[发明专利]有机硅－丙烯酸酯纳米乳液

说明书

技术领域

本发明涉及化学化工领域，特别是广泛用于建筑外墙涂料、水性木器涂料、防水涂料、金属合金板材装潢涂料以及水性胶粘剂等的一种有机硅—丙烯酸酯纳米乳液。

背景技术

丙烯酸酯乳液具有许多突出的优点，如优异的耐光性、耐候性、耐酸碱性和耐腐蚀性，在涂料、粘合剂等方面应用广泛，但由于丙烯酸酯乳液有耐水性和附着性差及低温易变脆、高温容易变粘等缺点，希望对它进行改性。有机硅氧烷主链为Si-O-Si键，具有高度的柔顺性，其耐高低温性能好，表面能低及耐水性优良，将丙烯酸酯类和有机硅氧烷这两类极性相差很大的单体进行乳液共聚。

采用耐高低温、表面能低及耐水性好的多官能团有机硅功能性单体对丙烯酸乳液进行改性，并将它制成纳米乳液，则有机硅—丙烯酸酯纳米乳液涂料可显著提高涂膜的硬度、拉伸强度、透气性、耐磨性、附着力、抗粘着力、耐水性、耐化学溶剂性、耐擦洗性、耐候性和耐沾污性。

目前，在多官能团有机硅功能单体对丙烯酸酯进行改性的研究中，通常采用机械共混或接枝共聚法、嵌段共聚法和互穿网络法等手段，如US4491650、日本公开特许公报[平]02127458、EP297505等，但这些方法基本上都是溶剂聚合法。也有采用乳液共聚法的，如CN1319616A[公开号]、CN1251843[公开号]等，但得到的都是常规乳液(乳胶粒粒径大于100nm)。随着环境保护的要求日益提高，各国对VOC排放量的规定日趋严格，开发水性涂料已成为涂料研究人员的研究目标。乳液聚合法改性丙烯酸酯乳液主要是利用含乙烯基官能团的有机硅功能单体或预聚体与丙烯酸酯类单体进行乳液共聚，但从目前国内外关于有机硅改性丙烯酸酯乳液聚合的研究现状来看，尚存在一些问题。如由于乳液聚合中有水的存在，会发生烷氧基的水解缩合反应，严重影响聚合物乳液的储存稳定性；由于有机硅氧烷和丙烯酸酯在分子结构和极性上存在巨大差距，会因相容性问题而出现不同程度的相分离等，因此对共聚单体的选择比较困难。一般采用常规的乳液聚合反应合成的有机硅—丙烯酸酯乳液稳定性不好，有机硅添加量小，不易与其它单体共聚。

发明内容

本发明的目的在于提出一种容易合成、稳定性好的有机硅—丙烯酸酯纳米乳液。

纳米乳液是由油、水、乳化剂和助乳化剂组成的热力学稳定的透明或半透明胶体分散体系，由于其乳胶粒直径非常小，且表面张力非常低，故它们有极好的渗透性、湿润性、流平性和流变性，可渗入极微细凹凸图纹、微细毛细孔道中和几何形状异常复杂的基体表面，因而它可以作为涂料、粘合剂、浸渍剂及油墨等制品对木器、石料、混凝土、纸张、织物及金属制件等进行高质量加工和高光泽涂装。纳米聚合物乳液所形成的涂膜具有极好的透明性，可作金属等材料表面透明保护清漆；可制成具有高透明性、光泽性和滑爽性的抛光材料；可作透明材料的填料，以改善其平滑性和光泽性；可与常规乳液进行复配使用，由于纳米乳液可渗入大尺寸乳胶粒所不能及的空隙和毛细孔道内部，并可填充于大乳胶粒之间的空隙中，可以显著提高乳胶膜的强度、附着力、平滑性和光泽性。

本发明的有机硅—丙烯酸酯纳米乳液，由阻碍乳液聚合方法获得，其丙烯酸酯单体组分和有机硅氧烷单体组分为：——C1～C10的丙烯酸烷基酯，用量为单体总量的30～50％质量；——C1～C10的甲基丙烯酸烷基酯，用量为单体总量的20～40％质量；——C2～C10的丙烯酸羟烷基酯，用量为单体总量的2～10％质量；——C3～C6的烯基羧酸交联单体，用量为单体总量的2～10％质量；——乙烯基芳香族化合物，用量为单体总量的10～50％质量；——乙烯基多官能团有机硅氧烷功能单体，用量为单体总量的1～10％。

所述C1～C10的丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯其中一种或两种以上混合物。

所述C1～C10的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯其中一种或两种以上混合物。

所述C2～C10的丙烯酸羟烷基酯是丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-3-羟基丙酯、丙烯酸-2-羟基丁酯、丙烯酸-5-羟基戊酯、丙烯酸-6-羟基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯其中一种或两种以上混合物。

所述C3～C6的烯基羧酸交联单体为丙烯酸、甲基丙烯酸丙酯或其混合物。

所述乙烯基芳香族化合物为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-氯代苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯、3、4-二甲基苯乙烯其中一种或两种以上混合物。