[发明专利]无机纳米粒子改性复合防水乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于外墙水性涂料制备技术领域，具体涉及无机纳米粒子改性复合防水乳液及其制备方法。

背景技术

乳液性能对涂料起着决定性的作用。市场上现存的多种水性涂料已应用于室外装修，其中乳液性能的缺陷使得涂料耐洗刷性差、涂膜附着力差和涂层不致密，导致涂料性能不佳和涂层剥落，墙壁斑驳陆离的现象比比皆是，不但极大地影响美观，而且造成了大量资源浪费、生活环境污染等问题。

为解决涂料的质量问题，研究者们提出了多种解决方案，其中效果比较好的方法是在乳液合成过程中掺杂无机纳米粒子，提高乳液性能。普通纳米粒子加入到防水乳液中可以改善乳液性能，但是由于无机粒子和有机高分子之间相容性的限制，普遍存在稳定性差、耐沾污性差、乳液褪色、不稳定等缺点，这些在一定程度上限制了防水乳液的应用。中国专利CN1424353A加入未改性的纳米SiO₂、TiO₂、ZnO、CaCO₃ 等无机相，采用反相乳液聚合/乳液聚合两步聚合法制备硅丙乳液。中国专利CN101967257A采用硅烷偶联剂和油酸混合物对无机纳米粒子改性，进而制备了无机纳米粒子改性纯丙乳液。中国专利CN1394888A采用原位纳米复合硅丙乳液的制备方法，以纳米级纯丙乳液为核，以有机硅单体和（甲基）丙烯酸单体混合物为壳，在水介质中合成复合乳液。上述专利公开的乳液制备方法虽提高了乳液的耐老化性，防水性能以及纳米粒子在乳液中的稳定性，但是忽略了乳液的耐磨性和自洁性。

发明内容

本发明针对现存乳液防水、耐磨、稳定、自洁性能所存在的问题，提出一种无机纳米粒子改性复合防水乳液及其制备方法。

本发明所提供的无机纳米粒子改性复合防水乳液的组成及质量百分比如下：

丙烯酸                              2～3%

           甲基丙烯酸甲酯                      15～20%

           丙烯酸丁酯                          12～16%

             其它单体                            1～3%

          改性纳米粒子混合物                  2.4～4.8%

复合乳化剂                          1.5～3%

引发剂                          0.4～0.8%

            有机硅单体                        2.4～4.8%

pH调节剂                           适量

去离子水                           45～55%

缓冲剂                           0.3～0.7%

本发明所提供的无机纳米粒子改性复合防水乳液的制备步骤具体如下：

1、制备改性纳米粒子混合物：

取一定质量的纳米粒子溶于乙醇-水（体积比为1:1）的混合溶液中，超声1～1.5h，得均匀纳米粒子分散液，将纳米粒子分散液转移到带冷凝管的三口烧瓶中，磁力搅拌下升温至80～90℃，用冰醋酸调节pH值为3～4，向三口烧瓶中滴加硅烷偶联剂（纳米粒子与硅烷偶联剂的摩尔比为1:（8～10）），反应2h～2.5h，反应结束后，抽滤，用乙醇洗至滤液澄清，洗涤后将产物置于80～85℃的真空干燥箱中烘干8～12h，研磨得到改性纳米粒子混合物。

2、制备无机纳米粒子改性复合防水乳液：

A：将一定量的改性纳米粒子分散到丙烯酸类单体混合物中，先机械搅拌0.5h，再超声1～2h，备用；

B：在装有温度计、回流冷凝管、搅拌器和滴液装置的四口烧瓶中加入一定量去离子水，调节水浴温度为40～50℃，向反应器中加入全部乳化剂、2/3引发剂和一定量缓冲剂，溶解后滴加1/2有机硅单体，将水浴升温至80～90℃；滴加步骤A得到的单体混合物，在3～4h内滴加完毕，随后加入剩余的有机硅单体和引发剂，80～90℃水浴中继续反应1～1.5h；将乳液自然冷却至40～50℃，加入pH调节剂，调节乳液pH为8～9，搅拌1h后出料得到无机纳米粒子改性复合防水乳液。