CN101362916A - 无机纳米粒子改性建筑乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的无机纳米粒子改性建筑乳液及其制备方法，属于建筑涂料技术领域，是对现有技术的改良。该乳液按质量百分比含量由：甲基丙烯酸甲酯为1～5％，苯乙烯为15～25％，丙烯酸丁酯为15～25％，去离子水为35～60％，OP－10乳化剂为1～5％，甲基丙烯酸为1～3％，乳化剂A为0.2～1％，乳化剂B为0.1～0.6％，湿附着单体为0.5～3％，反应性乳化剂为0.1～0.3％，碳酸氢钠调节剂为0.2～0.6％，过硫酸钾引发剂为0.3～0.8％，氨水为0.1～0.2％，纳米TiO2改性液为0.5～1.5％组成。本发明具有耐水性、耐擦洗性、稳定性好，工艺简单、成本低、环保，应用前景好的优点。

Description

无机纳米粒子改性建筑乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑涂料领域，具体地说，涉及一种无机纳米粒子改性建筑苯丙乳液及其该乳液的制备方法。
背景技术
关于乳液聚合及无机纳米材料的改性在国内外早已有研究，但将无机纳米粒子与高分子乳液改性的研究尚处于起步阶段。因此吸引着越来越多的研究人员从事该类乳液的研究，已在纳米粒子改性乳液的聚合工艺等方面进行了较多的探索，但有效的改性方法还较少，还存在一些问题，主要是纳米颗粒在聚合物基体中得不到均匀分散，纳米颗粒团聚或产生相分离等问题。为了解决无机纳米粒子改性建筑乳液存在的问题，开发出性能优良的无机纳米粒子改性建筑乳液，是国内外科研人员研究的热点课题。本发明将无机纳米粒子进行表面改性与有机单体一起进行预乳化及种子乳液聚合制备无机纳米粒子改性建筑乳液，使无机纳米粒子在乳液单体中均匀分散，使无机相与有机相之间相容性好，防止纳米颗粒团聚，克服了现有技术上的缺陷，此类有关研究目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目是为了解决上述的无机纳米粒子建筑乳液存在的技术问题，对现有的无机纳米粒子建筑乳液进行技术改良，从而提供一种新型无机纳米粒子改性建筑乳液。
本发明的另一个目的是提供一种无机纳米粒子改性建筑乳液的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的一种无机纳米粒子改性建筑乳液采取的技术措施为：用甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸，OP-10乳化剂，乳化剂A，乳化剂B，湿附着单体，反应性乳化剂，过硫酸钾引发剂，碳酸氢钠调节剂，氨水，纳米TiO2改性液，去离子水来配比、合成、制备，其各组分的质量百分比含量为：
甲基丙烯酸甲酯为1～5％，苯乙烯为15～25％，丙烯酸丁酯为15～25％，去离子水为35～60％，OP-10乳化剂为1～5％，甲基丙烯酸为1～3％，乳化剂A为0.2～1％，乳化剂B为0.1～0.6％，湿附着单体为0.5～3％，反应性乳化剂为0.1～0.3％，碳酸氢钠调节剂为0.2～0.6％，过硫酸钾引发剂为0.3～0.8％，氨水为0.1～0.2％，纳米TiO2改性液为0.5～1.5％。
其中，上所述的去离子水为二次蒸馏水，冷却到25℃时使用；
上所述的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸均使用国产工业级。其中，甲基丙烯酸甲酯具有一定的表面硬度；丙烯酸丁酯的耐水性、耐碱性、成膜性好，表面光泽性高；甲基丙烯酸含有极性基团，其亲水性、着色性及附着性能好；苯乙烯，硬度好，附着力好，耐湿性优良，耐热性好。四者共聚，有利于使合成乳液的涂膜综合性能提高；
上所述的OP-10即是壬基酚聚氧乙烯醚，为非离子型乳化剂，属于国产工业级；
上所述的乳化剂A为阴离子型乳化剂(十二烷基苯磺酸钠)，属于国产工业级；
上所述的乳化剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚，属于国产工业级；
上所述的过硫酸钾为引发剂，属于国产工业级；
上所述的碳酸氢钠调节剂属于国产工业级，
上所述的反应性乳化剂即是乙烯基磺酸钠，因乙烯基磺酸钠含有不饱和双键，可以有效地解决成膜后耐水性不好的问题；
上所述的湿附着单体即是甲基丙烯酸三烷氧基硅烷衍生物，加入湿附着单体可以提高钙离子稳定性，耐水性、耐擦洗性；
上所述的纳米TiO2改性液为经过表面改性的纳米TiO2改性液，即在烧杯中将OP-10乳化剂和DA分散剂加入到去离子水中，开动搅拌器加入纳米TiO2，然后高速分散处理25min，随后用超声波仪处理25min，制备出纳米TiO2改性液，备用。
