合到聚合物粒子表面，成为聚合物的一部分，避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移，大大减少了乳胶膜表面的亲水基团，从而能提高乳液的稳定性和乳胶膜的疏水性能。

有机硅氧烷树脂，因其主链含有Si-O-Si键，具有高度的柔顺性，耐高低温性能好，表面能低，耐水性优良等特点。采用乳液聚合方法制备水性有机硅改性丙烯酸酯树脂，改善纯丙烯酸树脂“热粘冷脆”缺点的同时，赋予乳胶膜低的表面能和良好的耐水性。

通过上述两种方法的协同作用来制备有机硅改性丙烯酸酯乳液，能够提高乳液稳定性和耐水性能，实现树脂的水性化，减少VOC排放。