CN108192103A - 一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料领域，更具体的说涉及一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的方法，该方法原料为：100重量份的纯丙乳液或者苯丙乳液，0.5‑5重量份的有机硅中间体，0.1‑0.2重量份的叔胺盐。本发明使用含环氧活性官能团的有机硅中间体加入丙烯酸乳液中，在高温下进行熟化，这种方式能够使水性丙烯酸乳液的使用厂家自己能够根据自己的需要进行有机硅的改性(例如流平、耐磨、抗涂鸦、疏水疏油等性能需求)，同时能够提供良好的储存稳定性。

Description

一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的方法
技术领域
本发明涉及水性涂料领域，更具体的说涉及一种涂料生产工厂对丙烯酸乳液进行有机硅熟化改性的方法。
技术背景
随着环保等要求越来越严格，水性涂料在涂料行业中所占比重越来越多，在水性树脂中，丙烯酸乳液及其改性乳液用量是最大的。而有机硅由于其独特的流平、润湿、手感、耐磨、抗涂鸦、疏水疏油等特性，被广泛用于与树脂改性和外添加进行性能改善。而将有机硅引入丙烯酸乳液目前只存在两种方式：合成时加入有机硅单体和丙烯酸单体进行共聚以及涂料生产时加入有机硅功能性助剂。
涂料厂由于其规模、设备等原因，一般不会自己生产水性丙烯酸树脂，所以他在有机硅的使用方式就只有两种：使用树脂厂提供的有机硅改性丙烯酸乳液和外添加有机硅助剂来提升漆膜的各种性能；但是涂料厂在使用供应商提供的有机硅改性丙烯酸乳液时，树脂厂家目前采用的方式多是利用硅烷类单体进行树脂的有机硅改性，由于其结构的特点，在手感、耐磨和抗涂鸦等性能上明显不够，涂料厂还必须外添加有机硅类的助剂进行进一步的改善。而单纯采用外添加的方式加入有机硅助剂，首先存在相容性的问题(必须加入大量的润湿剂避免缩孔)，第二存在储存稳定性的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明在总结以前的研究经验的基础上，致力于使用含环氧活性官能团的有机硅中间体加入丙烯酸乳液中，在高温下进行熟化，这种方式能够使水性丙烯酸乳液的使用厂家自己能够根据自己的需要进行有机硅的改性(例如流平、耐磨、抗涂鸦、疏水疏油等性能需求)，同时能够提供良好的储存稳定性。
(二)技术方案
本发明提供用于改性的有机硅中间体有两种，单端环氧官能团封端的聚醚改性聚硅氧烷和两端环氧官能团封端的聚醚改性聚硅氧烷，采用的方式是加入有机硅中间体后再在80℃下加温熟化2小时，利用丙烯酸乳液中未反应的羧基等基团与环氧基反应，将有机硅接入丙烯酸链段中，提供有机硅的性能。
一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，该方法原料为：
100重量份的纯丙乳液或者苯丙乳液，
0.5-5重量份的有机硅中间体；
0.1-0.2重量份的叔胺盐。
该方法原料为：
100重量份的纯丙乳液或者苯丙乳液，
1重量份的有机硅中间体；
0.1重量份的叔胺盐。
该方法原料为：
100重量份的纯丙乳液或者苯丙乳液，
2重量份的有机硅中间体；
0.1重量份的叔胺盐。
其中有机硅中间体制备方法为：将八甲基环四硅氧烷(50-100份)加入到反应釜中，升温至100℃，蒸馏1小时，降温，加入四甲基氢氧化铵(0.01-0.05份)，加入(1-5份)去离子水，升温至110℃回流3小时，升温至150℃，抽真空，破坏催化剂四甲基氢氧化铵。降温至50℃，加入(0.1-1份)浓硫酸，搅拌均匀，升温值72℃，缓慢(2-4小时滴完)滴入一氢五甲基二硅氧烷或二氢四甲基二硅氧烷(10-15份)，加入氯铂酸(0.01-0.05份)，加入(15-25份)缩水甘油醚，继续反应1小时后，降温，加入(1-3份)碳酸钠中和，过滤出料，得到有机硅中间体。
一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，制备方法为：
