[发明专利]一种纳米二氧化硅改性无皂无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种纳米二氧化硅改性无皂无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂的制备方法及应用，在无氟长链聚丙烯酸酯类防水剂制备过程中利用反应性季铵盐阳离子乳化剂和反应性非离子乳化剂协同乳化并参与聚合反应，将乳化剂分子同长链丙烯酸酯、短链烷基丙烯酸酯单体、交联型单体发生共聚键合到防水乳液高分子链中，同时利用有机硅试剂原位水解和硅烷偶联剂偶联作用在聚合物链中引入纳米SiO₂粒子，从而开发出固含量高、粒径小且分布均一稳定且能赋予纺织品优良的防水性、耐久性及抗菌性的无皂无氟聚丙烯酸酯防水乳液。

技术领域

本发明涉及纺织印染技术领域，特别是涉及一种纳米二氧化硅改性无皂无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂的制备方法及应用。

背景技术

随着经济的高度发展和人们生活的日益提高，“绿色、健康、低碳、环保”是人们所追求的生活目标。日常生活中跟人们息息相关的诸如野战军服、消防、军队特用服装、防护用品、军队用帐篷、睡袋、登山服、滑雪服、鞋帽用材、箱包、浴帘、休闲风衣、医护用品等无氟防水整理的纺织品越来越受到人们的欢迎，提高无氟防水剂的防水性和耐洗性，将是未来防水整理剂的发展趋势。纳米防水整理剂的纳米粒子容易发生凝聚，从而失去纳米特性，而且粒子凝聚特别容易发生粘辊现象，导致织物的防水性大大降低。长碳链丙烯酸酯类高聚物具有较好的耐水性、耐溶剂性、成膜性以及附着力强、生产工艺简单、成本低廉等优点，利用其制备的乳液型无氟聚丙烯酸酯类防水剂以水为连续相，具有成本低、安全无毒、环保等优点，但该类防水剂乳液的粒径及其分布范围对乳液的稳定性影响巨大，乳液粒径过大，会产生凝胶现象，影响其使用性能，此外，该类防水剂乳液制备过程中所用的乳化剂分子结构也将对后续其防水膜的耐久性产生关键影响。

ZL201910777219.5将长碳链丙烯酸酯和其他功能单体的体系中引入阳离子单体，以阳离子乳化剂和非离子乳化剂组成的复合乳化体系利用微乳液聚合的方法制备无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂，该防水剂在防水乳液中引入阳离子，较好地改善了防水剂乳液的粒径，防止了乳液凝胶现象的产生，较好地提高了乳液的稳定性，但该防水乳液体系中因为使用了小分子的乳化剂，这类小分子乳化剂在后续使用过程中会析出，使防水膜层发生松弛，影响到防水剂的耐久性。ZL201910903695.7将长碳链丙烯酸酯和其他功能单体的体系中引入长链阳离子单体参与聚合反应，反应体系中以长链阳离子单体作为乳化剂利用微乳液聚合的方法制备无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂，该类防水剂虽然将乳化剂以反应单体的形式共聚到防水剂高分子链段中，使制备的防水剂在后续使用过程中防水剂膜层无小分子乳化剂析出，但该反应体系中仅仅使用阳离子单体做乳化剂，乳化效果不够理想，会使制备的防水剂乳液粒径较大而稳定性差，另外仅仅靠防水剂乳液在织物表面引入疏水层的方法提高防水效果，其防水效果有限。

ZL201810932016.4利用长链烷基丙烯酸酯同短链烷基丙烯酸酯乳液共聚制备防水剂乳液的过程中，引入硅烷偶联剂改性的SiO₂纳米粒子和大粒径粒子到聚合物体系制备核壳型无氟聚丙烯酸酯防水剂，但现成的SiO₂纳米粒子分散性不好，虽然利用硅烷偶联剂进行修饰，仍然克服不了纳米粒子团聚颗粒大的问题，大粒径粒子直接加入到聚合物反应体系中，也存在分散性不好的问题，从而使聚合物乳液粒子会较大，防水乳液容易团聚产生凝胶现象，影响了其性能的发挥。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种纳米二氧化硅改性无皂无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂的制备方法及应用，利用反应性季铵盐阳离子乳化剂和反应性非离子乳化剂协同乳化并参与聚合反应的作用，将乳化剂分子键合到防水剂高分子链中，同时利用原位水解和共聚法在聚合物链中引入纳米SiO₂粒子，使开发出的防水剂乳液具有固含量高、粒径小且分布均一稳定的特点，从而赋予纺织品优良的拒水性、耐久性及抗菌性等性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米二氧化硅改性无皂无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂的制备方法，包括以下步骤：