[发明专利]有机硅改性丙烯酸乳液组合物及制备方法

说明书

本发明涉及热塑性有机硅改性丙烯酸乳液及制备方法。

以(甲基)丙烯酸及其酯为主要原料，利用自由基乳液聚合机理将有机聚硅氧烷引入到丙烯酸树脂大分子上，制得有机硅改性丙烯酸树脂，利用Si-O键能大(443KJ/mol)，对热、光稳定，不易受紫外线的作用而劣化的特性，提高树脂涂层的耐候性、耐盐雾性、耐温变性、耐碱性及耐油性等性能。另外，有机聚硅氧烷大分子呈螺旋状结构，甲基向外排列并绕Si-O键旋转，分子体积大，内聚力密度低，从而赋予树脂憎水、耐沾污等性能。本树脂作为涂料的基础树脂，主要用于配制超耐候性能的有机硅改性丙烯酸乳胶漆(简称硅丙乳胶漆，下同)，用于外墙装饰，也可用于配制高档水性防锈涂料。

在有机硅改性丙烯酸树脂的研究方面，国外进行了大量的研究工作，并发表了众多专利。如专利WO5/09203、WO95/29196中介绍了有机硅改性丙烯酸乳液的制备方法，树脂由甲基丙烯酸及其酯、丙烯酸及其酯、硅氧烷单体和其它乙烯基单体烯等经乳液共聚反应而制得。专利WO95/09203中采用的有机聚硅氧烷为：硅氧烷类聚合物(甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷等)；具有环氧基的〔2-(3′，4′-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、3-(三甲氧基硅烷)丙基缩水甘油醚、二(2′，3′-环氧丙烷羟丙基)甲氧基硅烷等〕；具有硫代基的〔3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基硫醇、3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基硫醇等〕；具有氨基的〔3-三乙氧基甲硅氧基丙胺、N-(3′-三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺、N-(3′-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲等〕；具有卤代基的(3-氯代丙基三甲氧基硅烷等)等。其中具有环氧基的特别好。利用上述有机聚硅氧烷，与乙烯类单体进行乳液共聚，制得具有优异聚合稳定性、机械稳定性及储存稳定性的水分散体。

专利WO95/29196选用的有机硅结构表示为：

               R¹-Si-(R²)₃式中R¹是氢原子、碳原子数1～16的脂肪族烃基、碳原子数5～10的芳基、碳原子数5～6的环烷基、乙烯基、碳原子数1～10的丙烯酸烷基酯基或碳原子数1～10的甲基丙烯酸烷基酯基。每个R²是各自独立的，可以是碳原子数1～8的烷氧基、乙酸基或羟基。

利用上述有机聚硅氧烷，专利WO95/29196通过对乳化剂、乙烯基单体的选择合成了具有优异拒水性、耐水性、耐候性、颜料分散性、光泽保持性、耐沾污性、粘着性的硅丙乳液

从已报道的专利来看，将有机聚硅氧烷单体引入树脂中，对乳液及乳胶漆的性能均有较大的提高。

本发明目的在于以新开发的一种有机聚硅氧烷大分子作为聚合单体之一，将其与(甲基)丙烯酸及其酯类单体经乳液共聚而制得有机硅改性丙烯酸乳液组合物。目的还在于提供该组合物的制备方法

本发明的有机硅改性丙烯酸乳液组合物，是由有机聚硅氧烷单体、(甲基)丙烯酸酯和乙烯基功能性单体原料经乳液共聚得到的，其特征在于所述有机聚硅氧烷单体的分子结构为：式中Q＝1～5，

S＝10～60，

R₆为CH₂＝CH-或CH₂＝CH(CH)₃COO(CH₂)₃-，

R₁为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基或苯基，R₁优选甲基，

R₂为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、苯基或羟基。

该有机聚硅氧烷的分子量为1000～8000，乙烯基含量为0.1～0.8mol/100g。

制得该组合物的原料中，有机聚硅氧烷单体的加入量为单体总量的1.0～30.0％，以质量计算，单体总量由有机聚硅氧烷和(甲基)丙烯酸酯和乙烯基功能性单体的量组成。

该组合物的组成原料只是有机聚硅氧烷的分子结构与现有技术的有机聚硅氧烷不同。本发明的有机聚硅氧烷大分子以Si-O键为主链，赋予树脂优异的耐候性、耐紫外线、耐热性、耐碱性等。有机聚硅氧烷大分子上含有一定数量的乙烯基团，可以保证有机硅单体能够以化学键合的方式，结合到丙烯酸树脂分子上，达到化学改性的目的。有机聚硅氧烷大分子的主链主要以甲基为主，赋予涂层优异的耐沾污、疏水性、耐水性等性能。