[发明专利]硅丙乳液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硅丙乳液及其制备方法，其中硅丙乳液，由硅烷偶联剂对丙烯酸酯乳液改性而得，丙烯酸酯乳液由丙烯酸烷基酯、羧酸类单体和经不饱和度大于1的化合物改性而得的丙烯酸酯聚合而成，其乳胶粒为“核层‑中间层‑壳层”结构，硅烷偶联剂参与乳胶粒的壳层的形成而对丙烯酸酯乳液进行改性。硅烷偶联剂参与乳胶粒的壳层的形成而进行改性，利用硅烷偶联剂的功能基团与丙烯酸酯的活性基团进行交联反应可于壳层中形成功能侧基而构成交联网络结构，可防止乳胶粒的壳层及中间层中剩余的乳化剂在成膜时迁移至漆膜的表面影响耐水性或迁移至底材界面之间影响附着力，同时本发明的硅丙乳液能很好的兼备硅烷偶联剂和丙烯酸酯乳液各自的性能。

技术领域

本发明涉及丙烯酸酯乳液改性领域，尤其涉及一种新型的硅丙乳液及其制备方法。

背景技术

我国从60年代开始丙烯酸酯涂料开发，70年代开始广泛研究，90年代开始投产，使得丙烯酸酯涂料得以快速发展。随着人们环保意识的加强，水性涂料等环保型涂料将成为今后发展的趋势。水性丙烯酸树脂具有良好的光泽度、硬度、耐候性、稳定性，及无毒、无污染、和易施工等特点，是一种对环境友好的低VOC产品，也是当今水性涂料行业中应用比较广泛的一类，被广泛应用于水性金属漆、水性木器漆及水性内外墙漆当中。

但水性丙烯酸树脂也具有一些不可消除的缺点，如干燥后热粘冷脆、耐热性不佳，由于乳液聚合中需要使用乳化剂来改变单体亲水性，体系中常含有剩余的乳化剂，而剩余乳化剂在成膜时通常会迁移至漆膜的表面，进而影响整体耐水性或迁移至底材界面之间影响附着力。

为了拓宽丙烯酸酯涂料的应用范围，就必须对其进行相应改性以达到实际的应用要求，目前有下面几种主要的改性手法：

聚氨酯改性：用聚氨酯乳液作为种子乳液，再把丙烯酸酯单体加入PU乳液中引发聚合从而得到PUA复配乳液。

有机硅改性：有机硅聚合物中的Si-O键能远大于C-C和C-O的键能，故此具有优秀的耐热性、耐候性和耐氧化降解性，且由于烷基向外排列并围绕着Si-O键旋转，分子体积大，内聚能密度低，因而表面张力小，耐磨擦系数低。

有机氟改性：由于氟元素共价键半径小，C-F键能大，极化率低，所以聚合物的化学性质很稳定，可用于耐污染、耐热、耐药品领域基材的表面改性。但由于含氟的丙烯酸酯单体制备困难和价格高昂，一定程度上限制了其发展。

由于有机硅具有较低表面能的优点，利用有机硅对丙烯酸乳液进行改性，可消除丙烯酸乳液既有的缺陷并得到二者优点的共聚物。目前制备有机硅改性丙烯酸乳液的方法如下：

物理共混：将乳化剂加到水中，利用搅拌机的高剪切力制成有机硅树脂，再与普通乳液混合。此方法虽然操作简单，但是由于表面能的差异造成两者兼容性差，聚硅氧烷容易向表面迁移，发生相分离。

化学缩聚：指有机硅单体在一定的pH值和催化剂的作用下，与含羟基丙烯酸树脂和亲水单体发生缩合、水解或者中和反应。当中的有机硅或者丙烯酸树脂可在水中发生自乳化，此方法的乳液稳定性和耐水性不佳。

由于水溶性乳液与耐水本身是个矛盾的状态，水溶性良好说明体系里边含有较多的亲水基团，因而目前通过有机硅改性的丙烯酸酯普遍存在耐水性不佳的问题。

基于此，有必要提供一种耐水性佳的硅丙乳液或其制备方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种新型的硅丙乳液及其制备方法，其硅丙乳液具有较佳的耐水性、附着力，同时其机械性能也较好。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种硅丙乳液，由硅烷偶联剂对丙烯酸酯乳液改性而得，所述丙烯酸酯乳液由丙烯酸烷基酯、羧酸类单体和经不饱和度大于1的化合物改性而得的丙烯酸酯聚合而成，其乳胶粒为“核层-中间层-壳层”结构，所述硅烷偶联剂参与所述乳胶粒的壳层的形成而对丙烯酸酯乳液进行改性。