一种无机纳米粒子改性建筑乳液的制备方法，其步骤为：
(1)将4/5的去离子水和丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠、反应性乳化剂加入到乳化容器中搅拌，进行乳化，制成乳白色混合物；
(2)将1/5去离子水液置于乳化容器中，当温度在50℃时，加入部分过硫酸钾引发剂，升温至80～88℃之间，保温1h；
(3)将剩余的过硫酸钾引发剂滴加到乳化容器中，滴加速度为120L/h；然后加入经过表面改性的纳米TiO2改性液，再恒温1h，冷却至40℃以下；
(4)加入氨水调节pH值为7～8之间，过滤，获得无机纳米粒子改性建筑乳液。
本发明的一种无机纳米粒子改性建筑乳液及其制备方法其有益效果主要体现在：无机纳米粒子在乳液单体中分散均匀，无机相与有机相之间相容性好，可以防止纳米颗粒团聚，可明显提高乳液的耐老化性能，具有更突出的钙离子稳定性，提高了耐水性、耐擦洗性、稳定性更好。工艺简单、价格低廉、无环境污染。所有性能可满足水性无机纳米粒子改性建筑乳液的技术要求，具有巨大的市场应有前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种无机纳米粒子改性建筑乳液及其制备方法作进一步的详述。
实施例1
一、原料配方：
去离子水                               60kg
甲基丙烯酸甲酯                         1kg
苯乙烯                                 20kg
丙烯酸丁酯                             15kg
甲基丙烯酸                             1kg
乳化剂A                                0.2kg
乳化剂B                                0.1kg
湿附着单体                             0.5kg
OP-10乳化剂                            1kg
过硫酸钾                               0.3kg
碳酸氢钠                               0.2kg
反应性乳化剂                        0.1kg
纳米TiO2改性液                      0.5kg
氨水                                0.1kg
二、制备工艺：
(1)将4/5的去离子水和丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠、反应性乳化剂加入到乳化容器中搅拌，进行乳化，制成乳白色混合物；
(2)将1/5去离子水液置于乳化容器中，当温度在50℃时，加入部分过硫酸钾引发剂，升温至80～88℃之间，保温1h；
(3)将剩余的过硫酸钾引发剂滴加到乳化容器中，滴加速度为120L/h；然后加入经过表面改性的纳米TiO2改性液，再恒温1h，冷却至40℃以下；
(4)加入氨水调节pH值为7～8之间，过滤，获得无机纳米粒子改性建筑乳液。
实施例2
一、原料配方：
去离子水                                          35kg
甲基丙烯酸甲酯                                    5kg
苯乙烯                                            25kg
丙烯酸丁酯                                        20kg
甲基丙烯酸                                        2kg
乳化剂A                                           1kg
乳化剂B                     0.6kg
湿附着单体                  3kg
OP-10乳化剂                 5kg
过硫酸钾                    0.8kg
碳酸氢钠                    0.6kg
反应性乳化剂                0.3kg
纳米TiO2改性液              1.5kg
氨水                        0.2kg
二、制备方法与实施例1相同。
实施例3
一、原料配方：
去离子水                    45kg
甲基丙烯酸甲酯              3kg
苯乙烯                      15kg
