CN102585083A - 一种纳米TiO2改性苯丙乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米TiO2改性苯丙乳液及其制备方法，按质量百分含量由组分：甲基丙烯酸甲酯为15～24％，苯乙烯为12～20％，丙烯酸丁酯为15～22％，水为35～45％，甲基丙烯酸为2～5％，辛烷基酚聚氯乙烯醚为1.5～3％，十二烷基苯磺酸钠为0.5～1％，碳酸氢钠为0.2～0.6％，过硫酸钾为0.2～0.7％，氨水为0.3～0.5％，纳米TiO2为0.25～0.4％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为0.05～0.1％组成。制备方法是，首先改性纳米TiO2；然后制成单体混合液；最后用纳米TiO2改性苯丙乳液和单体混合液研制而成。本发明其乳液分散均匀，具有钙离子稳定性的特点和耐水性、耐老化性、耐擦洗性的效果，工艺简单，价格低廉，无环境污染。

Description

一种纳米TiO2改性苯丙乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米TiO2改性苯丙乳液及其制备方法。属于建筑涂料技术领域。
背景技术
关于苯丙乳液制备及纳米材料的改性在国内外早已有研究，但将纳米材料与高分子乳液改性的研究尚处于起步阶段。吸引着越来越多的研究人员从事该类乳液的研究，研究工作者在用纳米材料改性苯丙乳液的制备等方面进行了大量的探索，但有效的改性方法还较少，主要原因是纳米颗粒在苯丙乳液基体中得不到均匀分散。为了解决纳米粒子改性苯丙乳液存在的问题，本发明采用纳米材料改性苯丙乳液而制备出纳米改性苯丙乳液，该乳液分散均匀，无团聚，从而提高了乳液的耐水性、耐老化性、耐擦洗性、稳定性好。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题和缺陷，而提供一种纳米TiO2改性苯丙乳液及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明是采用基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠、过硫酸钾、氨水进行合成苯丙乳液，然后用纳米TiO2改性苯丙乳液研制而成。其具体技术方案是：
一种纳米TiO2改性苯丙乳液，按质量百分含量由组分：甲基丙烯酸甲酯为15～24％，苯乙烯为12～20％，丙烯酸丁酯为15～22％，水为35～45％，甲基丙烯酸为2～5％，辛烷基酚聚氯乙烯醚为1.5～3％，十二烷基苯磺酸钠为0.5～1％，碳酸氢钠为0.2～0.6％，过硫酸钾为0.2～0.7％，氨水为0.3～0.5％，纳米TiO2为0.25～0.4％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为0.05～0.1％组成。
为了达到上述目的，本发明的另一个技术方案是，一种如上所述的纳米TiO2改性苯丙乳液的制备方法，包括如下步骤：
1.纳米TiO2的表面处理方法：将纳米TiO2加入烧杯中，加入少量水及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声分散58min-60min，然后将分散液置于三口烧瓶中水浴加热至78℃-81℃，冷凝回流178min-181min，反应结束后，烘干、研磨、得改性后纳米TiO2；
2.在乳化器中加入4/5的水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和步骤1得到的改性后纳米TiO2进行混合磁力搅拌88min-91min，再超声分散88min-91min，制成单体混合液；
3.将剩余1/5水、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌分散，加热升温至47℃-49℃，加入1/5的过硫酸钾；温度升至78℃-81℃时，开始滴加步骤2得到的单体混合液，并同时加入剩余4/5的过硫酸钾，保温118min-121min，保温结束冷却至38℃-41℃，用氨水调pH至7～8，即得纳米TiO2改性苯丙乳液。
本发明与现有技术相比，具有的优点和有益效果主要是：
本发明制备的纳米改性苯丙乳液，其乳液分散均匀，具有更突出的钙离子稳定性，提高了乳液的耐水性、耐老化性、耐擦洗性、稳定性更好，工艺简单，价格低廉，无环境污染。实施例经检测所有性能满足纳米粒子改性苯丙乳液的技术要求，具有应用价值，发展前景很好。
具体实施方案
下面结合具体实例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一、按质量百分比含量配组分
