[发明专利]一种水性硅烷偶联剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于水性涂料的水性硅烷偶联剂及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：室温下向反应釜中投入KH560、一元醇以及催化剂，升温，使反应温度维持在85℃～93℃，同时通过精馏在12h内脱除反应体系中的醇，反应完全后除去催化剂，即得到水性硅烷偶联剂；其中，KH560和一元醇的摩尔比为1：1～18；一元醇为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或几种。本发明通过酯交换反应对KH560进行改性，以达到水性硅烷偶联剂在常温水性体系中稳定存在的目的，制备出的水性硅烷偶联剂可在单组分水性烤漆生产中代替KH560使用，使烤漆获得优异性能的同时可进行稳定的贮存。

技术领域

本发明涉及有机化学领域，具体涉及一种能够改良水性涂料稳定性的水性硅烷偶联剂及其制备方法和应用。

背景技术

水性漆以清水作为溶剂，能节约大量的资源，减轻环境压力，同时对人体健康无害。随着环保政策的施压，消费者环保意识的提升，特别是各种VOC限量排放标准的出台，冲击传统油漆行业的同时对水性涂料的发展带来了机遇。虽然水性涂料在环保性能上优于传统油漆，但在物理性能上，水性涂料产品存在着施工难、不耐水、易揭皮、丰满度差、硬度差等缺陷。KH560作为助剂可明显改善水性涂料的相关物理性能，但同时带来了不宜储存的问题。

KH560是一种具有较高水敏感性的硅烷偶联剂，当暴露在水性环境中时，其中易水解的烷氧基会水解形成硅羟基(Si-OH)，并自缩合或与其他原料缩合形成低聚物，从而导致KH560失活。即使是应用于多组分水性涂料中，溶剂或其他原料中少量的水分也会在数周内导致KH560偶联剂失活。故在生产或使用前需对溶剂、原料进行脱水处理，大大增加了生产的复杂程度。而在单组分涂料当中，KH560会在非常短的时间内失活。

综上所述，KH560应用于水性涂料中有以下困难：1、单组分水性涂料中，添加KH560前需对涂料体系进行脱水处理，工艺复杂且能耗高；2、多组分水性涂料中，大量的水份会使KH560快速失去活性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于KH560的水性硅烷偶联剂及其制备方法和应用，该水性硅烷偶联剂可以在保留KH560性能的同时降低对水的敏感性，将其用在单组分水性涂料中可延缓水性涂料变质的时间。

本发明提供的技术方案具体如下：

一种水性硅烷偶联剂，由如结构式(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)所示化合物中的一种或几种组成：

其中：R为正丙基、异丙基、正丁基、异丁基中的一种或几种。

一种水性硅烷偶联剂的制备方法，包括以下步骤：室温下向反应釜中投入KH560、一元醇以及催化剂，升温，使反应温度维持在85℃～93℃，同时通过精馏在12h内脱除反应体系中的醇，反应完全后除去催化剂，即得到水性硅烷偶联剂；其中，KH560和一元醇的摩尔比为1：1～18；一元醇为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或几种。

在上述技术方案的基础上，一元醇为异丙醇。

在上述技术方案的基础上，催化剂为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、氟化钠、冰醋酸、对甲苯磺酸中的一种。

在上述技术方案的基础上，催化剂为阳离子交换树脂或阴离子交换树脂，其添加量为KH560的0.1wt％～10wt％。

在上述技术方案的基础上，催化剂为氟化钠、冰醋酸、对甲苯磺酸中的一种，所述催化剂与KH560摩尔比为1-100:10000。

本发明还提供上述水性硅烷偶联剂作为助剂在涂料中的应用，具体为：

一种单组分水性涂料，添加有上述水性硅烷偶联剂，其添加量为1.0wt％～1.5wt％。

本发明还提供一种丙烯酸烤漆，由上述水性硅烷偶联剂和以下重量份的原料组成：