[发明专利]水性硅烷化聚合物乳液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定的硅烷化聚合物乳液。更具体地，本发明涉及一种水性硅烷化聚合物乳液，它包含硅烷化聚合物；水；可水解的硅烷化合物；非必需的纳米二氧化硅；和非必需的乳化剂。本发明还涉及所述水性硅烷化聚合物乳液的制备方法和应用。本发明的乳液可以作为原料应用于涂料、胶粘剂、密封胶、油墨、脱模剂、护肤品、清洗剂等领域。

背景技术

硅烷化聚合物，例如链端和、或侧链含硅烃氧基的聚合物由于带有可反应的硅烃氧基团，与空气中的水反应自交联固化或与固化剂反应可以得到交联聚合物，该交联聚合物具有优异的性能，广泛应用于胶粘剂、密封胶、涂料、油墨、护肤品、清洗剂等领域。但其应用时大多以有机溶剂为载体，随着对挥发性有机物含量控制的日益严格，希望制备上述聚合物的水性乳液。

对于不溶于水的聚合物，现有技术中的一种方法是常采用“后乳化”方法制备聚合物水性乳液，即在高速剪切速率下，将已制备好的聚合物分散在水中制备聚合物水性乳液，乳化剂以亲油基吸附在聚合物液滴表面，亲水基伸向水中，以电荷相斥或空间屏蔽来阻碍聚合物乳液粒子的相互靠近和重新聚结。如专利U.S.Patent Nos.6713558和6831128介绍了一种高固含量硅烷化粘弹聚合物乳液，采用硅烷化聚丁二烯聚合物、增塑剂、表面活性剂、低分子量酸、水制备固含量75％以上、平均粒径小于5μm的聚合物水乳液。但由于聚合物粘度一般较高，须加入大量的乳化剂、低分子量增塑剂或共溶剂才能得到聚合物水乳液，由于乳化剂或增塑剂大都为低分子量化合物，大量加入到聚合物中会影响交联聚合物的性能，而共溶剂的加入则增加了乳液中挥发性有机化合物含量，不利于环境保护，并且采用此类方法得到的水性聚合物乳液乳胶粒子形状不规则，粒度分布较宽，容易产生相分离，乳液稳定性差。

另一种方法是在聚合物分子上引入亲水性基团后通过“自乳化”而成。如专利U.S.Patent No.5466729介绍了一种带有硅烷化环氧树脂的水分散体，这种硅烷化环氧树脂是采用含有可水解基团和仲胺基团的硅烷与环氧树脂反应得到的，在高速剪切速率下直接制备成水分散液，可用于金属涂料和玻璃粘结剂。化学改性法制备的水性聚合物乳液中分散相粒子的尺寸很小，约为几十到几百纳米，但制备步骤不易控制，产品成本较高，并且由于采用此类方法制备的水性聚合物乳液中聚合物的分子结构已发生变化，对产品性能有一定影响。

专利CN1140186A则介绍了一种能够通过缩合、加成或自由基反应交联的高粘度聚硅氧烷分散体。硅烷化聚合物中加入表面活性剂和少量的水制备成固含量大于75重量％的凝胶。该聚硅氧烷含水分散体可加入一定量的硅烷进行固化，加入的硅烷起固化剂和交联剂的作用。不同于乳液，高固体分凝胶在一些需要流动性流体的场合无法使用。

专利CN200510133811.X则介绍了一种稳定的硅烷化聚合物乳液及其制备方法，利用纳米二氧化硅表面羟基和硅烷化聚合物分子链上的反应性基团相互作用，通过后乳化工艺，只需添加少量或不用表面活性剂即可制备稳定的硅烷化聚合物乳液，纳米二氧化硅的加入还可提高乳液成膜后的机械强度。但有些硅烷化聚合物在制备乳液过程中，不希望添加无机粒子到乳液中。

因此，仍需要提供稳定的硅烷化聚合物乳液。

本发明采用硅烷化合物单独作用制备稳定的硅烷化聚合物，或据需要可以加入纳米二氧化硅与硅烷化合物协同作用制得。利用上述聚合物与硅烷或聚合物与硅烷、纳米二氧化硅在水中形成的硅羟基的电荷和键合作用得到稳定的硅烷化聚合物乳液。硅烷化合物单独或硅烷化合物和纳米二氧化硅协同作用于乳液中起表面活性剂和稳定剂的作用，在失去水分的固化过程中又逐渐起到固化剂和交联剂的作用。

发明概述

因此，本发明提供一种水性硅烷化聚合物乳液，它只需使用少量或不用表面活性剂即可形成稳定的乳液，并且水分挥发固化后形成性能优异的交联弹性膜。所述乳液可以是一种低挥发性有机化合物(VOC)乳液。

本发明还提供一种工艺简单、灵活多样、并且容易操作的制备所述稳定的水性硅烷化聚合物乳液的方法。

本发明还提供一种利用硅烷化合物制备稳定的水性硅烷化聚合物乳液的方法。

本发明还提供一种利用硅烷化合物和纳米二氧化硅协同作用制备稳定的水性硅烷化聚合物乳液的方法。

本发明还提供一种将纳米二氧化硅均匀分散在硅烷化聚合物乳液中的方法。

本发明还提供所述稳定的硅烷化聚合物乳液作为原料应用于涂料、胶粘剂、密封胶、油墨、脱模剂、护肤品、清洗剂等领域。

附图说明：