水40％，甲基丙烯酸甲酯20％，苯乙烯15％，丙烯酸丁酯20％，甲基丙烯酸2.0％，辛烷基酚聚氯乙烯醚1.5％，十二烷基苯磺酸钠0.5％，过硫酸钾0.2％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.05％，纳米TiO2 0.25％，碳酸氢钠0.2％，氨水0.3％。
二、制备步骤
1.纳米TiO2的表面处理方法：将纳米TiO2加入烧杯中，加入少量水及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声分散60min，然后将分散液置于三口烧瓶中水浴加热至80℃，冷凝回流180min，反应结束后，烘干、研磨、得改性后纳米TiO2；
2.在乳化器中加入4/5的水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和步骤1得到的改性后纳米TiO2进行混合磁力搅拌90min，再超声分散90min，制成单体混合液；
3.将剩余1/5水、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌分散，加热升温至48℃，加入1/5的过硫酸钾；温度升至80℃时，开始滴加步骤2得到的单体混合液，并同时加入剩余4/5的过硫酸钾，保温120min，保温结束冷却至40℃，用氨水调pH至7～8，即得纳米TiO2改性苯丙乳液。
实施例2
一、按质量百分比含量配组分
水35％，甲基丙烯酸甲酯15％，苯乙烯20％，丙烯酸丁酯22％，甲基丙烯酸3.0％，辛烷基酚聚氯乙烯醚2.25％，十二烷基苯磺酸钠0.75％，过硫酸钾0.5％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.1％，纳米TiO2 0.3％，碳酸氢钠0.6％，氨水0.5％。
二、制备步骤
1.纳米TiO2的表面处理方法：将纳米TiO2加入烧杯中，加入少量水及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声分散56min，然后将分散液置于三口烧瓶中水浴加热至78℃，冷凝回流178min，反应结束后，烘干、研磨、得改性后纳米TiO2；
2.在乳化器中加入4/5的水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和步骤1得到的改性后纳米TiO2进行混合磁力搅拌88min，再超声分散88min，制成单体混合液；
3.将剩余1/5水、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌分散，加热升温至47℃，加入1/5的过硫酸钾；温度升至78℃时，开始滴加步骤2得到的单体混合液，并同时加入剩余4/5的过硫酸钾，保温118min，保温结束冷却至38℃，用氨水调pH至7～8，即得纳米TiO2改性苯丙乳液。
实施例3
一、按质量百分比含量配组分
水45％，甲基丙烯酸甲酯15％，苯乙烯15％，丙烯酸丁酯15％，甲基丙烯酸4.0％，辛烷基酚聚氯乙烯醚3％，十二烷基苯磺酸钠1％，过硫酸钾0.7％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.1％，纳米TiO2 0.4％，碳酸氢钠0.4％，氨水0.4％。
二、制备步骤
1.纳米TiO2的表面处理方法：将纳米TiO2加入烧杯中，加入少量水及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声分散58min，然后将分散液置于三口烧瓶中水浴加热至79℃，冷凝回流179min，反应结束后，烘干、研磨、得改性后纳米TiO2；
2.在乳化器中加入4/5的水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和步骤1得到的改性后纳米TiO2进行混合磁力搅拌89min，再超声分散89min，制成单体混合液；
3.将剩余1/5水、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌分散，加热升温至48℃，加入1/5的过硫酸钾；温度升至79℃时，开始滴加步骤2得到的单体混合液，并同时加入剩余4/5的过硫酸钾，保温119min，保温结束冷却至39℃，用氨水调pH至7～8，即得纳米TiO2改性苯丙乳液。
实施例4
一、按质量百分比含量配组分
水36％，甲基丙烯酸甲酯24％，苯乙烯15％，丙烯酸丁酯17％，甲基丙烯酸4.0％，辛烷基酚聚氯乙烯醚1.5％，十二烷基苯磺酸钠0.5％，过硫酸钾0.6％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.1％，纳米TiO2 0.3％，碳酸氢钠0.5％，氨水0.5％。
