CN109760395B - 一种有机硅纳米涂层防水垫面料 - Google Patents
一种有机硅纳米涂层防水垫面料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种有机硅纳米涂层防水垫面料，包括基层面料及在基层面料上涂覆的有机硅纳米涂层，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成(以质量百分比计)，将有机硅纳米涂层涂覆于基层面料表面，再经100℃烘干、160℃焙烘，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料。本发明防水垫面料，其涂层由纳米有机硅于丙烯酸酯乳液共混而成。纳米有机硅以乙烯基硅氧烷乳液与乙烯基纳米SiO2溶胶共聚制得，该乳液在面料表面既能形成低表面能的有机硅膜，又可改变面料表面的粗糙度，协同增强表面的拒水性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种防水垫面料，具体涉及一种有机硅纳米涂层防水垫面料，属于功能性面料领域。
背景技术
郊游、宿营，享受休闲生活为越来越多的人所喜爱。要想在野外和地上沁出的水汽隔绝开来，那么绝对少不了户外防水、防潮垫。户外防水垫的作用主要是为了让人在野外露营时，减少直接睡在不平坦的地面上产生的不适感，而且还能隔绝地面冰冷潮湿的气体，防止身体失温。现有的防水垫多为发泡塑料防潮垫、回力胶防潮垫、半孔泡膜防潮垫、充气防潮垫等。不过，这些防水、防潮垫，有的耐用性差，有异味，对健康不利；有的体积较大、质量较重，充气、排气麻烦；有的价格昂贵，使用后清洗麻烦。
发明内容
本发明目的是采用面料表面涂覆有机硅纳米涂层或复合薄膜及贴合内衬的方法，提供一种防水垫面料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。
一种有机硅纳米涂层防水垫面料，包括基层面料及在基层面料上涂覆的有机硅纳米涂层，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成(以质量百分比计)，将有机硅纳米涂层涂覆于基层面料表面，再经100℃烘干、160℃焙烘，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料；
所述的纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液，由纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液按质量比2:1共混而成；
所述的纳米有机硅乳液主要由乙烯基纳米SiO2溶胶、可聚合有机硅单体(如式1所示)、乙烯基硅氧烷乳液聚合而成，制备方法如下：
1)向乳化器中加入80份乙烯基硅氧烷乳液、40份水及2份AEO-9、1份AEO-7，在搅拌下缓慢加入24份可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5h，成预乳化液；
2)将50份乙烯基硅氧烷乳液、14份乙烯基纳米SiO2溶胶、50份水、20％的预乳化液(体积比)加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；1.7份引发剂与20份水溶解形成引发剂水溶液；
3)持续搅拌，待反应釜中温度升至75-78℃时，加入30％引发剂水溶液(体积百分数)，保温反应0.5h；
4)滴加剩余的预乳化液及引发剂水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；
5)升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得纳米有机硅乳液；
所述的丙烯酸酯乳液，主要由丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体(如式2所示)经乳液聚合而成，丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯，乳液的制备方法为：
a)将10份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸乙酯、33份丙烯酸丁酯、5份丙烯酸羟乙酯、14份乙烯基有机硅单体、7份十二烷基硫酸钠、4份AEO-9、2份甘油、1份PEG-200、260份水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；
b)水浴加热，当反应器温度升至68-70℃时，加入0.3份引发剂与6份水的溶液，保温反应0.5h；
c)2h内滴加0.5份引发剂与10份水的溶液及6份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟乙酯的单体混合液；继续保温反应2h；
d)升温至80℃，保温反应0.5h，然后降温、过滤，得丙烯酸酯乳液；
(H3C)3Si-O-CH2CH2NH-CH2CH＝CH2 式2
所述的乙烯基纳米SiO2溶胶，由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水、乳化剂制成，方法如下：将4份乙烯基三甲氧基硅烷、1.2份十二烷基苯磺酸钠、1.7份AEO-9、0.6份PEG-400加入到100份水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入2.3份氨水，持续搅拌反应4h，形成乙烯基纳米SiO2溶胶；
