CN107739440A - 乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法 - Google Patents

乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备有机硅脱模剂的方法，特别是一种乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法。采用乳液聚合工艺一次制备完成，按如下步骤进行：按比例将去离子水、催化剂、封端剂、有机硅环体加入反应釜中，在搅拌条件下40～60℃制备预聚体乳液；再加入乳化剂、表面活性剂、结构控制剂，在80～95℃反应4～6小时；然后加入终止剂，调整乳液pH为中性，制得中性有机硅脱模剂乳液。采用乳液聚合的方法进行，水作为分散剂，易于喷涂，乳化粒子粒径极小，且本发明制备成的脱模剂的应用范围广泛，制作成本低廉，对环境以及人体健康无危害，对橡塑制件脱模剥离力大的情况也有所改善。

Description

乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法
技术领域
本发明涉及一种制备有机硅脱模剂的方法，特别是一种乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法。
背景技术
形态各异的不同类型有机硅脱模剂的使用方法和效果有所不同，本体硅油型和气雾型脱模剂的应用方法最方便，只要将脱模剂简单地刷涂或喷涂在模具表面，即可进行塑料制品成型加工操作，并且制品脱模简便；与溶液型有机硅脱模剂相比较，水乳液型有机硅脱模剂因不使用有机溶剂，对环境基本无污染，但是就橡塑制件脱模的难易程度相比较，应用水乳液型脱模剂的剥离力相对要大些，并且连续脱模使用次数也较溶剂型少些。
乳液型脱模剂的专利申报很多，但大多是将油性物质加入溶剂中，在司班、吐温等乳化剂作用下进行机械乳化制备而成，均需使用高速剪切或均质机才能达到均匀乳化的目的，对工业化生产设备要求较高。。例如：专利(CN102199352A)制备的水溶性有机硅乳液脱模剂是利用聚二甲基硅氧烷在乳化剂吐温80或与司班60的混合物作用下，采用高速剪切乳化或微波乳化制备而成；专利CN200810197724.4、CN201010130461.2、CN201110196749.4、CN201210298099.9、CN201310515658.1、CN201510311896.X等报道的脱模剂生产方法，均使用大量溶剂，采用OP、司班、吐温、AEO系列乳化剂，通过物理机械乳化制备而成。专利(CN200810197724)报道了一种采用化学合成反应制备脱模剂的方法，但采用的仍然是传统的脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，本发明提供一种乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：采用乳液聚合工艺一次制备完成，按如下步骤进行：
按比例将去离子水、催化剂、封端剂、有机硅环体加入反应釜中，在搅拌条件下40～60℃制备预聚体乳液；
再加入乳化剂、表面活性剂、结构控制剂，在80～95℃反应4～6小时；然后加入终止剂，调整乳液pH为中性，制得中性有机硅脱模剂乳液。
本发明与现有有机硅脱模剂专利的根本区别在于：⑴本发明在预乳化工序增加封端剂，控制产品聚合度的增长，使粒径分散更均匀，降低了反应过程中的聚合程度，生产过程粘度降低，省略了其他专利中使用均质机的工序，降低了操作压力；⑵本发明使用聚醚改性的有机聚硅氧烷作为乳化剂，代替传统的吐温、司班类乳化剂，因聚醚链节本身的亲水亲油基团加上有机聚硅氧烷与有机硅环体的互溶性，使乳化进行更简便，乳液均一性更好；⑶本发明通过加入特定结构的控制剂，可以制备特殊空间结构的聚硅氧烷乳液，可以控制脱模剂的成膜硬度，对不同的脱模环境可以有针对性的制备各种结构的聚硅氧烷乳液；⑷本发明通过加一种特定的表面活性剂，可以调整有机硅脱模剂的粒径分布，进而调整脱模剂在模具表面的铺展程度。
采用乳液聚合的方法进行，水作为分散剂，易于喷涂，乳化粒子粒径极小，且本发明制备成的脱模剂的应用范围广泛，制作成本低廉，对环境以及人体健康无危害，对橡塑制件脱模剥离力大的情况也有所改善。
本发明的优选方案：
催化剂为烷基苯磺酸，是指一类分子，具有R-C6H4(苯环)-SO3H和R-OSO3H的通式，R一般为10-20的烃类，为直链或支链。
封端剂为有机聚硅氧烷，结构式如下：
n＝1-20，X是羟基、烷氧基、甲基中的一种或几种。
乳化剂为聚醚改性聚硅氧烷,通过含氢硅油与烯丙基聚醚在铂催化剂条件下进行硅氢加成制得，是侧链聚醚改性聚硅氧烷：结构式一；或是端基聚醚改性聚硅氧烷：结构式二；结构式如下：
结构式一：
结构式二：
其中结构式一为侧链聚醚改性聚硅氧烷，结构式二为端基聚醚改性聚硅氧烷；结构式一和结构式二中的X为聚醚链节，包括：聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、脂肪胺聚氧乙烯醚或聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
表面活性剂为R-C6H4(苯环)-SO3Na和R-OSO3Na的通式，R一般为10-20的烃类，为直链或支链。
结构控制剂为一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，其用通式ASiB3表示：B－可水解的基团；A一有机官能团；B是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等中的一种或几种,A是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基中的一种或几种。
终止剂采用碱性物质，是Na2CO3、NaHCO3、Na2S、NaHS、K2CO3、KHCO3、K2S、KHS、KCNS、GaHCO3、CH3COONa、三乙胺、三乙烯二胺、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG、叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS、LDA或氨水中的一种或几种。
各物质的质量分数为：去离子水：40～75％；催化剂：1～5％；封端剂：2～10％；有机硅环体：15～40％；乳化剂：5～10％；结构控制剂：0.2～1.0％；表面活性剂：2～10％；终止剂：0.1-1.5％。
该产品的技术指标如下：
外观：白色略带荧光蓝乳液；pH值：6～7；稳定性：4000r/min离心15min不分层；有效成分：25％～60％。
具体实施方案
实施例1：
将80gDMC、130g去离子水、10g十二烷基苯磺酸、2g聚合度为6的低粘度羟基硅油加入反应釜中，升温至40℃搅拌1h制备成预聚体乳液，继续加入5g侧链聚醚硅油、12g十二烷基苯磺酸钠、2g硅烷偶联剂KH550搅拌升温至85℃进行聚合4h，然后加5％氢氧化钠溶液中和至中性，即得乳液型有机硅脱模剂。
该产品的技术指标如下：
外观：白色略带荧光蓝乳液；pH值：7；稳定性：4000r/min离心15min不分层；有效成分：45％。
实施例2：
将80gDMC、130g去离子水、10g十六烷基苯磺酸、2g聚合度为18的羟基硅油加入反应釜中，升温至40℃搅拌1h制备成预聚体乳液，继续加入5g端基聚醚硅油、16g十六烷基苯磺酸钠、2g硅烷偶联剂KH550作为结构控制剂，搅拌升温至95℃进行催化聚合、聚合时间5h，聚合完成后直接加5％氢氧化钠溶液进行中和，即得乳液型有机硅脱模剂。
实施例3：
将80gD4、130g去离子水、10g十二烷基苯磺酸、10g粘度为25cs的低粘度羟基硅油加入反应釜中，升温至40-50℃搅拌1h制备成预聚体乳液，继续加入10g侧链聚醚硅油、12g十二烷基苯磺酸钠、5g硅烷偶联剂KH560搅拌升温至90℃进行催化聚合、聚合时间5h，聚合完成直接加氨水中和至中性，即得乳液型有机硅脱模剂。

