[发明专利]水性硅树脂乳液及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性硅树脂乳液及其在建筑涂料领域中的应用。

背景技术

质感建筑涂料广泛应用于建筑外墙和外墙的外保温系统。质感涂料的表面通常非常粗糙，在大气环境中，很容易在表面积聚灰尘，从而影响美观效果。水性丙烯酸清漆是常用的质感涂料罩面涂料，但因其是热塑性聚合物，在夏天高温下易变软而沾染灰尘，所以其耐沾污性能并不太好。人们期望在建筑涂料领域有具有一定耐沾污性的其它水性涂料。

为了实现这个目的，一些文献(如“遮盖聚合物的制备及其在水性涂料中的应用”，林晓丹，《涂料工业》，2004年第8期)披露了包含中空聚合物的水性涂料，其具有较好的耐沾污性。但是，中空聚合物本身有遮盖率，添加中空聚合物以后不能得到透明涂膜。

已知一些有机硅树脂在成膜之后能够交联形成热固性高分子化合物。将有机硅树脂添加在水性丙烯酸清漆中，能大大改善产品的耐沾污性、耐水性和耐老化性。硅树脂通常以硅树脂乳液施用，而配制硅树脂乳液最常用的溶剂是低沸点的芳烃溶剂，如甲苯、二甲苯、三甲苯等，这些溶剂通常带有刺激性气味，而且属于有机挥发物，不能满足现在人们对于低VOC，特别是零VOC产品的要求。

US5039724公开了一种水性硅树脂乳液，其中使用低分子量的聚硅氧烷。由于低分子量的聚硅氧烷与硅树脂交联反应缓慢，这种乳液干燥成膜需要较长的固化时间(20天以上)，膜硬度比较低，仍然不能满足实际应用的要求。

发明内容

鉴于上述现有技术状况，本发明的目的是提供一种具有优越耐沾污性且环保安全的水性硅树脂乳液。本发明的发明人在水性硅树脂乳液领域进行了广泛深入的研究，结果发现包含熔点大于30℃的硅树脂和特定醇酯的水性硅树脂乳液可以实现前述目的。本发明的水性硅树脂乳液具有优越耐沾污性且环保安全。本发明人正是基于上述发现完成了本发明。

实现本发明目的的技术方案可以概括如下：

1.一种水性硅树脂乳液，其包含硅树脂和醇酯，其中所述硅树脂的熔点高于30°C且其结构单元通式是R_a(R¹O)_bSiO_(4-(a+b))/2，其中R为C1-C14烃基，R¹为C1-C4烷基或氢，a为0-3，优选0.75-1.5，更优选0.9-1.1；b为0-3，优选0.01-1.1，更优选0.01-0.07；

所述醇酯的化学通式是：

其中R⁴，R⁶相互独立地为C1-C6烷基，优选C3-C6烷基，R⁵为C1-C6亚烷基，优选C3-C6亚烷基；优选醇酯的沸点高于250℃。

2.如第1项所述的水性硅树脂乳液，其中R选自C1-C6烷基和C2-C6烯基，更优选选自甲基、乙基、丙基和乙烯基，最优选选自甲基、乙基和丙基；R¹选自甲基、乙基和丙基，更优选乙基。

3.如第1或2项所述的水性硅树脂乳液，其中硅树脂的重均分子量为5000-15000g/mol且多分散系数为3-5，优选重均分子量为8000-12000g/mol且多分散系数为3.5-4.5。

4.如第1-3项中任一项所述的水性硅树脂乳液，其中醇酯是如下一种或几种的混合物：2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、2,2,4-三乙基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-己二醇单异丁酸酯、2,2,4-三乙基-1,3-己二醇单异丁酸酯和2,4-二甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。

5.如第1-4项中任一项所述的水性硅树脂乳液，其中醇酯的量基于水性硅树脂乳液的总重量为5-20重量%，优选8-15重量%。

6.如第1-5项中任一项所述的水性硅树脂乳液，其包含基于水性硅树脂乳液总重量为0.1-50重量%，优选1-10重量%的乳化剂。

7.如第6项所述的水性硅树脂乳液，其中所述乳化剂为氧化乙烯单元数为3-150的C1-C20烷基聚氧乙烯醚和/或氧化乙烯单元数为150-250的蓖麻油聚氧乙烯醚；优选氧化乙烯单元数为3-150的异构十三醇聚氧乙烯醚和氧化乙烯单元数为150-250的蓖麻油聚氧乙烯醚的混合物；更优选氧化乙烯单元数为3-6的异构十三醇聚氧乙烯醚、氧化乙烯单元数为8-16的异构十三醇聚氧乙烯醚和氧化乙烯单元数为150-250的蓖麻油聚氧乙烯醚的混合物；

并且所述水性硅树脂乳液的粒径范围在100-1000nm之间，D50为100-500nm。