所述的乙烯基硅氧烷乳液，由D4(八甲基环四硅氧烷)、D4 Vi(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乳化剂、催化剂、水反应而成，基体步骤为：将80份D4、10份D4 Vi、4份十二烷基苯磺酸钠、3份OP-10、4份十二烷基苯磺酸加入到反应器中，搅拌乳化1h，再水浴升温至83-85℃，保温持续反应5h，降温、过滤，得乙烯基硅氧烷乳液。
所述的增稠剂为增稠剂ASE-60、增稠剂TCP-936中的一种。
所述的交联剂为封端型异氰酸酯交联剂。
所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
为了进一步增强防水垫面料的防水性能，在基材面料表面涂覆涂层的基础上，在面料的另一侧复合一层TPU薄膜。由此改进的防水垫面料的技术方案如下。
一种有机硅纳米涂层防水垫面料，包括基层面料、在基层面料上表面涂覆的有机硅纳米涂层及在基层面料下表面复合的TPU薄膜，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成(以质量百分比计)；
所述的纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液，由纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液按质量比2:1共混而成；
所述的纳米有机硅乳液主要由乙烯基纳米SiO2溶胶、可聚合有机硅单体(如式1所示)、乙烯基硅氧烷乳液聚合而成，制备方法如下：
1)向乳化器中加入80份乙烯基硅氧烷乳液、40份水及2份AEO-9、1份AEO-7，在搅拌下缓慢加入24份可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5h，成预乳化液；
2)将50份乙烯基硅氧烷乳液、14份乙烯基纳米SiO2溶胶、50份水、20％的预乳化液(体积比)加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；1.7份引发剂与20份水溶解形成引发剂水溶液；
3)持续搅拌，待反应釜中温度升至75-78℃时，加入30％引发剂水溶液(体积百分数)，保温反应0.5h；
4)滴加剩余的预乳化液及引发剂水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；
5)升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得纳米有机硅乳液；
所述的丙烯酸酯乳液，主要由丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体(如式2所示)经乳液聚合而成，丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯，乳液的制备方法为：
a、将10份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸乙酯、33份丙烯酸丁酯、5份丙烯酸羟乙酯、14份乙烯基有机硅单体、7份十二烷基硫酸钠、4份AEO-9、2份甘油、1份PEG-200、260份水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；
b、水浴加热，当反应器温度升至68-70℃时，加入0.3份引发剂与6份水的溶液，保温反应0.5h；
c、2h内滴加0.5份引发剂与10份水的溶液及6份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟乙酯的单体混合液；继续保温反应2h；
d、升温至80℃，保温反应0.5h，然后降温、过滤，得丙烯酸酯乳液；
(H3C)3Si—O—CH2CH2NH—CH2CH＝CH2 式2
所述的乙烯基纳米SiO2溶胶，由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水、乳化剂制成，方法如下：将4份乙烯基三甲氧基硅烷、1.2份十二烷基苯磺酸钠、1.7份AEO-9、0.6份PEG-400加入到100份水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入2.3份氨水，持续搅拌反应4h，形成乙烯基纳米SiO2溶胶；
所述的乙烯基硅氧烷乳液，由D4(八甲基环四硅氧烷)、D4 Vi(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乳化剂、催化剂、水反应而成，基体步骤为：将80份D4、10份D4 Vi、4份十二烷基苯磺酸钠、3份OP-10、4份十二烷基苯磺酸加入到反应器中，搅拌乳化1h，再水浴升温至83-85℃，保温持续反应5h，降温、过滤，得乙烯基硅氧烷乳液。
所述的TPU薄膜，厚度0.015mm-0.30mm。
所述的增稠剂为增稠剂ASE-60、增稠剂TCP-936中的一种。
所述的交联剂为封端型异氰酸酯交联剂。
所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