二、制备步骤
1.纳米TiO2的表面处理方法：将纳米TiO2加入烧杯中，加入少量水及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声分散59min，然后将分散液置于三口烧瓶中水浴加热至81℃，冷凝回流181min，反应结束后，烘干、研磨、得改性后纳米TiO2；
2.在乳化器中加入4/5的水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和步骤1得到的改性后纳米TiO2进行混合磁力搅拌91min，再超声分散91min，制成单体混合液；
3.将剩余1/5水、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌分散，加热升温至49℃，加入1/5的过硫酸钾；温度升至81℃时，开始滴加步骤2得到的单体混合液，并同时加入剩余4/5的过硫酸钾，保温121min，保温结束冷却至41℃，用氨水调pH至7～8，即得纳米TiO2改性苯丙乳液。
实施例5
一、按质量百分比含量配组分
水40％，甲基丙烯酸甲酯23％，苯乙烯12％，丙烯酸丁酯16％，甲基丙烯酸5.0％，，辛烷基酚聚氯乙烯醚1.95％，十二烷基苯磺酸钠0.75％，，过硫酸钾0.3％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.1％，纳米TiO2 0.3％，碳酸氢钠0.3％，氨水0.3％。
二、制备步骤
1.纳米TiO2的表面处理方法：将纳米TiO2加入烧杯中，加入少量水及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声分散57min，然后将分散液置于三口烧瓶中水浴加热至88℃，冷凝回流180min，反应结束后，烘干、研磨、得改性后纳米TiO2；
2.在乳化器中加入4/5的水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和步骤1得到的改性后纳米TiO2进行混合磁力搅拌89min，再超声分散89min，制成单体混合液；
3.将剩余1/5水、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌分散，加热升温至48℃，加入1/5的过硫酸钾；温度升至80℃时，开始滴加步骤2得到的单体混合液，并同时加入剩余4/5的过硫酸钾，保温120min，保温结束冷却至40℃，用氨水调pH至7～8，即得纳米TiO2改性苯丙乳液。

Claims (2)

1.一种纳米TiO2改性苯丙乳液，其特征是，按质量百分含量由组分：甲基丙烯酸甲酯为15～24％，苯乙烯为12～20％，丙烯酸丁酯为15～22％，水为35～45％，甲基丙烯酸为2～5％，辛烷基酚聚氯乙烯醚为1.5～3％，十二烷基苯磺酸钠为0.5～1％，碳酸氢钠为0.2～0.6％，过硫酸钾为0.2～0.7％，氨水为0.3～0.5％，纳米TiO2为0.25～0.4％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为0.05～0.1％组成。
2.一种如权利要求1所述的纳米TiO2改性苯丙乳液的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤(1)、将纳米TiO2加入烧杯中，加入少量水及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声分散58min-60min，然后将分散液置于三口烧瓶中水浴加热至78℃-81℃，冷凝回流178min-181min，反应结束后，烘干、研磨、得改性后纳米TiO2；
步骤(2)、在乳化器中加入4/5的水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和步骤1得到的改性后纳米TiO2进行混合磁力搅拌88min-91min，再超声分散88min-91min，制成单体混合液；
步骤(3)、将剩余1/5水、辛烷基酚聚氯乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌分散，加热升温至47℃-49℃，加入1/5的过硫酸钾；温度升至78℃-81℃时，开始滴加步骤2得到的单体混合液，并同时加入剩余4/5的过硫酸钾，保温118min-121min，保温结束冷却至38℃-41℃，用氨水调pH至7～8，即得纳米TiO2改性苯丙乳液。
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