(1)将乳液、有机硅中间体、叔胺或者季胺盐均匀混合，混合料在80℃温度下熟化反应2h，得到有机硅熟化改性的丙烯酸乳液；
(2)将步骤(1)的有机硅改性的丙烯酸乳液冷却后过滤即得。
其中叔胺盐为三亚乙基二胺。
有机硅熟化改性的丙烯酸乳液用于木器、塑胶、建筑、皮革领域。
根据用户的具体需要，有机硅中间体的选择不同，当用户需要流平、耐磨性能时，用户使用的中间体为两端环氧官能团封端的聚醚改性聚硅氧烷(两端封端的机构能够均匀将有机硅接入到涂层中，根据用量的不同提供润湿、流平和耐磨性能)；当用户需要耐磨、抗涂鸦、疏水疏油性能时，用户使用的的有机硅中间体为单端环氧官能团封端的聚醚改性聚硅氧烷(单端封端的结构能够使有机硅在成膜时既将有机硅链段接入了涂层中，又由于没有完全锚定，所以硅的链段能够在成膜后形成定向排列，提供更好的耐磨、抗涂鸦、疏水疏油性能)。
具体实施方式
为使本发明技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
首先制备环氧改性聚醚有机硅中间体：
双端环氧改性聚醚有机硅中间体制备方法：将八甲基环四硅氧烷75g加入到反应釜中，升温至100℃，蒸馏1小时，降温，加入四甲基氢氧化铵0.025g，加入2.5g去离子水，升温至110℃回流3小时，升温至150℃，抽真空，破坏催化剂四甲基氢氧化铵。降温至50℃，加入0.5g浓硫酸，搅拌均匀，升温值72℃，缓慢(3小时滴完)滴入二氢四甲基二硅氧烷12.5g，加入氯铂酸0.025g，加入20g缩水甘油醚，继续反应1小时后，降温，加入2g碳酸钠中和，过滤出料，得到双端环氧改性聚醚有机硅中间体。
单端环氧改性聚醚有机硅中间体制备方法：将八甲基环四硅氧烷75g加入到反应釜中，升温至100℃，蒸馏1小时，降温，加入四甲基氢氧化铵0.025g，加入2.5g去离子水，升温至110℃回流3小时，升温至150℃，抽真空，破坏催化剂四甲基氢氧化铵。降温至50℃，加入0.5g浓硫酸，搅拌均匀，升温值72℃，缓慢(3小时滴完)滴入氢五甲基二硅氧烷12.5g，加入氯铂酸0.025g，加入20g缩水甘油醚，继续反应1小时后，降温，加入2g碳酸钠中和，过滤出料，得到单端环氧改性聚醚有机硅中间体。
实施例1
(1)在三颈瓶中加入500g 40％固含的纯丙乳液；
(2)在80℃下，100r/min下，依次加入0.5g三亚乙基二胺，5g单端环氧改性聚醚有机硅中间体，保温2小时
(3)取出混合物，冷却后过滤，即得有机硅熟化改性丙烯酸乳液
实施例2
(1)在三颈瓶中加入500g 40％固含的纯丙乳液；
(2)在80℃下，90r/min下，依次加入0.5g三亚乙基二胺，10g单端环氧改性聚醚有机硅中间体，保温2小时
(3)取出混合物，冷却后过滤，即得有机硅熟化改性丙烯酸乳液
实施例3
(1)在三颈瓶中加入500g 40％固含的苯丙乳液；
(2)在80℃下，100r/min下，依次加入1.0g三亚乙基二胺，10g双端环氧改性聚醚有机硅中间体，保温2小时
(3)取出混合物，冷却后过滤，即得有机硅熟化改性丙烯酸乳液
实施例4
(1)在三颈瓶中加入500g 40％固含的苯丙乳液；
(2)在80℃下，120r/min下，依次加入1.0g三亚乙基二胺，25g双端环氧改性聚醚有机硅中间体，保温2小时
(3)取出混合物，冷却后过滤，即得有机硅熟化改性丙烯酸乳液
试验例1理化性质测试
有机硅弹性体乳液 外观 硅含量％ 固含量％(105℃/1h) 粘度cps 25℃
实施例1 乳白色液体 1 40.7 1100
实施例2 乳白色液体 2 41.2 1160
实施例3 乳白色液体 2 41.2 1170
实施例4 乳白色液体 5 43.0 1300
试验例2：两端环氧官能团封端的聚醚改性聚硅氧烷熟化的有机硅改性丙烯酸乳液
将实施例1和2所述的有机硅熟化丙烯酸乳液按照下列配方制备成水性木器漆，对比空白纯丙乳液样和直接添加有机硅助剂的样品
表2配方组成
表3性能对比
检测项目 配方1 配方2 配方3 配方4
润湿性 8 10 10 10