有机硅纳米涂层防水垫面料的制备方法如下：(1)按质量百分比，将15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水调配涂层浆；(2)将涂层浆涂覆在基层面料的表面，经100℃烘干、再160℃焙烘；(3)在面料的下表面先施加适量的水性聚氨酯粘合剂，再复合TPU薄膜，经100℃烘干、再160℃焙烘，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料。
为了增强防水垫面料的柔忍性及顶破强度，在基材面料表面涂覆涂层及在面料的另一侧复合一层TPU薄膜的基础上，于TPU薄膜一侧贴合一层内衬。由此改进的防水垫面料的技术方案如下。
一种有机硅纳米涂层防水垫面料，包括基层面料、在基层面料上表面涂覆的有机硅纳米涂层及在基层面料下表面复合的TPU(热塑型聚氨酯)薄膜、与TPU薄膜贴合的里衬，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成(以质量百分比计)；
所述的纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液，由纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液按质量比2:1共混而成；
所述的纳米有机硅乳液主要由乙烯基纳米SiO2溶胶、可聚合有机硅单体(如式1所示)、乙烯基硅氧烷乳液聚合而成，制备方法如下：
1)向乳化器中加入80份乙烯基硅氧烷乳液、40份水及2份AEO-9、1份AEO-7，在搅拌下缓慢加入24份可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5h，成预乳化液；
2)将50份乙烯基硅氧烷乳液、14份乙烯基纳米SiO2溶胶、50份水、20％的预乳化液(体积比)加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；1.7份引发剂与20份水溶解形成引发剂水溶液；
3)持续搅拌，待反应釜中温度升至75-78℃时，加入30％引发剂水溶液(体积百分数)，保温反应0.5h；
4)滴加剩余的预乳化液及引发剂水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；
5)升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得纳米有机硅乳液；
所述的丙烯酸酯乳液，主要由丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体(如式2所示)经乳液聚合而成，丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯，乳液的制备方法为：
a)将10份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸乙酯、33份丙烯酸丁酯、5份丙烯酸羟乙酯、14份乙烯基有机硅单体、7份十二烷基硫酸钠、4份AEO-9、2份甘油、1份PEG-200、260份水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；
b)水浴加热，当反应器温度升至68-70℃时，加入0.3份引发剂与6份水的溶液，保温反应0.5h；
c)2h内滴加0.5份引发剂与10份水的溶液及6份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟乙酯的单体混合液；继续保温反应2h；
d)升温至80℃，保温反应0.5h，然后降温、过滤，得丙烯酸酯乳液；
(H3C)3Si—O—CH2CH2NH—CH2CH＝CH2 式2
所述的乙烯基纳米SiO2溶胶，由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水、乳化剂制成，方法如下：将4份乙烯基三甲氧基硅烷、1.2份十二烷基苯磺酸钠、1.7份AEO-9、0.6份PEG-400加入到100份水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入2.3份氨水，持续搅拌反应4h，形成乙烯基纳米SiO2溶胶；
所述的乙烯基硅氧烷乳液，由D4(八甲基环四硅氧烷)、D4 Vi(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乳化剂、催化剂、水反应而成，基体步骤为：将80份D4、10份D4 Vi、4份十二烷基苯磺酸钠、3份OP-10、4份十二烷基苯磺酸加入到反应器中，搅拌乳化1h，再水浴升温至83-85℃，保温持续反应5h，降温、过滤，得乙烯基硅氧烷乳液。
所述的TPU薄膜，厚度0.015mm-0.30mm。
所述的增稠剂为增稠剂ASE-60、增稠剂TCP-936中的一种。
所述的交联剂为封端型异氰酸酯交联剂。
所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
有机硅纳米涂层防水垫面料的制备方法如下：(1)按质量百分比有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5交联剂及81％水调配涂层浆；(2)将涂层浆涂覆在表面的表面，经100℃烘干、再160℃焙烘；(3)在面料的下表面先施加适量的水性聚氨酯粘合剂，再复合TPU薄膜，经100℃烘干、再160℃焙烘，(4)在TPU薄膜下方施加适量的水性聚氨酯粘合剂，再贴合里衬面料，经100℃烘干、再160℃焙烘，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料。
