[发明专利]水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法

说明书

本发明具体涉及一种水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法，属于改性硅溶胶技术领域。该水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法的步骤如下：称取硅溶胶，滴加一定量的pH调节剂，调节至所需pH，于不同温度下加入不同质量的硅烷偶联剂，搅拌反应，待反应结束，加入不同比例的水性聚碳酸酯，高速搅拌，即得所述水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液。本发明制得的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液具有优异的综合性能，涂层硬度可达到7H，硬度得到显著提升；涂层附着力为0级；耐划伤负载量高达800g，耐磨性最佳质量损耗为12.8mg，耐划伤性和耐磨性性能均得到良好改善，提高了产品的实际应用性能。

技术领域

本发明属于改性硅溶胶技术领域，具体涉及一种水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法。

背景技术

硅溶胶具有诸多优点，如其分散性、透气性、粘结性、耐火性、耐磨性、绝热性、表面性都比较好。由于其表面含有很多的硅羟基，所以反应性非常好。纳米SiO₂具有一定光催化活性，以及较好的具有对低波长紫外线的吸收性能，和对高波长红外线的反射性能。并且纳米SiO₂分子中存在着大量的不饱和键和羟基，容易与有机聚合物中一些基团发生键合反应，可明显改善聚合物的透气性和热稳定性。又因为溶胶粒子表面上缺少配位，表面活性非常高，能在一定程度上吸附颜料以及填料等微粒子，能有效的降低因为紫外光映照而导致的色素减弱，漆膜的粉化降低。在涂料中加入，能显著的提高涂料的触变性，能有效的预防涂料的流挂，提升施工效果，特别是增强了漆膜的疏水性，极大的提高了涂料的耐脏性，自行清洁的能力非常强。漆膜干燥过程中，硅溶胶中的SiO₂粒子分散形成Si-O-Si的网络结构，可提高漆膜的透气性、耐老化性等性能。因此硅溶胶被广泛应用于涂料行业、化工行业、冶金行业、食品卫生行业，还被用来制作耐火绝热材料。

目前，制造微粒硅溶胶的方法有以下二种：利用离子交换的方法对硅酸盐溶液进行处理，或者直接使用酸对硅酸盐中的部分或者所有的Na₂O进行中和。上述两种方法均是让SiO₂聚合进行化学反应产生硅酸连接成直径为1-3nm的粒子，通过一定的化学方式让它趋于稳定，从而预防其继续生长或者凝胶。“硅化学”中使用比较直观化的图对该过程进行了细致的介绍。相关资料表明，由于硅酸发生的聚合反应，会非常迅速的产生1-2nm的聚硅酸粒子。过一段时间之后，这些粒子连接紧密，继而产生三维的微粒网络结构。使用这种方式制备的微粒胶比面积大约为1200m²/g，相比传统胶体来说，是其2-2.5倍。但是采用以上二种方式制备的硅溶胶的稳定性较差，还有相当低的浓度。由于纳米微粒有非常小的粒径，也有非常大的比表面积，而且其表面原子的表面活性比较强，在制备、存储以及应用的过程中会非常容易的就会发生团聚现象。因此，目前现有的改性硅溶胶乳液的方法主要存在以下不足：第一：制得的硅溶胶的稳定性差；第二：硅溶胶的浓度较低；第三：容易发生团聚。

因此对SiO₂进行表面改性是非常必要的，以确保其储存时不发生其他化学变化，并可提升其与基体间的分散性以及相容性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液及其制备方法，该方法制备的水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液稳定性好，不易团聚。

本发明采用如下技术方案：

水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液的制备方法，步骤如下：称取硅溶胶，滴加一定量的pH调节剂，调节至所需pH，于不同温度下加入不同质量的硅烷偶联剂，搅拌反应，待反应结束，加入不同比例的水性聚碳酸酯，高速搅拌，即得所述水性聚碳酸酯改性硅溶胶乳液。

更进一步地，所述硅烷偶联剂与硅溶胶的质量比为0.3～3：100。

更进一步地，所述硅溶胶与聚碳酸酯的质量比为2～3︰2～7。

更进一步地，所述pH为6-12。