[发明专利]一种倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种醋酸乙烯酯共聚物，特别是涉及一种倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法。

背景技术

经乳液聚合方法制备得到的聚醋酸乙烯(PVAc)具有价格低廉、使用方便、胶合性能良好、无毒无害、不污染环境等一系列优点，已被广泛用于木材、皮革、纸张、泡沫塑料等多孔性材料的胶合。但是醋酸乙烯乳液还存在耐水性、耐冻性、耐蠕变性较差，耐热性不高等缺点。随着科技与经济的发展，一些应用领域对聚醋酸乙烯乳胶提出了更多的性能要求，如：耐寒性、稳定性、耐水性、耐热性、高固含量、高粘接强度等，均聚醋酸乙烯乳液已不能同时满足上述要求。因此，对醋酸乙烯均聚物进行改性，拓宽应用领域，就成为重要的研究课题。

陈炳耀(中国专利，CN102040928A，一种改性耐水抗冻白乳胶)使用醋酸乙烯与改性单体共聚，加入抗冻剂、防霉剂、增塑剂等改性助剂的方法制备得到具备一定耐水抗冻性能的醋酸乙烯酯共聚物。王海涛(中国专利，CN101121768A，聚醋酸乙烯酯共聚乳液)提供了一种利用乳液聚合方法制备聚醋酸乙烯酯共聚物的方法，以解决普通聚醋酸乙烯酯乳液的分散性的问题。刘海英(甲基丙烯酸改性聚醋酸乙烯乳液胶粘剂研究[J].粘接，2009，33～36)采用半连续种子乳液聚合法制备得到醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯/甲基丙烯酸三元共聚乳液，电导分析法分析，醋酸乙烯与甲基丙烯酸共聚后，部分羧基基团分散于乳胶粒子表面，提高了乳液的耐水性能。石蔚云(一种改性醋酸乙烯乳液共聚涂料的研究与应用[J].当代化工，2006，35(3)，177～178)利用醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸作为成膜物质，共聚得到一种改性醋酸乙烯乳液，以提高涂料成膜性与耐水性。张小伟(丙烯酸(酯)改性聚醋酸乙烯酯乳液的研制[J].中国胶粘剂，2008，17(3)，32～36)采用半连续种子乳液聚合法，使用丙烯酸功能性单体、丙烯酸丁酯软单体对醋酸乙烯酯进行了共聚改性，制备得到高固含量的聚醋酸乙烯酯改性乳液，其耐水性与耐酸碱性得到明显改善。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法。经改性的聚醋酸乙烯酯共聚物外层含有倍半硅氧烷纳米增强材料，内层为核壳结构的醋酸乙烯酯共聚物，可大幅度提升耐水性，表面硬度等使用性能。

所述倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物按质量比的组成为醋酸乙烯酯35～45；改性单体10～15；引发剂0.5～1；复合乳化剂2.5～5；胶体保护剂4～6；去离子水40～60。

所述改性单体由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯混合组成，按质量比的组成为甲基丙烯酸甲酯1～2、甲基丙烯酸乙酯2～3、甲基丙烯酸丁酯2～3、丙烯酸2～3、甲基丙烯酸羟乙酯3～4。

所述引发剂可选自过硫酸铵等。

所述复合乳化剂由倍半硅氧烷和辛基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)组成，按质量比，倍半硅氧烷∶辛基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)为1∶1；所述倍半硅氧烷为三磺酸基型异丁基倍半硅氧烷(Tris Sulfonic Acid Isobutyl POSS)，这是一种有机/无机杂化纳米材料(简称为：POSS)，其笼状硅氧结构的尺寸1.5～3.0nm，结构式如下：

所述胶体保护剂可选自聚乙烯醇等。

所述倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物的制备方法包括以下步骤：

1)在配有搅拌器、回流冷凝管、2个滴液漏斗的四口烧瓶反应装置中放入磁转子，按原料配比加入离子水与聚乙烯醇，水浴加热，开启冷凝回流、搅拌，调节水温至45～50℃直至聚乙烯醇完全溶解；

2)调节水温至65～75℃，按原料配比加入复合乳化剂、引发剂，然后加入醋酸乙烯酯和改性单体反应后，熟化，熟化期间加入NaHCO₃调节pH值为6～7，得倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物。

在步骤2)中，所述反应的时间可为1～1.5h，所述熟化的条件可为在75℃下熟化20～40min；所述NaHCO₃的浓度可为0.1mol/L。