所述的里料为100D/144F摇粒绒。
面料表面通过修饰低表面能物质或通过增加表面的粗糙度形成防水效果。
本发明防水垫面料，其涂层由纳米有机硅于丙烯酸酯乳液共混而成。纳米有机硅以乙烯基硅氧烷乳液与乙烯基纳米SiO2溶胶共聚制得，该乳液在面料表面既能形成低表面能的有机硅膜，又可改变面料表面的粗糙度，协同增强表面的拒水性能。纳米SiO2溶胶通过C＝C键与有机硅氧烷结合，克服了纳米SiO2难以稳定、均匀分散难题。丙烯酸酯乳液具有良好的成膜性、粘附力、耐候性，以及与极性、非极性聚合物的相容性，与有机硅乳液复合，可克服单组份有机硅乳液在织物表面存在成膜牢度差、耐洗性不佳的缺陷。因此，将纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液改性，可增强面料的防水性能。
本发明丙烯酸酯乳液以乙烯基有机硅单体改性，既降低了丙烯酸酯乳液的表面张力，利于提高其与有机硅乳液的复合相容性、稳定性，又克服常规有机硅改性单体水解、缩合等引起反应失稳的不足。
现有的有机硅丙烯酸酯乳液、有机硅乳液所用的有机硅单体通常为乙烯基硅油、羟基硅油、八甲基环四硅氧烷、四乙烯基八甲基环四硅氧烷、含C＝C键的硅烷偶联剂为有机硅改性剂。乙烯基硅油、羟基硅油的黏度大、难乳化，D4、硅烷偶联剂等含有可水解基团Si-O-CH3，在乳液聚合过程中会发生一定程度的水解、缩合，从而使聚合物分子间过度交联而导致反应失稳，难以获得稳定的高硅含量的有机硅改性乳液。本发明制备了难水解的有机硅单体，将甲氧基硅烷中Si-OCH3基团置换成空间位阻更大的Si(CH3)3，与丙烯酸酯单体一起乳化、共聚，制备了稳定乳液不但解决了含Si-OCH3基团的单体在乳液聚合过程中的水解问题，提高了乳液的拒水性。
TPU薄膜是属于无孔亲水性薄膜。由于薄膜本身没有孔隙，防水效果好，同时也还使面料防风保暖。透湿主要通过其的亲水特性来实现，依靠衣服内外蒸汽压的差异，将蒸汽从压力高的地方转移到低的地方，从而实现了透湿的功能。复合了TPU薄膜的防水垫面料具有良好的透气透湿性、防水性及抗菌、防风耐寒性。
里料在防水垫面料中起着非常关键的保护作用，处于皮肤与TPU膜之间，使其有一定的空间，保留着静止空气，从而达到防风、保暖效果。TPU膜包覆于其中，不接触外界而得到保护，同时也阻止了细小杂物进入TPU膜而造成其微孔的堵塞。
具体实施方式
除特别说明，本发明所述的“份”是指“质量份”。
所谓防水面料，是指水在一定压力作用下不能渗透的，而人体散发的汗气、汗液却能顺利通过，不会在人体表面或者织物内层冷凝聚集的织物，也叫防水透气织物。它是多年来人们孜孜以求的集防水、透湿、保暖、防风等多种功能于一体的高科技产品。
防水面料是在面料表面涂覆防水涂层或将具有防水透湿功能的薄膜与一层或者多层织物依靠粘合剂的粘结强力粘合为一整体的，具有多种功能的涂层、复合面料。
本发明所涉可聚合有机硅单体、乙烯基有机硅单体的制备方法如下。
所述的可聚合有机硅单体，由2-(三甲基硅氧基)乙醇胺与甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯反应制成，其方法如下：
在装有搅拌器、温度计、冷凝管的反应器中，加入经脱水处理的2-(三甲基硅氧基)乙醇胺、甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯、二月桂酸二丁基锡，100℃搅拌反应5h，得含C＝C键的功能性有机硅单体；2-(三甲基硅氧基)乙醇胺、甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯的摩尔比1:1，二月桂酸二丁基锡的质量占反应单体总质量的0.4％。所涉反应过程如(1)所示。
乙烯基有机硅单体由2-(三甲基硅氧基)乙醇胺与烯丙基氯反应制成，制备方法为：
在250mL三口瓶中，依次加入1mol 2-(三甲基硅氧基)乙醇胺、1.5mol三乙胺和100mL二氯甲烷。将三口瓶放置于冰水浴中，在此温度下缓慢滴加1.2mol烯丙基氯，滴加完毕后将反应体系升温至室温，并在此温度下继续反应1.5小时，停止反应，过滤除去三乙胺氯酸盐后，减压蒸馏除去二氯甲烷和过量的三乙胺，并收集的馏分，得乙烯基有机硅单体，N-2(三甲基硅氧基)乙基烯胺。所涉反应过程如(2)所示。
其中，2-(三甲基硅氧基)乙醇胺的制备方法为：在带有机械搅拌、温度计的反应器中，投入乙醇胺，搅拌滴加六甲基二硅氮烷，于5～50℃反应0.5～2h，反应完毕，经减压抽滤得2-(三甲基硅氧基)乙醇胺。乙醇胺与六甲基二硅氮烷的摩尔比为2:1。
实施例试样测试了静水压、防水性。
静水压：按JISL1092-20097.1方法B测试，水温：20℃，水压上升速率：60cmH2O/min，测试正面。
防水性：按AATCC 22-2017喷淋法测试，水温：27℃，洗涤程序：27℃，常规洗涤，悬挂晾干，水洗20次。
实施例1：
一种有机硅纳米涂层防水垫面料，包括基层面料及在基层面料上涂覆的有机硅纳米涂层，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成(以质量百分比计)，将有机硅纳米涂层涂覆于基层面料表面，再经100℃烘干、160℃焙烘，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料；