流平 6 7 8 7
光泽/GU 95 94 97 90
耐磨/500g负重 100次 260次 350次 310次
润湿性测定标准：将乳液涂布到已经底漆上，看是否出现缩孔等不量现象，(10为最好，0为最差)
流平测试标准：目测
光泽：使用光泽仪60度光源测定，测试标准参考GB/T 9754-2007
耐磨：使用橡皮酒精耐磨测试仪测定，判定标准为负重500g，最终将漆膜磨穿的次数
试验例3：单端环氧官能团封端的聚醚改性聚硅氧烷熟化的有机硅改性丙烯酸乳液
将实施例3和4所述的有机硅熟化丙烯酸乳液按照下列配方制备成水性木器漆，对比空白苯丙乳液样和直接添加有机硅助剂的样品。
表4配方组成
表5性能对比：
光泽：使用光泽仪60度光源测定，测试标准参考GB/T 9754-2007
耐磨：使用橡皮酒精耐磨测试仪测定，判定标准为负重500g，最终将漆膜磨穿的次数
抗涂鸦：涂鸦墨迹采用油性笔(黑色)，去除涂鸦的方式直接用纸巾擦拭。
抗粘连性：负重100KG测试时间72小时，测试方法参照GB/T 23982-2009
疏水性：测定漆膜的表面水的静态接触角，接触角越大，疏水性越好。
本发明所述的机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法中原料来源：
表6原料来源
所述实施例包括但不限于上述。

Claims (7)

1.一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：该方法原料为：
100重量份的纯丙乳液或者苯丙乳液，
0.5-5重量份的有机硅中间体；
0.1-0.2重量份的叔胺盐。
2.根据权利要求1所述的一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：该方法原料为：
100重量份的纯丙乳液或者苯丙乳液，
1重量份的有机硅中间体；
0.1重量份的叔胺盐。
3.根据权利要求1所述的一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：该方法原料为：
100重量份的纯丙乳液或者苯丙乳液，
2重量份的有机硅中间体；
0.1重量份的叔胺盐。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，其中有机硅中间体制备方法为：将八甲基环四硅氧烷(50-100份)加入到反应釜中，升温至100℃，蒸馏1小时，降温，加入四甲基氢氧化铵(0.01-0.05份)，加入(1-5份)去离子水，升温至110℃回流3小时，升温至150℃，抽真空，破坏催化剂四甲基氢氧化铵。降温至50℃，加入(0.1-1份)浓硫酸，搅拌均匀，升温值72℃，缓慢(2-4小时滴完)滴入一氢五甲基二硅氧烷或二氢四甲基二硅氧烷(10-15份)，加入氯铂酸(0.01-0.05份)，加入(15-25份)缩水甘油醚，继续反应1小时后，降温，加入(1-3份)碳酸钠中和，过滤出料，得到有机硅中间体。
5.一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：制备方法为：
(1)将乳液、有机硅中间体、叔胺或者季胺盐均匀混合，混合料在80℃温度下熟化反应2h，得到有机硅熟化改性的丙烯酸乳液；
(2)将步骤(1)的有机硅改性的丙烯酸乳液冷却后过滤即得。
6.根据权利要求1-3、5任一项所述的一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，其中叔胺盐为三亚乙基二胺。
7.根据权利要求1-6任一项所述的的一种有机硅熟化改性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：有机硅熟化改性的丙烯酸乳液用于木器、塑胶、建筑、皮革领域。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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