CN107814866A - 有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，包括以下步骤：（1）在丙烯酸酯单体与有机硅单体的混合物中，加入十六醇，搅拌1‑3h，得到油相混合物；（2）将乳化剂溶解在水中，搅拌1‑2h，得到水相混合物；（3）按照质量比1:1将步骤（1）得到的油相混合物加入到步骤（2）得到的水相混合物中，搅拌后，超声反应15min；（4）将步骤（3）得到的混合物，在氮气气氛下搅拌30‑50min；（5）升温至60℃后，加入还原剂亚硫酸氢，在加入氧化剂过硫酸钾，反应4‑6h，即可。本发明提供的方法制得有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液，其凝聚率低至0.81%，粒径低至76nm，粒径分布只有0.12，稳定性好。

Description

有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法。
背景技术
有机硅改性聚丙烯酸酯乳液既具有聚丙烯酸酯的耐候性、成膜性和优异的力学性能，又具有有机硅的耐水性、耐高低温性和透气性，有望成为一种高耐候性和高耐水性的环保型建筑涂料，因而受到广泛关注。聚丙烯酸酯乳液的有机硅改性方法可分为物理改性与化学改性。物理改性法仅通过物理共混实现，操作简单，但由于有机硅与聚丙烯酸酯极性相差很大，相容性较差，改性效果往往不理想；化学改性法是可以在有机硅与聚丙烯酸酯之间形成化学键，从而改善两者相容性，达到更好的改性效果。
细乳液聚合法是一种新型的乳液聚合法，与传统乳液聚合的胶束成核机理不同，细乳液聚合以液滴成核为主，通过添加不溶于水的低分子量稳定剂以及有效的乳化剂，单体在水相中可以达到稳定分散状态，形成直径为50～500 nm的单体液滴，其表面积与胶束相当，液滴小而多，更容易捕获自由基引发成核。在细乳液聚合中，单体在液滴中直接进行聚合，不用通过水相扩散进行迁移，特别适用于憎水性较大的单体聚合成稳定的乳液，在有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备中显示出较大优势。在传统乳液聚合中，凝聚率可高达32.7%，而在细乳液聚合中最高只有5.5%，证实细乳液聚合更适合有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备，然而5.5%的凝聚率在实际应用中还是较高。随着细乳液聚合技术的发展，凝聚率可以逐渐降低至接近零，但是使凝聚率降低的重要条件是硅丙细乳液中有机硅
单体含量较低(小于5%)，这对有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的改性作用产生了一定的限制。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法。
有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）在丙烯酸酯单体与有机硅单体的混合物中，加入十六醇，搅拌1-3h，得到油相混合物；
（2）将乳化剂溶解在水中，搅拌1-2h，得到水相混合物；
（3）按照质量比1:1将步骤（1）得到的油相混合物加入到步骤（2）得到的水相混合物中，搅拌后，超声反应15min；
（4）将步骤（3）得到的混合物，在氮气气氛下搅拌30-50min；
（5）升温至60℃后，加入还原剂亚硫酸氢，在加入氧化剂过硫酸钾，反应4-6h，即可。
优选地，步骤（1）中的丙烯酸酯单体、有机硅单体、十六醇的质量比为10:8:15。
优选地，所述的丙烯酸酯单体为质量比为1:1的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯。
优选地，所述的有机硅单体为质量比为1:1.5的丙基三甲氧基硅和甲基三甲氧基硅。
优选地，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
优选地，所述乳化剂与水的质量比为1:20。
优选地，步骤（3）中超声反应的条件为：超声功率为450W，超声频率为25 kHz。
优选地，所述还原剂亚硫酸氢的加入量为步骤（3）中油相混合物和水相混合物总质量的0.1%，所述氧化剂过硫酸钾的加入量与还原剂亚硫酸氢的加入量相等。
本发明的优点：
本发明提供的方法制得有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液，其凝聚率低至0.81%，粒径低至76nm，粒径分布只有0.12，稳定性好，放置30 d以上仍保持稳定。
具体实施方式
实施例1
有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在丙烯酸酯单体与有机硅单体的混合物中，加入十六醇，搅拌1h，得到油相混合物；其中，丙烯酸酯单体、有机硅单体、十六醇的质量比为10:8:15；所述的丙烯酸酯单体为质量比为1:1的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯；所述的有机硅单体为质量比为1:1.5的丙基三甲氧基硅和甲基三甲氧基硅；
（2）将乳化剂溶解在水中，搅拌1h，得到水相混合物；乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述乳化剂与水的质量比为1:20；
（3）按照质量比1:1将步骤（1）得到的油相混合物加入到步骤（2）得到的水相混合物中，搅拌后，超声反应15min；其中，超声功率为450W，超声频率为25 kHz；
（4）将步骤（3）得到的混合物，在氮气气氛下搅拌30min；
（5）升温至60℃后，加入还原剂亚硫酸氢，在加入氧化剂过硫酸钾，反应4-6h，即可；其中，所述还原剂亚硫酸氢的加入量为步骤（3）中油相混合物和水相混合物总质量的0.1%，所述氧化剂过硫酸钾的加入量与还原剂亚硫酸氢的加入量相等。
实施例2
有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在丙烯酸酯单体与有机硅单体的混合物中，加入十六醇，搅拌3h，得到油相混合物；其中，丙烯酸酯单体、有机硅单体、十六醇的质量比为10:8:15；所述的丙烯酸酯单体为质量比为1:1的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯；所述的有机硅单体为质量比为1:1.5的丙基三甲氧基硅和甲基三甲氧基硅；
（2）将乳化剂溶解在水中，搅拌2h，得到水相混合物；乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述乳化剂与水的质量比为1:20；
（3）按照质量比1:1将步骤（1）得到的油相混合物加入到步骤（2）得到的水相混合物中，搅拌后，超声反应15min；其中，超声功率为450W，超声频率为25 kHz；
（4）将步骤（3）得到的混合物，在氮气气氛下搅拌50min；
（5）升温至60℃后，加入还原剂亚硫酸氢，在加入氧化剂过硫酸钾，反应4-6h，即可；其中，所述还原剂亚硫酸氢的加入量为步骤（3）中油相混合物和水相混合物总质量的0.1%，所述氧化剂过硫酸钾的加入量与还原剂亚硫酸氢的加入量相等。
实施例3
有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在丙烯酸酯单体与有机硅单体的混合物中，加入十六醇，搅拌1.5h，得到油相混合物；其中，丙烯酸酯单体、有机硅单体、十六醇的质量比为10:8:15；所述的丙烯酸酯单体为质量比为1:1的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯；所述的有机硅单体为质量比为1:1.5的丙基三甲氧基硅和甲基三甲氧基硅；
（2）将乳化剂溶解在水中，搅拌1.5h，得到水相混合物；乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述乳化剂与水的质量比为1:20；
（3）按照质量比1:1将步骤（1）得到的油相混合物加入到步骤（2）得到的水相混合物中，搅拌后，超声反应15min；其中，超声功率为450W，超声频率为25 kHz；
（4）将步骤（3）得到的混合物，在氮气气氛下搅拌40min；
（5）升温至60℃后，加入还原剂亚硫酸氢，在加入氧化剂过硫酸钾，反应4-6h，即可；其中，所述还原剂亚硫酸氢的加入量为步骤（3）中油相混合物和水相混合物总质量的0.1%，所述氧化剂过硫酸钾的加入量与还原剂亚硫酸氢的加入量相等。