所述的纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液，由纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液按质量比2:1共混而成；
所述的纳米有机硅乳液主要由乙烯基纳米SiO2溶胶、可聚合有机硅单体(如式1所示)、乙烯基硅氧烷乳液聚合而成，制备方法如下：
1)向乳化器中加入80份乙烯基硅氧烷乳液、40份水及2份AEO-9、1份AEO-7，在搅拌下缓慢加入24份可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5h，成预乳化液；
2)将50份乙烯基硅氧烷乳液、14份乙烯基纳米SiO2溶胶、50份水、20％的预乳化液(体积比)加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；1.7份引发剂过硫酸钠与20份水溶解形成引发剂水溶液；
3)持续搅拌，待反应釜中温度升至75-78℃时，加入30％引发剂过硫酸钠水溶液(体积百分数)，保温反应0.5h；
4)滴加剩余的预乳化液及引发剂过硫酸钠水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；
5)升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得纳米有机硅乳液；
所述的丙烯酸酯乳液，主要由丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体(如式2所示)经乳液聚合而成，丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯，乳液的制备方法为：
a)将10份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸乙酯、33份丙烯酸丁酯、5份丙烯酸羟乙酯、14份乙烯基有机硅单体、7份十二烷基硫酸钠、4份AEO-9、2份甘油、1份PEG-200、260份水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；
b)水浴加热，当反应器温度升至68-70℃时，加入0.3份引发剂过硫酸钠与6份水的溶液，保温反应0.5h；
c)2h内滴加0.5份引发剂过硫酸钠与10份水的溶液及6份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟乙酯的单体混合液；继续保温反应2h；
d)升温至80℃，保温反应0.5h，然后降温、过滤，得丙烯酸酯乳液。
按照纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液质量比2:1，在搅拌下，将纳米有机硅乳液缓慢加入丙烯酸酯乳液中，再持续搅拌0.5h，使两者混合均匀，配制成纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液。
所述的乙烯基纳米SiO2溶胶，由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水、乳化剂制成，方法如下：将4份乙烯基三甲氧基硅烷、1.2份十二烷基苯磺酸钠、1.7份AEO-9、0.6份PEG-400加入到100份水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入2.3份氨水，持续搅拌反应4h，形成乙烯基纳米SiO2溶胶。
所述的乙烯基硅氧烷乳液，由D4(八甲基环四硅氧烷)、D4 Vi(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乳化剂、催化剂、水反应而成，基体步骤为：将80份D4、10份D4 Vi、4份十二烷基苯磺酸钠、3份OP-10、4份十二烷基苯磺酸加入到反应器中，搅拌乳化1h，再水浴升温至83-85℃，保温持续反应5h，降温、过滤，得乙烯基硅氧烷乳液。
制备该有机硅纳米涂层防水垫面料的方法如下：
(1)按质量百分比计，将15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、81％水投入搅拌釜中，搅拌混合均匀，再加入3.5％增稠剂ASE-60(陶氏化学)，调节黏度至5000-7000cps，随后加入0.5％XR-202封闭型异氰酸酯类交联剂(上海西润化工科技有限公司)，配成有机硅纳米涂层；
(2)将有机硅纳米涂层涂覆与基层面料表面，涂层量为240-260g/m2；
(3)100℃烘干3min、160℃焙烘1min，制得有机硅纳米涂层防水垫面料。
基层面料：100％涤纶，300D*300D，282g/m2。
静水压＞20000mm/H2O。防水性：原样，100分，试样表面没有水珠或润湿；洗后样，80分，试样表面喷淋点处润湿。
实施例2：
一种有机硅纳米涂层防水垫面料，包括基层面料、在基层面料上表面涂覆的有机硅纳米涂层及在基层面料下表面复合的TPU薄膜，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成(以质量百分比计)；
