[发明专利]一种氟硅丙烯酸酯共聚乳液、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸酯的改性技术，具体涉及一种具有超低玻璃化温度的阳离子型氟硅丙烯酸酯共聚乳液、制备方法及其，所制备的阳离子型氟硅丙烯酸酯乳液具有玻璃化转变温度低，抗低温性能好的特点，可应用于对道路用沥青乳液进行改性，有益于高寒地区的道路沥青维护。

背景技术

以丙烯酸或丙烯酸酯类为主要原料合成的丙烯酸酯乳液是一种粘接性强、成膜性高的高分子材料，具有优异的成膜性、耐腐蚀、耐化学药品、良好的耐油性和耐候性，其原料来源丰富，生产易于实施。但丙烯酸树脂结构一般为链状线形结构，线性分子上又缺少交联点，难以形成三维网络交联结构，因此其对温度极为敏感，随着温度上升会逐渐变软、变粘；温度降到一定限度，又会逐渐变脆，即所谓的“热粘冷脆”现象。

有机硅分子中含有Si-O键，硅和氧电负性大，Si-O键的结构具有明显的极性，能对有机基起屏蔽作用，降低氧分子等对聚合物分子链的破坏作用，从而赋予它优良的耐热性、耐氧性、耐候性能；同时，聚硅氧烷分子呈螺旋结构，甲基向外排列并围绕Si-O键旋转，分子摩尔体积大，内聚能密度低，表面张力小，使有机硅树脂具有优异的憎水性、防水性等性能。氟元素作为电负性最大的元素，极化率低，C-F键能高达460KJ/mol；正是C-F键的F原子对C-C键骨架的屏蔽保护作用使氟树脂具有很高的化学惰性，经过氟改性的乳液将全部或部分的吸取氟碳树脂的特性，表现为优异的耐候性、耐久性、耐化学药品性、防腐性、绝缘性、不易燃性、非粘附性、耐污染性及低温柔韧性好等特点。

然而，采用含氟硅烷以及乙烯基硅氧烷来制备超低玻璃化温度的阳离子型丙烯酸酯的方法至今未见报道。

发明内容

本发明目的是提供一种玻璃化转变温度低，具有良好的化学稳定性、耐候性、耐高低温性的阳离子型有机硅氟丙烯酸酯乳液及其制备方法，将其应用于道路沥青材料的改性中，可有效降低道路材料的玻璃化转变温度，提高抗寒能力，减少由于高寒造成的道路损坏。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是提供一种氟硅丙烯酸酯共聚乳液，其化学结构式为：

 ，

其中，a、b、c、n为链段的重复数，均为大于或等于1的整数；R₁为-C₄H₉，R₂为-CH₂CH(C₂H₅)C₄H₉，R₃为-(O-CH₂CH₃)₃。

本发明技术方案还提供一种氟硅丙烯酸酯共聚乳液的制备方法，包括如下步骤：

1、按质量计，将丙烯酸酯单体25～45份，乙烯基硅氧烷1～3份，三氟丙基三甲基环三硅氧烷1～20份，阳离子乳化剂1～3份，非离子乳化剂0.5～2份，引发剂0.2～0.5份依次加入到 70～130份水中，得到混合乳液；所述的丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸-2-羟乙酯中的两种；阳离子乳化剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种；非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、水性乙氧基非离子型氟碳表面活性剂中的一种；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种；

2、取1/5～1/4的混合乳液在N₂气氛，温度为75～80℃的搅拌条件下反应，得到微蓝色的种子乳液；

3、在剩余的混合乳液中加入乙烯基硅氧烷1～3份和三氟丙基三甲基环三硅氧烷1～20份进行预乳化，将得到的预乳化液滴加到步骤（2）得到的种子乳液中，滴加完毕后升温至81～86℃，反应4～6小时；

4、冷却到室温，用pH调节剂调节乳液的pH值为7～7.5，经过滤后得到一种阳离子型氟硅丙烯酸酯乳液，其化学结构式为：

 ，

其中，a、b、c、n为链段的重复数，均为大于或等于1的整数， R₁为-C₄H₉，R₂为-CH₂CH(C₂H₅)C₄H₉，R₃为-(O-CH₂CH₃)₃。