CN102516445A - 一种采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法 - Google Patents

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于杰
甘华华
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Abstract

本发明公开了一种采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，包括制备丙烯酸丁酯种子乳液、在丙烯酸丁酯种子乳液中加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和功能单体丙烯酸的壳层单体混合液，其中，将壳层单体混合液加入种子乳液中时，当壳层单体混合液剩余1/6时，同时滴加非乙烯基硅氧烷，本发明采用价格较低的非乙烯基硅氧烷来改性丙烯酸酯乳液，引入功能单体丙烯酸，采用特殊的单体滴加方式，制备出的硅丙乳液性质稳定、性能优异，非乙烯基硅氧烷的用量仅为0.2%就可提高乳胶膜强度、降低乳胶膜吸水率，硅氧烷的用量少、价格便宜，降低了生产成本。

Description

一种采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法
技术领域
本发明涉及硅丙乳液技术领域，特别是涉及一种采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法。
背景技术
硅丙乳液是用有机硅改性的丙烯酸酯乳液，通常采用乙烯基硅氧烷（γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，简称KH570；γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，简称VTES）来制备，大多采用物理共混的方法，化学聚合很少，改性效果较差，并且乙烯基硅氧烷改性丙烯酸酯乳液时的用量较大，乙烯基硅氧烷的价格又较贵，限制了其在硅丙乳液中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有硅丙乳液改性效果较差、并且价格较贵的缺陷，提供一种采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，制备出的硅丙乳液价格低、性质稳定、性能优异。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
    本发明采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，制备丙烯酸丁酯种子乳液，在种子乳液中滴加主要由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和功能单体丙烯酸制备的壳层单体混合液，当壳层单体混合液剩余1/6时，同时滴加非乙烯基硅氧烷。
在上述的制备方法中，非乙烯基硅氧烷的加入量为单体总质量的0.1～0.3%，优选加入量为单体总质量的0.2%。单体包括制备种子乳液和壳单体混合液的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。
在上述制备方法中，功能单体丙烯酸的加入量为单体总质量的2～5%，优选加入量为单体总质量的3.6%。
具体的，前述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法为：
（1）制备丙烯酸丁酯种子乳液：取60g水、0.45g过硫酸铵、4.2g乳化剂、0.4g碳酸氢钠和4g丙烯酸丁酯，加入四口烧瓶中，在室温下以400rpm的转速搅拌10min，然后置于50℃恒温水浴中，10min后升温至70℃，待出现蓝色荧光10min后在30min内滴加31g丙烯酸丁酯，80℃保温1h，即得种子乳液，备用；
（2）在种子乳液中加入壳单体混合液：将种子乳液降温至70℃，然后将0.05g过硫酸铵溶于90g水中制成引发剂的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、3.6g丙烯酸和25g丙烯酸丁酯预乳化30min得壳单体混合液，将壳单体混合液和引发剂的水溶液在1h内分别从四口烧瓶的两端口滴加入种子乳液中，当壳单体混合液还剩1/6时同时滴加非乙烯基硅氧烷，10min内滴加完成，然后在80℃下保温2h后冷却至室温，过滤，即得硅丙乳液。
优选的，前述制备方法中的非乙烯基硅氧烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）或γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷（KH560）。
发明机理：非乙烯基硅氧烷与乙烯基硅氧烷相比，分子中不含有乙烯基，不能直接参与乳液聚合反应，需要引入具有特殊官能团的功能单体，才能制备出硅丙乳液。非乙烯基硅氧烷的烷氧基经水解后生成的羟基-OH，可与活性基团(羧基-COOH、羟基-OH等)发生化学反应，形成交联点，起到连接分子桥的作用，从而起到改性丙烯酸酯乳液的目的，制备出乳液稳定的、性能优异的硅丙乳液。
与现有技术相比，本发明采用价格较低的非乙烯基硅氧烷来改性丙烯酸酯乳液，引入功能单体丙烯酸，采用特殊的单体滴加方式，制备出的硅丙乳液性质稳定、综合性能优异，非乙烯基硅氧烷的用量仅为0.2%就可提高乳胶膜强度、降低乳胶膜吸水率，硅氧烷的用量少、价格便宜，降低了生产成本。
附图说明
图１是非乙烯基硅氧烷KH550制备的硅丙乳液乳胶膜吸水率曲线图；
图2是非乙烯基硅氧烷KH550制备的硅丙乳液乳胶膜力学性能曲线图。
具体实施方式
实施例1：（1）制备丙烯酸丁酯种子乳液：取60g水、0.45g过硫酸铵、4.2g复合乳化剂(OP-10:SDS的重量份比例为1:2)、0.4g碳酸氢钠和4g丙烯酸丁酯，加入四口烧瓶中，在室温下以400rpm的转速搅拌10min，然后置于50℃恒温水浴中，10min后升温至70℃，待出现蓝色荧光10min后在30min内滴加31g丙烯酸丁酯，80℃保温1h，即得种子乳液，备用；
（2）在种子乳液中加入壳单体混合液：将种子乳液降温至70℃，然后将0.05g过硫酸铵溶于90g水中制成引发剂的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、3.6g丙烯酸和25g丙烯酸丁酯预乳化30min得壳单体混合液，将壳单体混合液和引发剂的水溶液在1h内分别从四口烧瓶的两端口滴加入种子乳液中，当壳单体混合液还剩1/6时同时滴加非乙烯基硅氧烷，10min内滴加完成，然后在80℃下保温2h后冷却至室温，过滤，即得硅丙乳液。
实施例2：将实施例1所制备的硅丙乳液在80℃真空干燥箱中进行制膜，制成10mm×10mm、厚小于1mm的乳胶膜，测吸水率；按GBT 1040.3中2型试样制膜，进行拉伸强度测试。图1是硅丙乳液乳胶膜吸水率曲线图，从图中可以看出：随着KH550用量的增大，硅丙乳液乳胶膜吸水率先降低后升高，当KH550用量为0.2%时，乳胶膜吸水率最低，为16.27%，比纯样乳胶膜吸水率降低了2.31%。图2是硅丙乳液乳胶膜力学性能曲线图，从图中可以看出随着KH550用量的增大，硅丙乳液乳胶膜拉伸强度先增大后降低，当KH550用量为0.2%时，乳胶膜拉伸强度最大，为5.27Mpa，比纯样乳胶膜拉伸强度升高了0.89Mpa。

