[发明专利]一种酸性硅溶胶原位改性丙烯酸酯乳液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及种酸性硅溶胶原位改性丙烯酸酯乳液的方法，尤其是一种用纳米二氧化硅经过原位/种子乳液聚合工艺合成的水性可热交联的丙烯酸酯乳液的制备方法。

背景技术

传统的物理共混是将纳米二氧化硅直接在乳液中进行分散混合而得到的一类复合材料，由于有机相和无机相相容性较差，所以纳米二氧化硅粒子在有机体中很难得到均匀分散，还存在着丙烯酸酯与纳米材料粒子间界面亲和性差及贮存稳定性差等问题。后来的技术为了使二氧化硅与丙烯酸树脂有良好的相容性，通常先对纳米二氧化硅进行表面改性，一般是利用其羟基官能团的酯化或缩合反应进行的。例如一种硅溶胶与丙烯酸酯复合乳液，其特征在于复合乳液中分散有纳米二氧化硅的无机相，其中纳米二氧化硅占丙烯酸酯单体质量的比例在0.1%-5%，并且所用的纳米二氧化硅是经过表面处理过的，纳米二氧化硅改性所用的有机硅含量对乳液的稳定性及机械强度也产生了很大影响，详见公开号为CN1654533的“纳米二氧化硅/丙烯酸酯复合乳液及其制备方法”。公开号为CN102030873A的“一种纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法 ”，详细介绍了纳米二氧化硅的改性方法，主要是正硅酸乙酯在室温条件下用乳化剂、硅烷偶联剂及单体，在用盐酸调节的酸性水溶液中反应8-24小时得到，但其方法存在着纳米二氧化硅“二次团聚”的问题，影响乳液聚合的正常进行和乳液的稳定性。用的比较多的是原位乳液聚合，例如公开号为CN 1908022的“一种无机纳米粒子改性室温自交联丙烯酸酯乳液的制备方法”，阐述了用正硅酸乙酯在乙醇中制备好纳米二氧化硅后用有机硅改性，然后再将其分散在丙烯酸酯单体中进行原位乳液聚合从而制得纳米二氧化硅改性的丙烯酸酯乳液，采用原位乳液聚合的方法可以使纳米二氧化硅在聚合物中均匀分散，在一定程度上提高了聚合物的物理和机械性能，但已有的纳米二氧化硅的改性工艺复杂，改性的纳米二氧化硅用于聚合时也容易“二次团聚”，从而影响了乳液的稳定性和聚合过程的正常进行。公开号为CN1654489的“纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液的制备方法”，阐述了将纳米二氧化硅其分散在苯的衍生物中搅拌并用硅烷偶联剂改性，离心分离后，再用丙酮冲洗，改性过程中用到了有机溶剂，不利于环保，操作也复杂。专利CN101412783的“一种压敏胶粘剂用丙烯酸酯共聚物乳液的制备方法”，发明了一种仅以纳米二氧化硅而无其他可聚合单体的种子乳液，在此基础上梯度加入壳层单体进行聚合，合成了二氧化硅-丙烯酸酯共聚乳液，可以推测二氧化硅中的硅羟基是与丁二酸二异辛酯磺酸钠乳化剂的活性基团羧基发生了作用，使得二氧化硅得到改性，否则由于二氧化硅的高比表面积，二氧化硅会高度自聚，聚合反应难以进行，对乳化剂的要求也比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是使用分散均一且粒径较小的酸性硅溶胶，在简单的工艺流程下，用环保的方式对纳米二氧化硅进行接枝改性，利用原位/种子乳液聚合的方法合成了包覆纳米二氧化硅的丙烯酸酯草莓型或石榴型乳胶粒，并在聚合过程中添加了能产生热交联作用的活性单体，目的是提供了一种酸性硅溶胶原位改性丙烯酸酯乳液的制备方法。

基于上述目的是提供一种酸性硅溶胶原位改性丙烯酸酯乳液的方法，其方法时按下列步骤进行：

（一）硅溶胶改性

在45～55℃下，取100份酸性硅溶胶，用0～80份去离子水稀释后，加入5～25份小分子醇，最后加入1.0～1.5份有机硅氧烷搅拌3小时，得到改性硅溶胶；

（二）丙烯酸乳液合成

（1）种子乳液聚合阶段：取上述步骤（一）中40～85份改性硅溶胶、2～4份乳化剂、16～24份核层单体、30～65份去离子水和0.8份碳酸氢钠，预乳化1小时，制成种子预乳液，然后将其加入反应釜，升温至70～75℃，再加入0.1～0.3份引发剂引发聚合，反应半小时后，升温至80～85℃并保温半小时； 

（2）乳液聚合阶段：将1～3份乳化剂、60～80份壳层单体、0.4～0.6份引发剂和30～50份去离子水加入反应釜，预乳化1小时制成预乳液，在3小时内将其加入种子乳液中，添加总单体量的0.0004份引发剂并保温1小时，降到常温并过滤出料，最后调PH至8～9，制得改性丙烯酸酯乳液。