[发明专利]一种聚硅氧烷微乳液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于聚硅氧烷乳液领域，特别涉及一种耐电解质、高固含量的聚硅氧烷微乳液及其制备方法和应用。

背景技术

聚硅氧烷的主链由-Si-O-键构成，硅原子的其他键与其他各种有机基团相连，所以，聚硅氧烷既含有机基团，又含有无机结构，这种特殊的组成和分子结构，使它集有机物与无机物的特性于一身，呈现出很强的疏水性、良好的柔软度、低表面张力、低玻璃化温度、极佳的透气性、防潮，脱模性、耐高低温、耐老化、以及生理惰性等特点。聚硅氧烷乳液作为聚硅氧烷最重要的产品之一，由聚硅氧烷、水和乳化剂组成，其独特的性能和特点，在纺织、皮革、化妆品、医药和建筑等领域具有广阔的应用前景。

目前聚硅氧烷乳液的制备方法主要有两种：机械乳化法和乳液聚合法。机械乳化法是先通过本体聚合制成有机硅聚合物，然后再与乳化剂和水等经剪切分散制成有机硅乳液，故存在高摩尔质量有机硅聚合物难以乳化且乳液稳定性差等缺陷；乳液聚合法是将有机硅单体、乳化剂、催化剂和水等原料在一定的条件下通过乳液聚合制成有机硅乳液，因此具有对设备要求简单、操作方便、耗时短、乳液稳定性好等优点，故而乳液聚合法成为最常用的制备聚硅氧烷乳液的方法。在乳液聚合中，根据单体液滴粒径的大小，可以分为常规乳液聚合，细乳液聚合以及微乳液聚合，微乳液聚合是依靠大量特殊的表面活性剂或混合物使得油/水界面张力接近于零的自发形成的热力学稳定状态，在微乳液中，由于体系内含有大量乳化剂，单体液滴的粒径尺寸极小（10～100nm），远小于传统液滴的尺寸（1～10μm），与常规乳液聚合中增溶胶束的尺寸（40～50nm）相当，微乳液聚合的最终产物颗粒很小，一般在5～100nm，且体系呈透明或半透明或微蓝色，微乳液相对于其他乳液聚合有着独特的优点：（1）可得到粒径在20～50nm之间热力学稳定的胶乳；（2）微乳液聚合物颗粒为寡链高分子；（3）微乳液聚合物的形态和结构都相当规整，可通过调节微乳体系的结构制得孔径大小均匀的多孔性聚合物；（4）具有良好的附着力，良好的耐溶剂性、耐侯性；（5）微乳液聚合物具有较低的密度和较高的玻璃化温度；（6）聚合物微乳液润湿性好、渗透性好、成膜性优异；（7）表面张力小，有极好的光泽性、黏合性、渗透性、润滑性、流平性和流变性。但由于微乳液的单体含量低、乳化剂含量高，且对于电解质的稳定性较差，容易产生凝胶，而使有机硅微乳液在应用方面受到一定的限制。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种耐电解质、高固含量的聚硅氧烷微乳液的制备方法。该制备方法使用复合表面活性剂提高乳液体系的稳定性，且制备过程中不使用金属催化剂，使乳液更环保安全。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的耐电解质、高固含量的聚硅氧烷微乳液。

本发明再一目的在于提供上述耐电解质、高固含量的聚硅氧烷微乳液在纺织、皮革、化妆品、医药和建筑工业中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种耐电解质、高固含聚硅氧烷微乳液的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备硅氧烷单体预乳液：将复合表面活性剂溶于水中，加入部分有机硅氧烷单体，剪切乳化，高压均质，得到硅氧烷单体预乳液；

（2）制备聚硅氧烷微乳液：往步骤（1）的硅氧烷单体预乳液中加入电解质，加热搅拌，加入催化剂恒温反应；再逐滴滴加剩余的有机硅氧烷单体，持续反应，冷却至室温，中和至中性，得到耐电解质、高固含聚硅氧烷微乳液。

步骤（1）所用复合表面活性剂、有机硅氧烷单体和水的质量比为（2～10）:（10～30）:（70～100）。

步骤（2）所用硅氧烷单体预乳液、电解质、催化剂和有机硅氧烷单体的质量比为（82～140）:（2～8）:（0.5～2）:（20～50）。

优选的，步骤（1）中所述的复合表面活性剂为阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂中的至少一种与非离子表面活性剂中的至少一种进行复配。

优选的，所述的阳离子表面活性剂包括烷基三甲基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐、苄基烷基二甲基季铵盐、单烷基季铵盐、烷基聚氧乙烯基甲基季铵盐、N-烷基二乙醇胺盐、聚乙烯多胺盐、吡啶盐、咪唑啉和吗啉中的至少一种，其中烷基为C12～C18的长链烷基。