丙烯酸丁酯                  25kg
甲基丙烯酸                  3kg
乳化剂A                     0.5kg
乳化剂B                     0.3kg
湿附着单体                  2kg
OP-10乳化剂                 4kg
过硫酸钾                    0.6kg
碳酸氢钠                    0.3kg
反应性乳化剂                0.2kg
纳米TiO2改性液              1kg
氨水                        0.1kg
二、制备方法与实施例1相同。
实施例4
一、原料配方：
去离子水                    50kg
甲基丙烯酸甲酯              2kg
苯乙烯                      22kg
丙烯酸丁酯                  18kg
甲基丙烯酸                  2kg
乳化剂A                     0.4kg
乳化剂B                     0.4kg
湿附着单体                  1kg
OP-10乳化剂                 2kg
过硫酸钾                    0.5kg
碳酸氢钠                    0.3kg
反应性乳化剂                0.3kg
纳米TiO2改性液              1kg
氨水                        0.1kg
二、制备方法与实施例1相同。

Claims (9)

1、一种无机纳米粒子改性建筑乳液，其特征在于，按质量百分比含量由：甲基丙烯酸甲酯为1～5％，苯乙烯为15～25％，丙烯酸丁酯为15～25％，去离子水为35～60％，OP-10乳化剂为1～5％，甲基丙烯酸为1～3％，乳化剂A为0.2～1％，乳化剂B为0.1～0.6％，湿附着单体为0.5～3％，反应性乳化剂为0.1～0.3％，碳酸氢钠调节剂为0.2～0.6％，过硫酸钾引发剂为0.3～0.8％，氨水为0.1～0.2％，纳米TiO2改性液为0.5～1.5％组成。
2、根据权利要求1所述的一种无机纳米粒子改性建筑乳液，其特征在于，所述的OP-10乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚，属于非离子型乳化剂。
3、根据权利要求1所述的一种无机纳米粒子改性建筑乳液，其特征在于，所述的乳化剂A为阴离子型乳化剂，即是十二烷基苯磺酸钠。
4、根据权利要求1所述的一种无机纳米粒子改性建筑乳液，其特征在于，所述的乳化剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚。
5、根据权利要求1所述的一种无机纳米粒子改性建筑乳液，其特征在于，所述的反应性乳化剂为乙烯基磺酸钠。
6、根据权利要求1所述的一种无机纳米粒子改性建筑乳液，其特征在于，所述的湿附着单体为甲基丙烯酸三烷氧基硅烷衍生物。
7、根据权利要求1所述的一种无机纳米粒子改性建筑乳液，其特征在于，所述的纳米TiO2改性液为经过表面改性的纳米TiO2改性液，即在烧杯中将OP-10乳化剂和DA分散剂加入到去离子水中，开动搅拌器加入纳米TiO2，然后高速分散处理25min，随后用超声波仪处理25min，制备出纳米TiO2改性液，备用。
8、一种无机纳米粒子改性建筑乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将4/5的去离子水和丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠、反应性乳化剂加入到乳化容器中搅拌，进行乳化，制成乳白色混合物；
(2)将1/5去离子水液置于乳化容器中，当温度在50℃时，加入部分过硫酸钾引发剂，升温至80～88℃之间，保温1h；
(3)将剩余的过硫酸钾引发剂滴加到乳化容器中，滴加速度为120L/h；然后加入经过表面改性的纳米TiO2改性液，再恒温1h，冷却至40℃以下；
(4)加入氨水调节pH值为7～8之间，过滤，获得无机纳米粒子改性建筑乳液。
9、根据权利要求8所述的一种无机纳米粒子改性建筑乳液的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述的去离子水为温度为25℃的二次蒸馏水。
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