所述的纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液，由纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液按质量比2:1共混而成；
所述的纳米有机硅乳液主要由乙烯基纳米SiO2溶胶、可聚合有机硅单体(如式1所示)、乙烯基硅氧烷乳液聚合而成，制备方法如下：
1)向乳化器中加入80份乙烯基硅氧烷乳液、40份水及2份AEO-9、1份AEO-7，在搅拌下缓慢加入24份可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5h，成预乳化液；
2)将50份乙烯基硅氧烷乳液、14份乙烯基纳米SiO2溶胶、50份水、20％的预乳化液(体积比)加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；1.7份引发剂过硫酸钾与20份水溶解形成引发剂水溶液；
3)持续搅拌，待反应釜中温度升至75-78℃时，加入30％引发剂过硫酸钾水溶液(体积百分数)，保温反应0.5h；
4)滴加剩余的预乳化液及引发剂过硫酸钾水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；
5)升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得纳米有机硅乳液；
所述的丙烯酸酯乳液，主要由丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体(如式2所示)经乳液聚合而成，丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯，乳液的制备方法为：
a)将10份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸乙酯、33份丙烯酸丁酯、5份丙烯酸羟乙酯、14份乙烯基有机硅单体、7份十二烷基硫酸钠、4份AEO-9、2份甘油、1份PEG-200、260份水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；
b)水浴加热，当反应器温度升至68-70℃时，加入0.3份引发剂过硫酸钾与6份水的溶液，保温反应0.5h；
c)2h内滴加0.5份引发剂过硫酸钾与10份水的溶液及6份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟乙酯的单体混合液；继续保温反应2h；
d)升温至80℃，保温反应0.5h，然后降温、过滤，得丙烯酸酯乳液；
按照纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液质量比2:1，在搅拌下，将纳米有机硅乳液缓慢加入丙烯酸酯乳液中，再持续搅拌0.5h，使两者混合均匀，配制成纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液。
所述的乙烯基纳米SiO2溶胶，由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水、乳化剂制成，方法如下：将4份乙烯基三甲氧基硅烷、1.2份十二烷基苯磺酸钠、1.7份AEO-9、0.6份PEG-400加入到100份水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入2.3份氨水，持续搅拌反应4h，形成乙烯基纳米SiO2溶胶；
所述的乙烯基硅氧烷乳液，由D4(八甲基环四硅氧烷)、D4 Vi(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乳化剂、催化剂、水反应而成，基体步骤为：将80份D4、10份D4 Vi、4份十二烷基苯磺酸钠、3份OP-10、4份十二烷基苯磺酸加入到反应器中，搅拌乳化1h，再水浴升温至83-85℃，保温持续反应5h，降温、过滤，得乙烯基硅氧烷乳液。
有机硅纳米涂层防水垫面料的制备方法如下：
(1)按质量百分比，将15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂TCP-936(陶氏化学)、0.5％交联剂XR-202封闭型异氰酸酯类交联剂(上海西润化工科技有限公司)及81％水调配成涂层浆；
(2)将涂层浆涂覆在基层面料的表面，经100℃烘干3min、再160℃焙烘1min；
(3)在面料的下表面先施加适量的水性聚氨酯粘合剂，再复合TPU薄膜，经100℃烘干3min、再160℃1min焙烘，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料。
水性聚氨酯粘合剂为市售产品，如日本三井化学的水性聚氨酯WS-5100。
基层面料：100％涤纶，300D*300D，282g/m2。
TPU薄膜，厚度0.20mm。
静水压＞20000mm/H2O。防水性：原样，100分，试样表面没有水珠或润湿；洗后样，90分，试样受淋表面没有润湿﹐但沾有水珠。
实施例3：
一种有机硅纳米涂层防水垫面料，包括基层面料、在基层面料上表面涂覆的有机硅纳米涂层及在基层面料下表面复合的TPU(热塑型聚氨酯)薄膜、与TPU薄膜贴合的里衬，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成(以质量百分比计)；