Claims (8)

1.一种乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：采用乳液聚合工艺一次制备完成，按如下步骤进行：
按比例将去离子水、催化剂、封端剂、有机硅环体加入反应釜中，在搅拌条件下40～60℃制备预聚体乳液；
再加入乳化剂、表面活性剂、结构控制剂，在80～95℃反应4～6小时；然后加入终止剂，调整乳液pH为中性，制得中性有机硅脱模剂乳液。
2.根据权利要求1所述的乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：催化剂为烷基苯磺酸，是指一类分子，具有R-C6H4(苯环)-SO3H和R-OSO3H的通式，R一般为10-20的烃类，为直链或支链。
3.根据权利要求1所述的乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：封端剂为有机聚硅氧烷，结构式如下：
n＝1-20，X是羟基、烷氧基、甲基中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：乳化剂为聚醚改性聚硅氧烷,通过含氢硅油与烯丙基聚醚在铂催化剂条件下进行硅氢加成制得，是侧链聚醚改性聚硅氧烷：结构式一；或是端基聚醚改性聚硅氧烷：结构式二；结构式如下：
结构式一：
结构式二：
其中结构式一为侧链聚醚改性聚硅氧烷，结构式二为端基聚醚改性聚硅氧烷；结构式一和结构式二中的X为聚醚链节，包括：聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、脂肪胺聚氧乙烯醚或聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
5.根据权利要求1所述的乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：表面活性剂为R-C6H4(苯环)-SO3Na和R-OSO3Na的通式，R一般为10-20的烃类，为直链或支链。
6.根据权利要求1所述的乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：结构控制剂为一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，其用通式ASiB3表示：B－可水解的基团；A一有机官能团；B是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等中的一种或几种,A是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：终止剂采用碱性物质，是Na2CO3、NaHCO3、Na2S、NaHS、K2CO3、KHCO3、K2S、KHS、KCNS、GaHCO3、CH3COONa、三乙胺、三乙烯二胺、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG、叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS、LDA或氨水中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的乳液聚合制备有机硅脱模剂的方法，其特征在于：各物质的质量分数为：去离子水：40～75％；催化剂：1～5％；封端剂：2～10％；有机硅环体：15～40％；乳化剂：5～10％；结构控制剂：0.2～1.0％；表面活性剂：2～10％；终止剂：0.1-1.5％。
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