[发明专利]一种改性纳米二氧化硅及采用该改性纳米二氧化硅的有机无机杂化聚丙烯酸酯乳液

说明书

本发明涉及一种改性纳米二氧化硅及采用该改性纳米二氧化硅的有机无机杂化聚丙烯酸酯乳液。该改性纳米二氧化硅包括以纳米二氧化硅100份、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷0.2‑2份、乙醇4‑40份、双丙酮丙烯酰胺0.2‑2份、溶剂1000份。本发明解决了现有技术中采用纳米二氧化硅制备有机无机杂化聚丙烯酸酯乳液中纳米二氧化硅和聚丙烯酸酯相容性问题，通过对纳米二氧化硅表面进行改性，引入具有反应活性的双丙酮基团，该基团在乳液聚合过程中和储存过程中能保持稳定，在杂化乳液固化成膜过程中能参与固化交联反应，通过化学键将纳米二氧化硅和聚丙烯酸酯连接起来，达到提高纳米二氧化硅和聚丙烯酸酯间相容性目的。

技术领域

本发明涉及一种改性纳米二氧化硅及采用该改性纳米二氧化硅的有机无机杂化聚丙烯酸酯乳液，属于水性高分子材料合成领域。

背景技术

聚丙烯酸酯树脂具有优良的耐候性、耐水性、耐化学品性和光泽度高、保光性好等优点。聚丙烯酸酯树脂作为涂料、粘合剂等材料在使用时一般都是在液体状态下进行施工，溶剂型聚丙烯酸酯树脂因在使用时要排放大量溶剂对环境存在较大影响，水性聚丙烯酸酯树脂因具有挥发性有机物（VOC）排放少、价格低、使用安全、环保等优点，已成为当前发展的主要方向。

水性聚丙烯酸酯树脂单独使用时性能受到一定局限，因而往往在使用中需要对树脂进行改性。有机-无机纳米杂化材料是由有机相和无机相构成的一种均匀多相材料，其中至少有一相的尺寸或者有一个维度在纳米数量级。这种材料不同于传统的有机相-无机相填料体系, 并不是有机相与无机相的简单加合，而是有机相和无机相在纳米至亚微米级甚至分子水平上结合形成，此材料不仅兼具有机材料的成膜性好、透明性好的特点，又具有无机材料的高硬度等优点，因而使有机-无机杂化材料更多领域具有广阔的应用前景。

采用纳米二氧化硅改性聚丙烯酸酯是制备聚丙烯酸酯/无机杂化材料的一种方法，由于未改性的纳米二氧化硅容易团聚，而且未改性的纳米二氧化硅和聚丙烯酸酯树脂间的界面结合力较差，影响材料的综合性能，因而一般在使用时需对纳米二氧化硅进行表面改性，而纳米二氧化硅和聚丙烯酸酯间的结合力及结构规整性的好坏对最终得到的聚丙烯酸酯/纳米二氧化硅杂化材料的稳定性及力学性能起到重要作用。

国家知识产权局于2010.12.1公开了一件公开号为CN101899128A，名称为“中空纳米二氧化硅微球改性的聚丙烯酸酯核壳结构复合乳液及薄膜”的发明，文中提到硅烷偶联剂中Y为与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，未提具体基团。

国家知识产权局于2011.4.27公开了一件公开号为CN102030873A，名称为“一种纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法”的发明；国家知识产权局于2012.11.7公开了一件公开号为CN102766241A，名称为“一种核壳结构纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯乳液及其制备方法”的发明；国家知识产权局于2015.11.18公开了一件公开号为CN105061700A，名称为“纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯有机无机杂化水分散性树脂及其制备方法”的发明。上述三件文献中提到硅烷偶联剂为带双键基团的硅烷偶联剂。

上述四件专利文献的技术方案只是采用硅烷偶联剂进行改性，改性后的纳米二氧化硅表面是偶联剂的残留基团。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中采用纳米二氧化硅制备有机无机杂化聚丙烯酸酯乳液中纳米二氧化硅和聚丙烯酸酯相容性问题，以及分散均匀性和稳定性的问题，提供一种改性纳米二氧化硅，采用该改性纳米二氧化硅制备的有机无机杂化聚丙烯酸酯乳液中，纳米二氧化硅和聚丙烯酸酯间相容性得到了提高，且纳米二氧化硅在制备得到的聚丙烯酸酯乳液中的分散均匀性和稳定性得到提高。

为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：

一种改性纳米二氧化硅，其特征在于：包括以下按照重量份数计的原料：

纳米二氧化硅100份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-2份、乙醇4-40份、双丙酮丙烯酰胺0.2-2份、溶剂1000份。