CN105315400A - 一种硅氟改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents

一种硅氟改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硅氟改性丙烯酸酯乳液及其制备方法，选用硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体、含氟单体和反应性乳化单体在引发剂作用下一次合成；步骤如下：将引发剂在水中溶解，将硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体、含氟单体混合均匀，将乳化剂和水在四口烧瓶中加热到70-90℃，缓慢滴加1-3小时混合均匀的单体混合相和90%的引发剂溶液，温度为70-90℃，转速为200-400r/min，滴完保温1-3小时，温度为70-90℃，同时滴加剩余的10%的引发剂溶液，待冷却到50℃以下时加入氨水调pH值至6.5-8。本发明集硅、氟聚合物之优点，适用于防染料迁移，有防水、防油、防污、防雾、自洁功能。

Description

一种硅氟改性丙烯酸酯乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织涂料领域，尤其涉及一种硅氟改性丙烯酸酯乳液及其制备方法。
背景技术
含涤纶锦纶纤维的涂层整理或功能整理，在热处理时，纤维内部的染料会发生与上染逆向的热迁移，部分染料会重新迁移至纤维表面，导致成品色牢度大幅度下降。随着多样化涂层整理的发展，分散染料不仅有热迁移现象，而且有溶剂迁移现象，特别当非极性溶剂或非离子表面活性剂存在时，甚至在成品较长时间放置时也会发生，导致织物表面产生色花和色点，目前没有很好的办法解决。
受自然界荷叶、鲨鱼皮的启示，人们尝试着从研制低表面能涂层材料以达到防止染料迁移现象的发生。有机硅材料由于硅氧键能（460KJ/mol)较高，因此含有有机硅材料的涂料具有低表面能、优异抗沾污性、热稳定性好、低玻璃化转变温度等优点，但是有机硅系列化合物涂膜过软。而有机氟聚合物能弥补这个缺陷，同时氟改性丙烯酸树脂则有低表面能特性和优异的耐候性、耐腐蚀性、耐高温性及耐化学药品性。因此，将同时含有硅、氟聚合物进行交联固化，以制备新的低表面能聚合物。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种硅氟改性丙烯酸酯乳液。
具体的技术方案如下：
一种硅氟改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：由下列重量份的组分物质聚合而成：
硬单体 5-12
软单体 5-12
交联单体 0.5-2
有机硅单体 3-8
含氟单体 3-8
乳化剂 2-8
引发剂 0.2-1.0
去离子水 60-75
所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种；所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙酯中的一种；所述交联单体为丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述有机硅单体为八甲基环四硅氧烷（D4）、六甲基环三硅氧烷（D3）、十甲基环五硅氧烷（D5）的一种；所述含氟单体为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯的一种；所述乳化剂为反应型乳化单体，选自乙烯基磺酸钠、烷基乙烯基磺酸钠、十二烷基烯丙基琥珀酸钠的一种，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
所述的硅氟改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(a)将引发剂加入到装有去离子水的引发剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；
(b)将硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体、含氟单体在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；
(c)将乳化剂和去离子水加入到四口烧瓶中，加热到70-90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为1-3小时，反应过程维持聚合温度在70-90℃范围内，转速维持在 200-400r/min范围；
(d)滴加完就开始保温1-3小时，温度为70-90℃，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；
(e)待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节pH值至6.5~8.0之间，即可出料。
本发明与现有的制备丙烯酸酯印花粘合剂的方法相比，具有以下特点：
1、本发明采用有机硅单体和含氟单体与丙烯酸丁酯、丙烯酸等普通单体共聚，这些功能单体在原料中同时提供含硅、氟基团，可以明显改善产品的柔软度、干湿摩擦牢度，同时提高产品的耐污性能。
2、与常规乳化剂相比，反应型乳化剂在起常规乳化剂作用的同时， 还可以共价键的方式键合到聚合物粒子表面，成为聚合物的一部分，避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移，减少VOC排放。
3采用乳液聚合方法，生产过程所需设备简单、操作方便、成本低、安全性高。
通过本发明方法来制备硅氟改性丙烯酸酯乳液，具有含氟聚合物和有机硅树脂的优点，因表面能特别低，适合于防止染料迁移的同时，具有防水、防油、防污、防雾、自洁功能。
具体实施方式
实施例1以重量份计，由以下物质组成：丙烯酸5.0，丙烯酸乙酯8.0，丙烯酸缩水甘油酯0.5，八甲基环四硅氧烷（D4）3.0，丙烯酸三氟乙酯8.0，烷基乙烯基磺酸钠5.0，过硫酸钾0.5，去离子水70.0
首先将过硫酸钾加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、八甲基环四硅氧烷（D4）、丙烯酸三氟乙酯在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将烷基乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在 200r/min，加热到85℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为1小时，反应过程维持聚合温度在85℃；滴加完降温为70℃，保温3小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节pH值至6.5，即可出料。
实施例2以重量份计，由以下物质组成：丙烯酸甲酯12.0，丙烯酸辛酯10.0，甲基丙烯酸缩水甘油酯1.0，六甲基环三硅氧烷（D3）3.0，甲基丙烯酸六氟丁酯6.0，十二烷基烯丙基琥珀酸钠2.0，过硫酸铵1.0，去离子水65.0
