[发明专利]一种无皂核壳型硅丙乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无皂硅丙乳液的制备方法。特别涉及一种用于外墙的具有无污染、耐候性、保光性、透气性、防水性、抗沾污和耐磨性特性的无皂硅丙乳液的制备技术。

背景技术

丙烯酸酯乳液以其成膜性好，强度高，粘结性强等优点广泛应用于建筑物内墙、外墙、顶棚及地面涂装用乳胶漆生产。日益发展的建筑乳胶漆已不再满足于现有水准，而是对丙烯酸酯乳液提出了无污染、超耐久和多功能性要求，以保护生态环境，继续提高漆膜的外观及内在质量。有机硅树脂是以硅氧烷键为主键，其键能：452.5KJ/mol，最显著的两个基本性能是：高耐氧化性和低表面能，使其在应用中表现出特殊的耐候性、保光性、透气性、防水性、抗沾污和耐磨性。但纯有机硅树脂成本高，漆膜交联温度高，强度低，限制了其应用。将有机硅引入丙烯酸酯类聚合物，充分发挥二者的优良特性，配制环保型高性能乳胶涂料是近年来建筑漆开发领域的研究热点。

采用乳液聚合方法是制备有机硅改性丙烯酸酯最有前途的方法。常规情况下该法的实现需要乳化剂，虽然乳化剂对乳液的合成和稳定等起着十分重要的作用，但也会使硅丙乳液涂料在光泽、耐水性、耐候性、丰满度等方面不如同类溶剂型涂料。

如何在无乳化剂下合成硅丙乳液，解决硅丙乳液存在的这些问题，使硅丙乳液的应用得到进一步扩大，是硅丙乳液合成中的一个重要问题。

无皂乳液聚合就是指在聚合反应时不加乳化剂或仅加入微量乳化剂来进行乳液聚合。与传统乳液相比，无皂乳液具有表面洁净，均一分散的特点，大大提高了聚合物的耐水性、光学、电学和热学性能，且对环境无污染。如果需要固体聚合物，仅需将乳液脱水，工序简单，成本低，这些优点是传统乳液望尘莫及的。因此，无皂乳液在光学、医学、建筑、电力等领域得到广泛应用。

与传统的乳液聚合法相比，无皂乳液聚合的特点主要在于胶粒的形成机理及其稳定的条件完全不同。在无皂乳液聚合体系中没有或仅有极少部分乳化剂的存在，胶粒主要通过结合在聚合物链或其端基上的粒子基团、亲水基团等而得以稳定的。中国专利200410027970以烷基乙烯基磺酸钠为反应性乳化剂，介绍了一种无皂硅丙乳液的制备方法，该方法采用混合加料法。中国专利03115355利用反应性乳化剂，公开了一种无皂纳米级核壳型硅丙乳液的制备方法，该乳液制备的乳胶漆在耐候性、耐紫外光照射性能等方面优于一般乳化剂得到的乳液，但该方法是用有机硅单体与丙烯酸酯单体共聚，而根据文献介绍，在硅丙共聚乳液中，只有有机硅具有一定链长其优越性才能充分发挥。

发明内容

本发明公开了一种无皂核壳型硅丙乳液的制备方法，本发明的产物具有无污染、耐候性、保光性、透气性、防水性、抗沾污和耐磨性等特性。

本发明的目的在于提供一种无皂核壳型硅丙乳液的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现，包括步骤：

1)制备有机硅混合物：将等质量的八甲基环四硅氧烷和八乙烯基环四硅氧烷及这两者总质量0.6％的催化剂置于充分干燥的反应容器内，搅拌下升温，在100-110℃恒温反应，至反应容器内液体粘度达到9.6泊时停止反应，冷却至室温，用HCl调成中性，得有机硅中间体。加入与所得有机硅中间体等量的硅烷偶联剂，混合，得有机硅混合物；

2)制备无皂硅丙乳液：

按下列质量比取各物质：丙烯酸酯单体∶过硫酸盐∶无离子水∶有机硅混合物∶功能单体＝100∶0.4∶120∶5-15∶0.3～0.5；或丙烯酸酯∶过硫酸盐∶无离子水∶有机硅混合物∶反应性乳化剂＝100∶0.4∶120∶5-15∶1～5；

用无离子水将过硫酸盐配成质量浓度为4～8％的水溶液；在反应釜中加入配制过硫酸盐水溶液后所余无离子水和反应性乳化剂或功能单体，搅拌溶解，升温至75-82℃，匀速同时滴入总质量1/4的丙烯酸酯单体和总体积1/4的过硫酸盐水溶液，用时30分钟；等待蓝光出现；待蓝光出现后滴加步骤1)所得有机硅混合物和总体积1/4的过硫酸盐水溶液，1.5小时滴完；再同时加入总质量3/4的丙烯酸酯单体和总体积1/2的过硫酸盐水溶液，1.5小时滴完；于78℃保温1小时；自然冷却至室温，调pH值至8，用纱布过滤出料。

除上述技术方案外，本发明还可以通过下面的技术方案实现，包括步骤：