[发明专利]POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂及制备方法

说明书

本发明公开了POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂，按照质量百分比包括以下组分：1～10％的功能化POSS单体、2～20％的甲基丙烯酸甲酯、3～26％的丙烯酸丁酯、1～10％的长链丙烯酸酯类单体、0.5～3.5％的引发剂、0.5～4％的反应性阳离子乳化剂、50～80％的去离子水，以上组分质量百分比之和为100％。本发明还公开了POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂的制备方法，具体包括按照质量百分比称量以下原材料；高速搅拌乳化制得预乳液；预乳液、引发剂水溶液与反应性阳离子乳化剂水溶液混合后倒入带有搅拌器和冷凝管的反应器中搅拌；向反应器内滴加剩余的预乳液、引发剂水溶液，滴加完毕后保温反应得到POSS改性聚丙烯酸酯无皂乳液。

技术领域

本发明属于纺织助剂技术领域，具体涉及POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂，还涉及POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂的制备方法。

背景技术

含长链烷基的丙烯酸酯聚合物结合了长链烷基的低表面能以及丙烯酸酯聚合物优异的成膜性、耐候性、保色性、透明性、柔韧性等特点，将其应用于织物防水整理，可赋予织物一定的防水性能，是目前研究的最为环保的无氟防水剂之一。阳离子型含氟丙烯酸酯聚合物带正电荷，可以和材料表面所带的负电荷以化学键的方式结合，从而不仅改善了材料的表面性能，而且与纺织品、皮革、纸张等的结合更为紧密。然而，单纯利用长链烷基的疏水作用存在其降低表面能的能力不足，防水效果相比于含氟防水剂还有很大的差距。

为了得到更优异的防水性，近年来研究者们将目光转移到以纳米粒子在织物表面构造粗糙结构来提高织物的防水性能。多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral OligomericSilsesquioxane，简称POSS)作为一种纳米杂化新型材料受到了科学界的广泛关注。POSS是一种具有三维结构、有机-无机杂化的纳米分子，由硅氧键连接而成的笼状内核和连接于硅原子上的有机官能团外壳组成。POSS分子可以在其笼形结构的臂上接上有机基团取代基从而具有反应性，能够和大多数共聚物具有相容性。此外，POSS分子单纳米尺度的结构特点使得它的聚集尺度也在纳米级别，如果将其与能够构造出特殊粗糙结构的制备方法复合，能够提高表面的疏水性。

无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加或者仅加入微量乳化剂(小于临界胶束浓度CMC)，或者使用反应行乳化剂的乳液聚合过程。以功能化POSS为反应单体，采用阳离子型反应性乳化剂，通过无皂乳液聚合技术制备阳离子型POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂，合成条件简单，反应路线短，在防水防潮等涂料领域具有广泛的应用前景，而目前POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂以及通过无皂乳液聚合技术制得阳离子型POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂，该无氟防水剂安全环保，防水性能出色。

本发明的目的还在于提供POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂的制备方法，该制备方法合成条件简单，反应路线短，制备出的无氟防水剂性能优异。

本发明所采用的第一种技术方案是，POSS改性聚丙烯酸酯无氟防水剂，按照质量百分比包括以下组分：1～10％的功能化POSS单体、2～20％的甲基丙烯酸甲酯、3～26％的丙烯酸丁酯、1～10％的长链丙烯酸酯类单体、0.5～3.5％的引发剂、0.5～4％的反应性阳离子乳化剂、50～80％的去离子水，以上组分质量百分比之和为100％。

功能化POSS单体的分子结构式为：

功能化POSS单体的分子结构式中：R为丙基，异丁基，辛基中的任一种，R'为乙烯基、甲基丙烯酰氧基丙基、甲基丙烯酸酯基中的任一种。

长链丙烯酸酯类单体为丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯中的一种或多种任意比例的混合物。

引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐中任一种。