Claims (8)

1.一种采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：制备丙烯酸丁酯种子乳液，在种子乳液中滴加主要由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和功能单体丙烯酸制备的壳层单体混合液，当壳层单体混合液剩余1/6时，同时滴加非乙烯基硅氧烷。
2.按照权利要求1所述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：非乙烯基硅氧烷的加入量为单体总质量的0.1～0.3%。
3.按照权利要求2所述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：非乙烯基硅氧烷的加入量为单体总质量的0.2%。
4.按照权利要求1所述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：所述功能单体丙烯酸的加入量为单体总质量的2～5%。
5.按照权利要求4所述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：所述功能单体丙烯酸的加入量为单体总质量的3.6%。
6.按照权利要求1至5任一项所述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：
（1）制备丙烯酸丁酯种子乳液：取60g水、0.45g过硫酸铵、4.2g乳化剂、0.4g碳酸氢钠和4g丙烯酸丁酯，加入四口烧瓶中，在室温下以400rpm的转速搅拌10min，然后置于50℃恒温水浴中，10min后升温至70℃，待出现蓝色荧光10min后在30min内滴加31g丙烯酸丁酯，80℃保温1h，即得种子乳液，备用；
（2）在种子乳液中加入壳单体混合液：将种子乳液降温至70℃，然后将0.05g过硫酸铵溶于90g水中制成引发剂的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、3.6g丙烯酸和25g丙烯酸丁酯预乳化30min得壳单体混合液，将壳单体混合液和引发剂的水溶液在1h内分别从四口烧瓶的两端口滴加入种子乳液中，当壳单体混合液还剩1/6时同时滴加非乙烯基硅氧烷，10min内滴加完成，然后在80℃下保温2h后冷却至室温，过滤，即得硅丙乳液。
7.按照权利要求1至3任一项所述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：所述非乙烯基硅氧烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。
8.按照权利要求6所述采用非乙烯基硅氧烷制备硅丙乳液的方法，其特征在于：所述非乙烯基硅氧烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。
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