首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、六甲基环三硅氧烷（D3）、甲基丙烯酸六氟丁酯在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将十二烷基烯丙基琥珀酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在 250r/min，加热到70℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为3小时，反应过程维持聚合温度在70℃；滴加完升温为90℃，保温1小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节pH值至7，即可出料。
实施例3以重量份计，由以下物质组成：甲基丙烯酸9.0，丙烯酸丁酯12.0，甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5，十甲基环五硅氧烷（D5）8.0，甲基丙烯酸三氟乙酯3.0，乙烯基磺酸钠8.0，过硫酸铵0.5，去离子水60.0
首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、十甲基环五硅氧烷（D5）、甲基丙烯酸三氟乙酯在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在 300r/min，加热到90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为1小时，反应过程维持聚合温度在90℃；滴加完降温到70℃，保温3小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节pH值至8，即可出料。
实施例4以重量份计，由以下物质组成：丙烯酸7.0，丙烯酸丁酯5.0，甲基丙烯酸缩水甘油酯2.0，六甲基环三硅氧烷（D3）4.0，甲基丙烯酸十二氟庚酯4.0，烷基乙烯基磺酸钠3.0，过硫酸铵0.2，去离子水75.0
首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、六甲基环三硅氧烷（D3）、甲基丙烯酸十二氟庚酯在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将烷基乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在 400r/min，加热到80℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为2小时，反应过程维持聚合温度在80℃；滴加完降温到75℃，保温2小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节pH值至7.5，即可出料。
实施例5以重量份计，由以下物质组成：甲基丙烯酸甲酯10.0，丙烯酸乙酯10.0，丙烯酸缩水甘油酯1.0，八甲基环四硅氧烷（D4）5.0，甲基丙烯酸三氟乙酯5.0，乙烯基磺酸钠6.0，过硫酸铵1.0，去离子水62.0
首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、八甲基环四硅氧烷（D4）、甲基丙烯酸三氟乙酯在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在 200r/min，加热到90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为2小时，反应过程维持聚合温度在90℃；滴加完降温到80℃，保温1小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节pH值至7，即可出料。
以上述制得的硅氟改性丙烯酸酯乳液，根据GB/T 1727—1992《漆膜一般制备法》制得乳胶膜，经测试结果如下表：
样品 水接触角/˚ 正十六烷接触角/˚ 吸水率/%
实施例1 110.5 58.6 3.2
实施例2 106.5 39.2 4.0
实施例3 105.3 35.6 4.2
实施例4 115.7 56.3 2.5
实施例5 102.6 46.7 2.7

Claims (2)

1.一种硅氟改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：由下列重量份的组分物质聚合而成：
硬单体 5-12
软单体 5-12
交联单体 0.5-2
有机硅单体 3-8
含氟单体 3-8
乳化剂 2-8
引发剂 0.2-1.0
去离子水 60-75
所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种；所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙酯中的一种；所述交联单体为丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述有机硅单体为八甲基环四硅氧烷（D4）、六甲基环三硅氧烷（D3）、十甲基环五硅氧烷（D5）的一种；所述含氟单体为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯的一种；所述乳化剂为反应型乳化单体，选自乙烯基磺酸钠、烷基乙烯基磺酸钠、十二烷基烯丙基琥珀酸钠的一种，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的硅氟改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(a)将引发剂加入到装有去离子水的引发剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；
(b)将硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体、含氟单体在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；
(c)将乳化剂和去离子水加入到四口烧瓶中，加热到70-90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为1-3小时，反应过程维持聚合温度在70-90℃范围内，转速维持在 200-400r/min范围；
(d)滴加完就开始保温1-3小时，温度为70-90℃，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；
(e)待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节pH值至6.5~8.0之间，即可出料。
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