[发明专利]一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料

说明书

本发明属于涂料领域，具体涉及以一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。本发明提供的改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料采用以下方法制备：(1)用双丙酮丙烯酰胺对硅溶胶进行改性处理；(2)采用半间歇乳液聚合法制备SiO₂/聚丙烯酸酯复合乳液。本发明通过双丙酮丙烯酰胺对硅溶胶进行改性，使疏水性的硅溶胶表面包裹上有机物，带有碳碳双键，为丙烯酸类单体有机聚合提供了有机位点，然后再采用半间歇乳液聚合法，与丙烯酸和丙烯酸类单体共聚，制备出乳液；(3)将(2)制备的乳液进行涂膜，备用测试。本发明解决了硅溶胶与聚丙烯酸酯有机物的相容性差的问题。本方法制备的SiO₂/聚丙烯酸酯复合乳液具有核壳结构，室温下贮存稳定性超过12个月，漆膜性能优异，制备工艺也很方便、简单，并且硅溶胶价格便宜，从而降低了树脂成本。

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。

背景技术

水性丙烯酸酯是具有优异的耐久性、韧性、成膜性、光学透明度、保色性、紫外线稳定性等优点的环保型涂料。但是其硬度、耐水性、机械性能等较差，限制了其在涂料上的广泛应用。

为了改善有机涂料的性能，无机纳米粒子已经广泛地用于制备无机有机纳米复合涂料。复合涂料实现了有机高分子和无机纳米粒子的复合，兼具两类材料的特点。有机相使涂料具有较低的密度、良好的柔韧性、可塑性和可加工性等特性；无机相赋予涂料刚性、热稳定性、机械性能、耐腐蚀等特性。在复合乳液体系中，将纳米二氧化硅粒子引入体系中可以提高硬度、机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和疏水性等性能。但是无机纳米粒子与有机聚合物的相容性差，导致复合乳液的贮存稳定性差，甚至差的相容性会使丙烯酸酯漆膜的性能变差。Koji Arai等(Unique structure and properties of inorganic-organichybrid films prepared from acryl/silica nano-composite emulsions)制备的二氧化硅/聚丙烯酸酯纳米复合乳液具有核壳结构，核壳结构的形成是由非离子表面活性剂在浊点以上的温度下进行表面沉降，形成一个有机薄层，为单体的吸收和聚合提供场所。纳米二氧化硅的加入可以提高聚丙烯酸酯漆膜的硬度、力学性能和热稳定性等。但是当二氧化硅的添加量过多时，漆膜的透明度变差，甚至开裂，从而影响漆膜的性能。

本发明采用双丙酮丙烯酰胺改性硅溶胶，使疏水性的硅溶胶表面包裹含有碳碳双键的双丙酮丙烯酰胺，为丙烯酸类单体聚合反应提供了有机位点，从而解决了有机聚合物和纳米粒子相容性差的问题，并且可以用乳液直接制备漆膜，不需要添加任何成膜助剂，提高了水性聚丙烯酸酯涂料的漆膜性能。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料。

本发明首先采用双丙酮丙烯酰胺改性硅溶胶，然后采用半间歇乳液聚合法制备SiO₂/聚丙烯酸酯复合乳液。制备得到的SiO₂/聚丙烯酸酯复合乳液，兼具无机物和有机物的双重性能，用制备好的复合乳液可以直接制备漆膜，不需要添加任何成膜助剂，使制备工艺简单，且二氧化硅和丙烯酸酯的相容性好，贮存稳定性优异，硅溶胶原材料价格便宜，实现了节约成本，满足实际使用要求，可以广泛地应用于工业生产。

本发明提供的一种改性的硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液及涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)改性二氧化硅，将双丙酮丙烯酰胺水溶液与硅溶胶混合，得到有机物包裹的硅溶胶溶液；

(2)采用半间歇乳液聚合法制备SiO₂/聚丙烯酸酯复合乳液。

优选的，以重量份数计，所述步骤(1)包括：

双丙酮丙稀酰胺 1.2～1.8份；

硅溶胶 0～40份；

水 20～36份。