Claims (8)

1.有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在丙烯酸酯单体与有机硅单体的混合物中，加入十六醇，搅拌1-3h，得到油相混合物；
（2）将乳化剂溶解在水中，搅拌1-2h，得到水相混合物；
（3）按照质量比1:1将步骤（1）得到的油相混合物加入到步骤（2）得到的水相混合物中，搅拌后，超声反应15min；
（4）将步骤（3）得到的混合物，在氮气气氛下搅拌30-50min；
（5）升温至60℃后，加入还原剂亚硫酸氢，在加入氧化剂过硫酸钾，反应4-6h，即可。
2.根据权利要求1所述的有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的丙烯酸酯单体、有机硅单体、十六醇的质量比为10:8:15。
3.根据权利要求1所述的有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸酯单体为质量比为1:1的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯。
4.根据权利要求1所述的有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：所述的有机硅单体为质量比为1:1.5的丙基三甲氧基硅和甲基三甲氧基硅。
5.根据权利要求1所述的有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求5所述的有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：所述乳化剂与水的质量比为1:20。
7.根据权利要求1所述的有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：步骤（3）中超声反应的条件为：超声功率为450W，超声频率为25 kHz。
8.根据权利要求1所述的有机硅改性聚丙烯酸酯细乳液的制备方法，其特征在于：所述还原剂亚硫酸氢的加入量为步骤（3）中油相混合物和水相混合物总质量的0.1%，所述氧化剂过硫酸钾的加入量与还原剂亚硫酸氢的加入量相等。
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