[发明专利]一种有机无机杂化高硅含量丙烯酸酯乳液及其制备方法

摘要

本发明公开了一种有机无机杂化高硅含量丙烯酸酯乳液及其制备方法。该制备方法采用硅烷偶联剂对碱性硅溶胶进行改性，而后将改性硅溶胶先跟含羟基的亲水性功能性单体进行偶联，再跟丙烯酸酯类单体原位聚合。以质量份数计，原料的配方组成为：去离子水55～80份、改性硅溶胶20～70份、丙烯酸酯类单体15～40份、甲基丙烯酸0.01～1.5份、乳化剂0.1～2.5份、引发剂0.02～1.5份、碳酸氢钠0.01～1.0份；以SiO2计，有机无机杂化高硅含量丙烯酸酯乳液中硅的质量含量为20～25％；乳液具有良好的外观，很好的储存稳定性和冻融稳定性，其涂膜光滑、透明度高，硬度有5H，附着力1级，具有优良耐候性和耐水性。

主权项

1.一种有机无机杂化高硅含量丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：(1)硅烷偶联剂改性的硅溶胶制备：以质量份数计，将10～30份的共溶剂、0.8～3.5份的硅烷偶联剂加到30～80份硅溶胶中，在20～50℃下搅拌反应6～24h，得到改性硅溶胶；所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述共溶剂为异丙醇、叔丁醇、乙醇或乙二醇中的一种；(2)有机无机杂化丙烯酸酯乳液的合成：以质量份数计，其原料的配方组成为：其制备方法为：a、按硅丙乳液配方质量计，将占配方去离子水总质量2～10％的去离子水，占乳化剂总质量5～30％的乳化剂混合，溶解均匀后，匀速滴加占丙烯酸酯类单体总质量10～35％丙烯酸酯类单体，滴加完毕后，搅拌进行核单体预乳化，制得预乳化的核单体；b、将占配方去离子水总质量5～25％去离子水，占乳化剂总质量30～70％的乳化剂混合，溶解均匀后，内匀速滴加占丙烯酸酯类总质量50～90％丙烯酸酯类单体及甲基丙烯酸，滴加完毕后，搅拌进行壳层单体预乳化，制得预乳化的壳层单体；c、将配方中的引发剂溶于占去离子水总质量10～40％的去离子水中；d、在反应器中加入配方中的改性硅溶胶和含羟基的功能性单体、剩余的去离子水、剩余的乳化剂以及碳酸氢钠作为釜液，搅拌均匀后升温至60～80℃，保温20～40min后，升温至85～95℃，同时滴加所述预乳化的核单体和占步骤c总质量20～50％的引发剂水溶液，保温反应30～60min，即制得核乳液；保持温度85～95℃，同时滴加所述预乳化的壳层单体和步骤c中剩余引发剂水溶液，保温反应2～4h，最后冷却降温至40℃以下，调节PH值至7～8，得到稳定的有机无机杂化高硅含量丙烯酸酯乳液；以SiO₂计，有机无机杂化高硅含量丙烯酸酯乳液中硅的质量含量为20～25％；所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺中的两种或两种以上；所述乳化剂为复配乳化剂，为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂以(1～2)∶1的质量比进行复配，其中阴离子型乳化剂选用可聚合性的烯丙氧基壬基酚醚及其磺化物系列，非离子型乳化剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚、OP系列和吐温系列中的一种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。