CN102718920B - 采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法 - Google Patents

采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法。目前制备聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合材料的方法中,共混法和原位分散法不易实现纳米粒子的均匀分散,溶胶-凝胶法和溶胶-原位聚合法工艺相对复杂。本发明将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯均匀混合得到混合单体;在三口瓶中加入去离子水、三元两亲性共聚物;向三口烧瓶中加入二氧化钛前躯体、硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温后加入聚乙二醇400,并滴加引发剂;保温反应调节pH,得到目的产物。本发明有利于纳米粒子均匀分散在聚合物基体中且可简化制备工艺,纳米TiO2的引入可提高聚丙烯酸酯的力学性能,且纳米TiO2的引入使薄膜具有一定的耐黄变性和抗菌性。

Description

采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法
技术领域
    本发明涉及一种复合涂饰剂的制备方法,具体涉及一种采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法。
背景技术
聚丙烯酸酯由于具有粘着力强,涂膜平整、保光、保色性好等特点,是皮革涂饰中应用最广泛的一类成膜物质。TiO2俗称钛白粉,是一种新型的无机纳米材料,将聚丙烯酸酯与TiO2在纳米尺寸范围内复合制备聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合材料,能有效引入纳米TiO2所具有的刚性、热稳定性以及光吸收等性能,可提高聚丙烯酸酯涂膜的机械性能,被广泛应用于众多领域。目前制备聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合材料的方法主要有:共混法、溶胶-凝胶法、原位分散法以及溶胶-原位聚合法,这些方法均存在一定的缺点:共混法和原位分散法不易实现纳米粒子的均匀分散;溶胶-凝胶法和溶胶-原位聚合法工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法,不仅工艺简单,且目的产物具有更好的断裂伸长率、抗张强度、抗黄变及抗菌功能。
本发明所采用的技术方案是:
采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法,其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:将40-70重量份的甲基丙烯酸甲酯、30-60重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体;
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及40-60重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量1%-5%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量1%-5%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入1-5重量份的聚乙二醇400,并在15-95 min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量1%-5%的引发剂;然后在70-85℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至6-10。
步骤二中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物;
其中,n (醋酸乙烯酯):n (丙烯酸丁酯):n (丙烯酰胺)=6:4:1。
步骤三中,二氧化钛前躯体选自钛酸四正丁酯、钛酸四异丁酯。
步骤三中,硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
步骤三中,引发剂为水溶性引发剂,选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵。
    本发明具有以下优点:
采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米TiO2复合涂饰剂,有利于纳米粒子均匀分散在聚合物基体中且可简化制备工艺,纳米TiO2的引入可提高聚丙烯酸酯的力学性能,且纳米TiO2的引入使薄膜具有一定的耐黄变性和抗菌性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明以具有反应活性和表面活性的三元两亲性共聚物聚(丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺)(P(BA-VAc-AM))代替常规乳化剂以及反应型乳化剂、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为单体,采用双原位同步法来合成聚丙烯酸酯-纳米TiO2复合涂饰剂。具体步骤为
步骤一:将40-70重量份的甲基丙烯酸甲酯、30-60重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体。
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及40-60重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
其中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物。
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量1%-5%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量1%-5%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入1-5重量份的聚乙二醇400,并在15-95 min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量1%-5%的引发剂;然后在70-85℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至6-10;
其中,二氧化钛前躯体选自钛酸四正丁酯、钛酸四异丁酯;硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷;引发剂为水溶性引发剂,选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵。
实施例一:
步骤一:将40重量份的甲基丙烯酸甲酯、30重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体。
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及40重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
其中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物。
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量1%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量1%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入1重量份的聚乙二醇400,并在15min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量1%的引发剂;然后在70℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至6;
其中,二氧化钛前躯体为钛酸四正丁酯;硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷;引发剂为过硫酸钾。
实施例二:
步骤一:将40重量份的甲基丙烯酸甲酯、30重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体。
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及45重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
其中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物。
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量2%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量2%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入2重量份的聚乙二醇400,并在35 min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量2%的引发剂;然后在70℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至7;
其中,二氧化钛前躯体为钛酸四正丁酯;硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、;引发剂为过硫酸钾。
实施例三:
步骤一:将50重量份的甲基丙烯酸甲酯、40重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体。
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及50重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
其中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物。
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量3%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量3%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入3重量份的聚乙二醇400,并在55 min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量3%的引发剂;然后在75℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至8;
其中,二氧化钛前躯体为钛酸四正丁酯;硅烷偶联剂为乙烯基三异丙氧基硅烷;引发剂为过硫酸钠。
实施例四:
步骤一:将60重量份的甲基丙烯酸甲酯、50重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体。
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及55重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
其中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物。
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量4%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量4%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入4重量份的聚乙二醇400,并在75 min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量4%的引发剂;然后在80℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至9;
其中,二氧化钛前躯体为钛酸四异丁酯;硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷;引发剂为过硫酸钠。
实施例五:
步骤一:将70重量份的甲基丙烯酸甲酯、60重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体。
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及60重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
其中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物。
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量5%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量5%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入5重量份的聚乙二醇400,并在95 min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量5%的引发剂;然后在85℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至10;
其中,二氧化钛前躯体为钛酸四异丁酯;硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷;引发剂为过硫酸铵。
本发明制备的聚丙烯酸酯-纳米TiO2复合涂饰剂,其断裂伸长率达到了1057.77%,较聚丙烯酸酯涂饰剂提高了18.33%;抗张强度为1.24N/mm2较聚丙烯酸酯涂饰剂提高了14.53%,薄膜耐黄较聚丙烯酸酯薄膜提高1级,且具有抗菌性能,纳米TiO2的优良特性引入聚丙烯酸酯中,改善了聚丙烯酸酯热粘冷脆、不耐溶剂等特性,并且还赋予涂饰剂抗黄变和抗菌等新的特性。

Claims (4)

1.采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法,其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:将40-70重量份的甲基丙烯酸甲酯、30-60重量份的丙烯酸丁酯均匀混合,得到混合单体;
步骤二:在装有搅拌器、回流装置及加料装置的三口瓶中加入重量为混合单体重量60%的去离子水、及40-60重量份的三元两亲性共聚物,搅拌均匀;
步骤三:向三口烧瓶中加入重量为混合单体重量1%-5%的二氧化钛前躯体、重量为混合单体重量1%-5%的硅烷偶联剂,搅拌均匀后升温至75℃,加入1-5重量份的聚乙二醇400,并在15-95 min内滴加混合单体以及重量为混合单体重量量1%-5%的引发剂;然后在70-85℃下,保温反应2h,利用氨水调节pH至6-10;
步骤二中,三元两亲性共聚物是指丙烯酸丁酯-醋酸乙烯酯-丙烯酰胺的共聚物;
其中,n (醋酸乙烯酯):n (丙烯酸丁酯):n (丙烯酰胺)=6:4:1。
2.根据权利要求1所述的采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤三中,二氧化钛前躯体选自钛酸四正丁酯、钛酸四异丁酯。
3.根据权利要求2所述的采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤三中,硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求3所述的采用双原位同步法制备聚丙烯酸酯-纳米二氧化钛复合涂饰剂的方法,其特征在于:
步骤三中,引发剂为水溶性引发剂,选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵。
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