[发明专利]一种硅丙乳液改性硅溶胶及其制备方法

说明书

本发明属于改性硅溶胶技术领域，具体涉及一种硅丙乳液改性硅溶胶及其制备方法。采用苯乙烯、丙烯酸丁脂、丙烯酸、十二烷基硫酸钠、表面活性剂、水、硅溶胶、带氨基的硅烷偶联剂、引发剂、弱碱，在硅溶胶合成过程中，在引发剂的作用下，通过苯丙乳液与硅烷偶联剂对硅溶胶进行改性，通过原料间相互作用，制备得到硅丙乳液改性硅溶胶，该改性硅溶胶克服了现有技术中存在的问题。同时原料简单易得，工艺简单，成本低。将其与硅溶胶进行复配，可用于精密铸造用硅溶胶，用于面层，背层制壳，能够提高层间干燥速率，湿强度高，溃散性好。将其与涂料组分进行复配，复配得到的涂料耐火性好，硬度高，附着力强，耐老化性能得到很大提升。

技术领域

本发明属于改性硅溶胶技术领域，具体涉及一种硅丙乳液改性硅溶胶及其制备方法。

背景技术

硅丙乳液是将含有不饱和键的有机硅单体与丙烯酸类单体加入合适的助剂，通过核壳包覆聚合工艺聚合而成的乳液。结合了有机硅耐高温性、耐候性、耐化学品性，疏水、表面能低不易污染性和丙烯酸类树脂的高保色性、柔韧性、附着性。是一种高耐候、高耐水、抗污染的环保型建筑用乳液及涂料。

硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO₂含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为mSiO₂.nH₂O。制备硅溶胶有不同的途径。最常用的方法有离子交换法、硅粉一步水解法、硅烷水解法等。

硅溶胶用于涂料工业，能使涂料牢固，又能抗污防尘、耐老化、防火等功能。用于薄壳精密铸造，可使壳型强度大、铸造光洁度高。用其造型比水玻璃造型质量好，代替硅酸乙酯造型可降低成本和改善操作条件。但硅溶胶在成膜过程中体积收缩较大，涂膜易开裂。

解决上述问题，采用的方法是通过改性的加入调节成膜性能，及改善适应的环境和条件。CN 113953441A公开了一种淀粉改性硅溶胶及其制备方法，通过对改性淀粉的糊化氧化处理，得到网状结构，实现增强粘结性和提高型壳强度的效果，但是，其耐磨性能、耐水性能及耐老化性能不够理想。CN 103540175A公开了一种硅溶胶防水涂料，其添加成分复杂，且耐火性能差。

发明内容

针对现阶段硅溶胶在涂料和薄壳精密铸造的应用中存在的问题，本发明提供一种硅丙乳液改性硅溶胶，通过原料间的辅助和相互作用，将两者的功能叠加，且克服了现有技术中存在的问题。同时原料简单易得，工艺简单，成本低。

本发明的技术方案如下：

一种硅丙乳液改性硅溶胶，包括以下重量份数的原料：

苯乙烯90-110份、丙烯酸丁脂90-110份、丙烯酸6-10份、十二烷基硫酸钠1-1.5份、表面活性剂2-3份、水200-250份、硅溶胶500-700份、带氨基的硅烷偶联剂0.5-1.0份、引发剂12-20份、弱碱18-22份。

优选地，所述的表面活性剂为op-10；所述的硅溶胶的粒径为10-100nm，pH在2-4。

优选地，所述的带氨基的硅烷偶联剂为kh550；所述的弱碱为氨水或者有机碱；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的一种或者多种。

上述硅丙乳液改性硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)乳液1的制备：苯乙烯、丙烯酸丁脂加入水中搅拌均匀，加入丙烯酸、十二烷基硫酸钠、表面活性剂；搅拌乳化；

(2)乳液2的制备：硅溶胶、带氨基的硅烷偶联剂搅拌均匀；

(3)改性：将步骤(2)的乳液加入到步骤(1)，搅拌均匀，滴入部分引发剂，回流；再滴入剩余引发剂，升温至65-70℃，反应，然后加入弱碱，继续反应；冷却，出料。