[发明专利]一种用丙烯酸酯有机硅在二氧化钛表面聚合的方法

说明书

一种用丙烯酸酯有机硅在二氧化钛表面聚合的方法，其特征在于：首先用阳离子单体对TiO₂进行表面改性，然后将由甲基丙烯酸甲酯15份、丙烯酸丁酯15份、乙烯基三乙氧基硅烷10份和α‑甲基丙烯酸5份组成的混合单体与水80份、引发剂过硫酸铵1份、乳化剂2份进行预乳化，得到预乳化混合单体乳液；将上述的TiO₂浆料加热到80℃，加入0.3份引发剂过硫酸铵，引发反应5分钟，然后将预乳化好的混合单体乳液缓慢加入到上述的TiO₂浆料中，加入时间控制在2‑5小时，加入完毕后维持85℃恒温反应1小时，得到表面经聚丙烯酸酯有机硅包覆的TiO₂浆料。

技术领域

本发明涉及一种用丙烯酸酯有机硅在二氧化钛表面聚合的方法。

背景技术

二氧化钛从晶体结构上可以分为金红石型，锐钛矿型和板钛型三种类型，其中板钛型二氧化钛较难获得，在实际应用中并不常见。金红石型属四方晶系。晶格中心有一个钛原子，钛原子周围有 6 个氧原子，氧原子周围有 3 个钛原子。金红石晶胞含有两个二氧化钛分子，晶格小而紧密，是三种晶型中最稳定的。并且，金红石型的密度和折射率也相对较大。锐钛矿型也属四方晶系。钛原子位于八面体的中心，被 6 个氧原子环绕，其中两个氧原子的距离较近，所以以扭曲的八面体的形式出现。锐钛矿型在低温下很稳定，大约在 650℃开始晶型的稳定和转化，其转化过程受温度，是否加入添加剂和加入何种添加剂等因素影响。光学性质是二氧化钛最重要的特性之一，因为二氧化钛的光学性质与其性能有着密切的关系，如折射率，遮盖力，散射力，耐候性，这些都是光学性质的具体体现。

涂料工业是二氧化钛的第一大用户，二氧化钛大部分被涂料工业所消耗。二氧化钛是涂料生产中最重要的颜料，其作用不仅仅是遮盖和装饰，更重要的是能够改善涂料的物化性能，增强化学稳定性，提高遮盖力、消色力、防腐蚀性、耐光和耐候性，增强涂膜的机械强度和附着力，防止开裂和脱落，防止紫外线和水分透过，延长物体的使用寿命。

颜料级二氧化钛的粒径范围在70-100纳米，其颗粒表面含大量的羟基，很容易发生团聚，团聚后二氧化钛的遮盖能力会受到很大的影响。所以，二氧化钛使用前要进行较仔细的研磨，研磨过程中加入一定量的分散剂，目的是使二氧化钛颗粒分开，这样二氧化钛遮盖能力才能得到更大的发挥。另外，二氧化钛表面对环境非常敏感，少量的杂质就可能造成分散好的颗粒又重新发生团聚，而二氧化钛的使用范围非常广泛，使用场合千差万别，稍有不慎就会造成分散好的颗粒又重新发生团聚，所以很有必要在二氧化钛表面包覆一层保护层，将二氧化钛颗粒隔离开，避免二氧化钛颗粒的团聚，使二氧化钛的遮盖能力得到更大的发挥。

本发明主要是在二氧化钛表面包覆丙烯酸酯有机硅共聚物，应用于水性涂料中。二氧化钛表面聚合物包覆除了可以减少团聚、最大限度发挥二氧化钛的遮盖能力外，还有一些其它好处，总结起来具有以下优点：

（1）可以防止二氧化钛的团聚，使其保持单分散状态，增强其遮盖力，提高了二氧化钛的利用率。

（2）使用方便，将二氧化钛浆料与乳液混合再加入其它助剂即可，减少使用时将二氧化钛的干粉分散成浆料的步骤，且二氧化钛可能会发生团聚，不能有效分散。

（3）使二氧化钛不必以干粉状态进行运输、使用，而是以浆料进行运输、使用，避免了二氧化钛粉尘的产生，既能起到保护环境的效果，又能减少原料的损失。

（4）二氧化钛表面聚合物包覆后与乳液的相容性更好，可以提高涂料的性能。

为了使聚合物包覆层能与二氧化钛表面更好地结合，本发明首先用带双键的阳离子单体对二氧化钛表面进行改性，改性的机理为：二氧化钛表面本身带有大量的负电荷，带双键的阳离子单体一端带有正电荷，通过电荷作用吸附到二氧化钛表面，另一端含有不饱和双键乙烯基的基团还留在二氧化钛表面，再用引发剂过硫酸铵引发与丙烯酸酯、乙烯基硅烷共聚物，最后得到了表面包覆聚丙烯酸酯有机硅的二氧化钛。

发明内容