所述的纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液，由纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液按质量比2:1共混而成；
所述的纳米有机硅乳液主要由乙烯基纳米SiO2溶胶、可聚合有机硅单体(如式1所示)、乙烯基硅氧烷乳液聚合而成，制备方法如下：
1)向乳化器中加入80份乙烯基硅氧烷乳液、40份水及2份AEO-9、1份AEO-7，在搅拌下缓慢加入24份可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5h，成预乳化液；
2)将50份乙烯基硅氧烷乳液、14份乙烯基纳米SiO2溶胶、50份水、20％的预乳化液(体积比)加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；1.7份引发剂过硫酸铵与20份水溶解形成引发剂水溶液；
3)持续搅拌，待反应釜中温度升至75-78℃时，加入30％引发剂过硫酸铵水溶液(体积百分数)，保温反应0.5h；
4)滴加剩余的预乳化液及引发剂过硫酸铵水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；
5)升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得纳米有机硅乳液；
所述的丙烯酸酯乳液，主要由丙烯酸酯单体、乙烯基有机硅单体(如式2所示)经乳液聚合而成，丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯，乳液的制备方法为：
a)将10份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸乙酯、33份丙烯酸丁酯、5份丙烯酸羟乙酯、14份乙烯基有机硅单体、7份十二烷基硫酸钠、4份AEO-9、2份甘油、1份PEG-200、260份水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；
b)水浴加热，当反应器温度升至68-70℃时，加入0.3份引发剂过硫酸铵与6份水的溶液，保温反应0.5h；
c)2h内滴加0.5份引发剂过硫酸铵与10份水的溶液及6份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟乙酯的单体混合液；继续保温反应2h；
d)升温至80℃，保温反应0.5h，然后降温、过滤，得丙烯酸酯乳液。
按照纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液质量比2:1，在搅拌下，将纳米有机硅乳液缓慢加入丙烯酸酯乳液中，再持续搅拌0.5h，使两者混合均匀，配制成纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液。
所述的乙烯基纳米SiO2溶胶，由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水、乳化剂制成，方法如下：将4份乙烯基三甲氧基硅烷、1.2份十二烷基苯磺酸钠、1.7份AEO-9、0.6份PEG-400加入到100份水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入2.3份氨水，持续搅拌反应4h，形成乙烯基纳米SiO2溶胶。
所述的乙烯基硅氧烷乳液，由D4(八甲基环四硅氧烷)、D4 Vi(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乳化剂、催化剂、水反应而成，基体步骤为：将80份D4、10份D4 Vi、4份十二烷基苯磺酸钠、3份OP-10、4份十二烷基苯磺酸加入到反应器中，搅拌乳化1h，再水浴升温至83-85℃，保温持续反应5h，降温、过滤，得乙烯基硅氧烷乳液。
有机硅纳米涂层防水垫面料的制备方法如下：
(1)按质量百分比，将15％纳米有机硅/丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂ASE-60(陶氏化学)、0.5％交联剂XR-202封闭型异氰酸酯类交联剂(上海西润化工科技有限公司)及81％水调配涂层浆；
(2)将涂层浆涂覆在表面的表面，经100℃烘干3min、再160℃焙烘1min；
(3)在面料的下表面先施加适量的水性聚氨酯粘合剂，再复合TPU薄膜，经100℃烘干3min、再160℃焙烘1min；
(4)在TPU薄膜表面施加适量的水性聚氨酯粘合剂，再贴合里衬面料，经100℃烘干3min、再160℃焙烘2min，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料。
水性聚氨酯粘合剂为市售产品，如日本三井化学的水性聚氨酯WS-5100。
基层面料：100％涤纶，300D*300D，282g/m2。
TPU薄膜，厚度0.25mm。
里料选用针织物，在复合时，能够更好地控制粘合剂不渗入。里料为100D/144F摇粒绒。
静水压＞20000mm/H2O。防水性：原样，100分，试样表面没有水珠或润湿；洗后样，90分，试样受淋表面没有润湿﹐但沾有水珠。
Claims (4)
