[发明专利]一种水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于化工原料应用技术领域，尤其涉及一种水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物及其制备方法和用途。

背景技术

含氟丙烯酸酯聚合物是指在丙烯酸树脂的烷基链上引入氟元素，取代烷基链上的氢原子。氟元素是电负性最大的元素，原子半径很小，且C-F键能大等特点，使得含氟树脂具有很多性能优异的特殊效果。含氟丙烯酸酯聚合物具有较高的表面活性，其对纳米材料，特别是纳米隔热材料在水中的分散具有有效、稳定的分散作用，可作为纳米隔热材料的分散剂。此外，与含氟丙烯酸树脂聚合物相比，将含氟丙烯酸树脂聚合物用于涂料中既可保留丙烯酸树脂涂料原有优异的透明性、保色保光性、涂膜丰满等特点，同时又具有良好的耐候、耐腐蚀以及表面自洁性等优点，具有较好的应用前景。但是，在作为涂料主要成膜物具有较好漆膜性能及提供树脂具有对纳米材料在水中分散效果的同时，也会带来树脂容易起泡和稳泡的缺陷。这是因为含氟丙烯酸单体的引进一方面使聚合物溶液的起泡体积显著的提高，溶液的表面张力直接影响起泡性，表面张力越低，越有利于起泡，但涂料中起泡现象是要尽可能避免的问题，这使涂料施工中带来许多不便；另一方面，含氟丙烯酸单体的加入提高了树脂涂料的稳泡性能，随着含氟丙烯酸单体含量的增大，其泡沫半衰期的时间也随之增加，而泡沫半衰期的时间越多，表明聚合物溶液中的泡沫后期破裂的所用时间越长，即泡沫在聚合物溶液中停留的时间越长。综上所述，含氟丙烯酸单体的引入不论是在涂料生产还是施工过程中，泡沫的产生都会给生产操作、产品质量、施工应用、涂膜外观及性能带来严重影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足之处，提供一种起泡稳泡性能良好的水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物。

本发明的另一个目的是提供一种水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种具有高表面活性的含氟硅高分子分散剂，其对纳米粉料，特别是纳米隔热材料在水中的分散具有有效、稳定的分散作用，可用于制备水溶性纳米隔热玻璃涂料。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物，由以下重量百分比的组分组成：

其中，所述含氟丙烯酸单体为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的任意一种；

所述乙烯基有机硅预聚体指通式为ViR¹_nSiR²_3-n，其中，R¹=Me、Ph;R²=Cl-、EtO、MeO;n=0、1、2、3的有机硅聚合物。

一种水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）单体的预混合：选取重量比为20-50%的甲基丙烯酸甲酯、15-40%的丙烯酸丁酯、5-15%的丙烯酸、5-15%的甲基丙烯酸羟乙酯、10-35%的含氟丙烯酸单体、1-3%的乙烯基有机硅预聚物、1%的偶氮二异丁腈，其中，含氟丙烯酸单体为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的任意一种；乙烯基有机硅预聚体指通式为ViR¹_nSiR²_3-n，其中，R¹=Me、Ph;R²=Cl-、EtO、MeO;n=0、1、2、3的有机硅聚合物；将上述各组份，搅拌混合均匀，得到单体预混合液；

（2）自由基聚合反应：将异丙醇加入到反应容器中，通入惰性气体，在搅拌下使体系的温度升到110℃，向反应器中滴加步骤（1）所制备的单体混合液，温度始终控制在110±2℃，时间控制在2.5～3h滴加完；滴加完毕，保温4h，反应终止；

（3）中和成盐：将步骤（2）所得产物降温至60℃，按加入丙烯酸重量的80%加入有机胺中和成盐，并调节溶液pH，搅拌0.5h，即制得水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物。

所述的有机胺为N,N-二甲基乙醇胺、乙醇胺和三乙胺中的任意一种。

将权利要求1所述的水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物作为分散剂用于制备纳米隔热玻璃涂料。

本发明利用氟、硅元素的低表面能的特性，将含氟丙烯酸酯单体和乙烯基有机硅预聚物引入到丙烯酸酯聚合物的分子链上，赋予聚合物更好的表面活性，制备出一种水溶性氟硅改性丙烯酸酯聚合物，该聚合物作为分散剂制备纳米隔热玻璃涂料，具有良好的分散效果；将该涂料用于涂膜能够赋予漆膜更好的耐老化、耐化学品、抗沾污等性能。