[发明专利]一种室温制备有机硅改性苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚乳液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室温制备有机硅改性苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚乳液的方法，具体涉及乙烯基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯乳液。

背景技术

纯苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚乳液具有优异的耐候性和保色性，应用于涂料、胶粘剂和织物处理剂等，但同时也存在耐水性、耐热性、耐沾污性差，热脆冷粘的缺陷，影响了其广泛应用，研究人员考虑将有机硅氧烷良好的耐候性、耐污性、柔韧性特点与纯苯丙乳液相结合制备硅丙乳液，可兼具两者的优异性能，克服了其耐水性、耐热性的缺点，常用于外墙涂料和竹制品中。

在乳液中引入有机硅，采用有机硅氧烷单体共聚合是近几年来研究的热点之一。周新华等在50℃下合成了乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)改性的丙烯酸酯乳液，在外墙涂料中得到了较好的应用；陈孝飞等在60℃左右制备了乙烯基硅氧烷改性的苯丙乳液；高世萍等在70℃左右制备了有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯的三元共聚乳液。现有报道的有机硅氧烷单体共聚合法改性苯丙乳液多在高温下进行，此时，有机硅氧烷在高温下容易水解，乳液共聚时不稳定，对乳液粒径及粒径分布影响较大，这在一定程度上限制了有机硅氧烷的加入量，如张庆轩^[8]等在60℃左右加入约4.0％(占质量分数)乙烯基三乙氧基硅烷乳液共聚得到了改性的丙烯酸酯乳液，严微等在50℃下加入10％(同上)VTES得到了VTES/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯的三元共聚乳液。在室温下制备高硅含量的硅丙乳液报道较少。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种室温制备有机硅改性苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚乳液的方法，在室温下用乳液聚合法制备了稳定性较好的高有机硅氧烷和St(苯乙烯)和MMA(甲基丙烯酸甲酯)的三元共聚乳液，并去定了三元共聚乳液制备的工艺条件，考察了最优条件下的乳液稳定性，并对三元共聚乳液涂膜的热稳定性进行了研究。

技术方案

一种室温制备有机硅改性苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚乳液的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在装有电动搅拌器、冷凝管及温度计的容器中，加入质量份数5份～6份苯乙烯、5份～8份甲基丙烯酸甲酯、2份～3.5份含有不饱和键的有机硅氧烷单体；

步骤2：在N₂保护、搅拌的条件下，在50min～60min中将水相滴加到步骤1的物质中，所述的水相为100份～110份水、2.0～2.5份聚乙二醇辛基苯基醚和0.5份～1.0份亚硫酸氢钠；

步骤3：搅拌30min～50min后，加入氧化剂过氧化氢二异丙苯0.2份～0.5份搅拌5～10min，将还原剂相在50min～60min滴加完毕，然后在室温下保温6小时得到有机硅改性苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚乳液；所述的还原剂相为5份～6份水、0.05份～0.08份硫酸亚铁0.1份～0.2份偏重亚硫酸钠和0.14份～0.2份乙二胺四乙酸钠。

所述步骤1中的含有不饱和键的有机硅氧烷单体为：乙烯类硅氧烷或甲基丙烯酸酯类硅氧烷中的一种或多种。

所述乙烯类硅氧烷为：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷低聚物一种或多种。

所述甲基丙烯酸酯类硅氧烷为：γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷或三(三甲基硅氧基)甲基丙烯酰氧基丙基硅烷中的一种或多种。

有益效果

本发明提出的室温制备有机硅改性苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚乳液的方法，相比现有技术的优点在于：在室温下制备高硅含量硅丙复合乳液，避免在高温下制备时出现乳液失稳现象；在室温条件下，有机硅烷水解慢，可以在一定程度上控制有机硅烷水解的速率，提高有机硅烷的加入量，从而制备出高硅含量硅丙复合乳液。

该方法直接将有机硅烷与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯共聚得到有机硅烷改性的苯丙乳液，加入单体质量份数为21.3％的有机硅烷，可得到硅含量(以二氧化硅计)为14.3％(共聚物中质量百分数)，复合乳液粒径为79.32nm，粒径分布为19nm的共聚乳液。红外光谱结构表征证明了三元共聚产物的生成。

附图说明

图1：聚合物的红外光谱图

图2：聚合物烧后灰分红外光谱图

图3：不同引发剂对乳液粒径分布的影响

图4：VTES/St/MMA共聚乳液Ca²⁺稳定性随时间变化的关系图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：