1.一种有机硅纳米涂层防水垫面料，其特征在于：包括基层面料及在基层面料上涂覆的有机硅纳米涂层，质量百分比计，有机硅纳米涂层由15％纳米有机硅和丙烯酸酯复合乳液、3.5％增稠剂、0.5％交联剂及81％水组成，将有机硅纳米涂层涂覆于基层面料表面，再经100℃烘干、160℃焙烘，制成所述的有机硅纳米涂层防水垫面料；
所述的纳米有机硅和丙烯酸酯复合乳液，由纳米有机硅乳液与丙烯酸酯乳液按质量比2:1共混而成；
所述的纳米有机硅乳液主要由乙烯基纳米SiO2溶胶、如式1所示的可聚合有机硅单体、乙烯基硅氧烷乳液聚合而成，制备方法如下：以质量份计
1)向乳化器中加入80份乙烯基硅氧烷乳液、40份水及2份AEO-9、1份AEO-7，在搅拌下缓慢加入24份可聚合有机硅单体，持续搅拌乳化0.5h，成预乳化液；
2)将50份乙烯基硅氧烷乳液、14份乙烯基纳米SiO2溶胶、50份水、体积比20％的步骤1)预乳化液加入反应釜中，搅拌分散均匀，水浴升温；1.7份引发剂与20份水溶解形成引发剂水溶液；
3)持续搅拌，待反应釜中温度升至75-78℃时，加入体积百分数30％的步骤2)引发剂水溶液，保温反应0.5h；
4)滴加剩余的预乳化液及引发剂水溶液，滴加时间2h，再保温反应1h；
5)升温至82-85℃继续反应0.5h，然后冷却、过滤，得纳米有机硅乳液；
所述的丙烯酸酯乳液，主要由丙烯酸酯单体、如式2所示的乙烯基有机硅单体经乳液聚合而成，丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯，丙烯酸酯乳液的制备方法为：
a)将10份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸乙酯、33份丙烯酸丁酯、5份丙烯酸羟乙酯、14份乙烯基有机硅单体、7份十二烷基硫酸钠、4份AEO-9、2份甘油、1份PEG-200、260份水加入反应器中，搅拌、乳化0.5h，成乳化液；
b)水浴加热，当反应器温度升至68-70℃时，加入0.3份引发剂与6份水的溶液，保温反应0.5h；
c)2h内滴加0.5份引发剂与10份水的溶液及6份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟乙酯的单体混合液；继续保温反应2h；
d)升温至80℃，保温反应0.5h，然后降温、过滤，得丙烯酸酯乳液；
(H3C)3Si-O-CH2CH2NH-CH2CH＝CH2 式2
所述的乙烯基纳米SiO2溶胶，由乙烯基硅烷偶联剂、催化剂、水、乳化剂制成，方法如下：将4份乙烯基三甲氧基硅烷、1.2份十二烷基苯磺酸钠、1.7份AEO-9、0.6份PEG-400加入到100份水中，搅拌、分散，再于搅拌下加入2.3份氨水，持续搅拌反应4h，形成乙烯基纳米SiO2溶胶；
所述的乙烯基硅氧烷乳液，由D4(八甲基环四硅氧烷)、D4 Vi(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乳化剂、催化剂、水反应而成，基体步骤为：将80份D4、10份D4 Vi、4份十二烷基苯磺酸钠、3份OP-10、4份十二烷基苯磺酸加入到反应器中，搅拌乳化1h，再水浴升温至83-85℃，保温持续反应5h，降温、过滤，得乙烯基硅氧烷乳液；
式1所示的可聚合有机硅单体，由2-(三甲基硅氧基)乙醇胺与甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯反应制成，其方法如下：在装有搅拌器、温度计、冷凝管的反应器中，加入经脱水处理的2-(三甲基硅氧基)乙醇胺、甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯、二月桂酸二丁基锡，100℃搅拌反应5h，得含C＝C键的功能性有机硅单体；2-(三甲基硅氧基)乙醇胺、甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯的摩尔比1:1，二月桂酸二丁基锡的质量占反应单体总质量的0.4％；
式2所示的乙烯基有机硅单体由2-(三甲基硅氧基)乙醇胺与烯丙基氯反应制成，制备方法为：在250mL三口瓶中，依次加入1mol 2-(三甲基硅氧基)乙醇胺、1.5mol三乙胺和100mL二氯甲烷；将三口瓶放置于冰水浴中，在此温度下缓慢滴加1.2mol烯丙基氯，滴加完毕后将反应体系升温至室温，并在此温度下继续反应1.5小时，停止反应，过滤除去三乙胺氯酸盐后，减压蒸馏除去二氯甲烷和过量的三乙胺，并收集的馏分，得乙烯基有机硅单体，N-2(三甲基硅氧基)乙基烯胺；其中，2-(三甲基硅氧基)乙醇胺的制备方法为：在带有机械搅拌、温度计的反应器中，投入乙醇胺，搅拌滴加六甲基二硅氮烷，于5～50℃反应0.5～2h，反应完毕，经减压抽滤得2-(三甲基硅氧基)乙醇胺，乙醇胺与六甲基二硅氮烷的摩尔比为2:1。
2.根据权利要求1所述的一种有机硅纳米涂层防水垫面料，其特征在于：所述的增稠剂为增稠剂ASE-60、增稠剂TCP-936中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种有机硅纳米涂层防水垫面料，其特征在于：所述的交联剂为封端型异氰酸酯交联剂。
4.根据权利要求1所述的一种有机硅纳米涂层防水垫面料，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
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