[发明专利]一种硅改性水性丙烯酸乳液及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种硅改性水性丙烯酸乳液及其制备方法与应用，首先采用溶胶‑凝胶法制备了介孔无机二氧化硅，用乙烯基硅氧烷对介孔无机二氧化硅进行改性，得到负载有乙烯基硅氧烷的介孔无机二氧化硅，即改性介孔无机二氧化硅，然后将改性介孔无机二氧化硅与丙烯酸单体混合，负载在介孔无机二氧化硅上的乙烯基硅氧烷与丙烯酸单体反应聚合，中和，过滤，即得到硅改性水性丙烯酸乳液。本发明制备的硅改性水性丙烯酸乳液具备有机硅和丙烯酸乳液的特点，经HDI三聚体固化后可以应用在各种基材表面，其形成的涂层机械强度优良、耐酸碱、耐水，有一定的疏水疏油性能。

技术领域

本发明属于功能性高分子材料领域，具体涉及一种硅改性水性丙烯酸乳液及其制备方法与应用。

技术背景

水性丙烯酸乳液具有非常好的保光保色性、耐候性，已被广泛应用于皮革、涂料、纤维加工、塑料制品、金属防腐、木墙装饰等行业。

有机硅与丙烯酸乳液的结合可以弥补有机硅在机械性能差、涂膜过软等问题，也能改进丙烯酸乳液耐水性和耐污性不足的问题，有机硅改性水性丙烯酸乳液已成为当今研究开发的热点。

有机硅引入水性丙烯酸乳液中有两种方式，一种是利用含有羟基、氨基或者环氧基等活性官能团的有机硅氧烷，与分子链上对应的活性基团反应，从而将有机硅氧烷引入水性丙烯酸乳液中。这种接枝方法的缺点是接枝率较低，需加入过量的有机硅氧烷以保证足量的有机硅氧烷接枝到分子量上。另一种是利用带有双键的有机硅氧烷与丙烯酸单体的双键共聚，这种方法的接枝率较高，但存在带有双键的有机硅氧烷在反应、储存过程中容易水解、缩聚，造成产物凝胶的问题，例如专利申请CN106009943A以及CN106366228A。

如何抑制有机硅氧烷在反应以及储存过程的水解、缩聚的问题，是第二种接枝方式的关键。对此，本发明通过采用介孔二氧化硅载体，作为有机硅氧烷与水之间的缓冲介质，有效抑制有机硅氧烷的水解、缩聚。并且，由于介孔无机二氧化硅的加入，有效增强了丙烯酸乳液的耐候性及耐污性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种硅改性水性丙烯酸乳液的制备方法和应用，通过采用介孔二氧化硅作为缓冲介质，使乙烯基硅氧烷与丙烯酸单体反应趋于平缓，而不会凝胶。本发明的硅改性水性丙烯酸乳液具有一定的疏水疏油性能，可应用于金属、木器、玻璃等基材表面。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种硅改性水性丙烯酸乳液的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备改性介孔无机二氧化硅，具体包括如下步骤：

(1.1)将致孔剂、催化剂与水混合，搅拌至均相体系，然后滴入硅源，滴完后保温得胶体，将所得胶体离心，洗涤，烘干，得到二氧化硅；

(1.2)将所得二氧化硅分散于浓盐酸的无水乙醇溶液中，回流，然后离心、洗涤、烘干，得介孔无机二氧化硅；

(1.3)将介孔无机二氧化硅分散于无水乙醇中，再加入乙烯基硅氧烷，混合均匀，得混合液，混合液在氮气保护下回流2-10h，然后离心、洗涤、烘干，得到负载有乙烯基硅氧烷的介孔无机二氧化硅，即改性介孔无机二氧化硅；

(2)将所述改性介孔无机二氧化硅与丙烯酸单体聚合，具体包括以下步骤：

(2.1)以质量份数计，将47-70份的丙烯酸单体、2-6份的乳化剂、10-20份的负载有乙烯基硅氧烷的介孔无机二氧化硅悬浊液和20-40份的去离子水加入带有搅拌器的预乳化釜中进行预乳化，得预乳化液；