[发明专利]含羟基的苯丙聚合物/SiO2杂化乳液及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了含羟基的苯丙聚合物/SiO₂杂化乳液及其制备方法与应用；以质量百分比计，该杂化乳液的原料组分组成为：阴离子乳化剂0.1‐1.0％，非离子乳化剂0.2‐2.0％，NaHCO₃0.1‐0.3％,引发剂0.1‐0.5％；硬单体20‐35％；软单体2‐10％；含羟基功能性单体1‐4％；硅溶胶25‑40％；其余为去离子水；本发明采用半连续种子乳液聚合工艺，合成含硅溶胶和羟基的丙烯酸酯‐苯乙烯共聚物乳液，制备高性能PSE/SiO₂杂化乳液。本发明制备的PSE/SiO₂杂化乳液液具有贮存稳定性好，涂膜含硅量高、硬度高、涂膜表面平整、热稳定性好和耐化学品优异的特点。

技术领域

本发明涉及一种杂化乳液，特别是涉及一种含羟基的苯丙聚合物/SiO₂杂化乳液及其制备方法。本发明还涉及含羟基的苯丙聚合物/SiO₂杂化乳液在水性木器涂料中的应用。

背景技术

苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液(简称苯丙乳液)具有良好的抗污性、生产成本低和性价比较高的优点，在胶粘剂、造纸施胶剂及涂料等领域应用广泛。但其胶膜存在耐水性差和“热粘冷脆”等缺陷,限制了其应用。有机-无机杂化改性是弥补聚合物缺陷的有效方法之一，而Sol-Gel法与共混法是制备有机/无机杂化材料常用的方法。其中Sol-Gel法的有机相和无机相间可通过含有双键的硅烷偶联剂“架桥”形成共价键，保证无机颗粒在有机组分中的均匀分散等优点，但是无机组分主要来自前驱体的水解、缩合，含量较低，杂合涂膜性能有待提高；共混法中无机组分与有机组分两相间物理或者化学作用不够，无机纳米粒子在聚合物乳液中易团聚，在成膜过程中容易出现相分离导致膜的透明度下降；如果能够改善两相间的相互作用力，保证纳米粒子的分散稳定性，将大大提高杂化体系的性能。

中国专利CN103059188A报道了一种含二氧化硅的复合苯丙乳液的制备方法，采用原位溶胶凝胶法制得在单体中分散均匀、粒子形态和粒径可控的纳米SiO₂粒子，然后采用复配型乳化剂制得苯丙预乳液，制备含SiO₂粒子的种子乳液，最后采用种子乳液聚合方法制备复合苯丙聚合物乳液。该方法可避免在传统的无机/有机复合乳液中，无机纳米粒子易于团聚，与聚合物相容性差，聚合物乳液不稳定，聚合过程中容易出现乳胶束的定向凝聚、产生残渣的问题，有效地保证了二氧化硅在聚合物乳液中均匀稳定的分散。但其涂膜在无机硅含量、硬度、耐水/耐化学介质性等方面仍存在不足。目前，有机/无机杂化乳液普遍存在以下问题：(1)无机粒子易团聚，粒子在聚合物中分布不均；(2)固含量低；(3)粒子表面改性过程复杂，改性后再分散困难。

发明内容

本发明针对当前苯丙乳液/SiO₂杂合材料中存在的问题，提供了一种提高了无机组分在杂化体系中含量，改善了纳米粒子在杂化乳液和涂膜中的分散性和乳液的贮存稳定性及增强有机和无机两相间相容性的含羟基的苯丙聚合物/SiO2杂化乳液及其制备方法。

本发明另一目的在于提供所述含羟基的苯丙聚合物/SiO2杂化乳液在水性木器涂料中的应用。

本发明利用聚合物链上的‐OH基团与硅溶胶表面的Si‐OH基团形成分子间氢键作用使无机硅溶胶颗粒在杂化体系分散稳定；在成膜过程中，硅溶胶表面的Si‐OH与聚合物链上的‐OH 发生溶胶‐凝胶反应，形成Si‐O‐Si交联键并均匀嵌入到苯丙组分，从而提高涂膜的耐化学品性能和硬度。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种含羟基的苯丙聚合物/SiO₂杂化乳液的制备方法，以质量百分比计，其原料组分组成为：阴离子乳化剂0.1‐1.0％，非离子乳化剂0.2‐2.0％，NaHCO₃0.1‐0.3％,引发剂0.1‐0.5％；硬单体20‐35％；软单体2‐10％；含羟基功能性单体1‐4％；硅溶胶25-40％；其余为去离子水；