CN1616499A - 水性硅离子改性丙烯酸树脂的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种水性硅离子改性丙烯酸树脂的生产方法，在硅烷偶联剂的作用下，改性剂复合硅与丙烯酸树脂接枝聚合获得本树脂，复合硅的制备是先将有机硅、去离子水和助剂混合，然后将无机硅分步加入进行反应制得，无机硅是偏硅酸钾和偏硅酸钠的混合物，有机硅是含活泼氢硅氧烷，助剂是OP表面活性剂。本发明技术路线设计合理，产品能常温交联固化，且耐水性特强、耐候性特佳、涂膜光滑、坚硬带韧，加入不同的填料可配制出性能良好的水性内外墙涂料和耐高温防火涂料、金属及船底防腐涂料，其生产工艺简单，生产和应用成本低廉。

Description

水性硅离子改性丙烯酸树脂的生产方法

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸树脂的生产方法，特别是一种水性硅离子改性丙烯酸树脂的生产方法。

背景技术

以丙烯酸树脂作为成膜剂的涂料，具有高透明度、高韧性、优异的耐化学性、耐候性、耐溶剂性以及光洁度高、保光性能好等优点，但是涂膜的硬度偏低、耐热性能差、易高温回粘，从而降低其各种性能，影响其寿命。为此人们通过在丙烯酸树脂大分子主链和侧链上引入一定量的有机硅官能团，利用Si-O共价键能为108千卡/摩尔，比普通C-C键大，对热、光稳定，不易受紫外光而劣化的特性，大大地提高丙烯酸涂料的耐候性以及涂层的附着力、耐水性能。如专利申请97126128.8提供的一种用有机硅改性的丙烯酸树脂的制备方法，采用化学方法将有机硅烷引入到丙烯酸树脂大分子的主链或支链上，利用有机硅材料的卓越性能，实现对丙烯酸树脂的改性作用；专利申请01105009.8提供的一种有机硅改性丙烯酸乳液，主要解决以往乳液制成的涂料耐水性、耐洗刷性及耐老化性能不高的问题。其通过采用以重量百分比计包括：(a)含不饱和双键的有机硅单体1～20％，(b)不饱和酸1～20％，(c)不饱和单体40～96％，(d)羟基聚硅氧烷1～20％，其中羟基聚硅氧烷由一甲基三乙氧基硅烷水解，再脱乙醇制得；(e)乳化剂1～10％，从而对丙烯酸乳液进行改性处理。但是由于上述的改性剂为有机硅材料，当采用其作为涂料的成膜剂时，涂膜硬度低，并且耐高温性能不够理想。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种新的水性硅离子改性丙烯酸树脂的生产方法，可有效提高产品的耐水性、耐候性以及涂膜光滑度、硬度和耐磨性，降低生产成本。

本发明的目的可以通过如下技术措施来实现：在硅烷偶联剂的作用下，改性剂复合硅与丙烯酸树脂接枝聚合获得本树脂，其原料组成配方如下(按重量百分比计)：

丙烯酸树脂乳液            39～54％

改性剂                    44～59％

硅烷偶联剂                2～4％

将上述原料投入反应釜中混合进行共聚反应制得本树脂。

上述的改性剂为复合硅，其制备方法是：先将有机硅、去离子水和助剂混合，然后将无机硅分步加入进行反应制得，反应过程可加入少量消泡剂消泡，原料组成配方如下(按重量百分比计)：

无机硅                    40～55％

有机硅                    10～20％

去离子水                  30～40％

助剂                      2～5％

所述的无机硅是偏硅酸钾和偏硅酸钠的混合物。

所述的有机硅是含活泼氢硅氧烷。

所述的助剂是OP表面活性剂。

所述的消泡剂是磷酸丁脂。

上述的丙烯酸树脂乳液虽然可采用现有的产品，但是为使本发明的效果更加理想，本发明提供了一种丙烯酸树脂乳液，其原料组成按重量百分比计包括：

丙烯酸钠                      2～3％

丙烯酸腈                      7～9％

丙烯酸丁脂                    23～28％

甲基丙烯酸甲脂                8～12％

甲基丙烯酸羟乙脂              5～8％

乳化剂                        2～4％

过硫酸铵                      0.5～0.6％

去离子水                      40～50％

该乳液的制备方法是：将上述原料混合，在常压下加热升温至70～90℃，保持2～6小时，经抽真空脱单体而得。

本发明的技术路线设计合理，采用制备的复合硅作为丙烯酸树脂的改性剂，聚合接枝的改性丙烯酸树脂能常温交联固化，且耐水性特强、耐候性特佳、涂膜光滑、坚硬带韧，加入不同的填料可配制出性能良好的水性内外墙涂料和耐高温防火涂料、金属及船底防腐涂料，其生产工艺简单，生产和应用成本低廉。

具体实施方式

实施例一：

(1)改性剂的制备：按如下重量称取原料：

无机硅                   45克

有机硅                   16克

去离子水                   36克

助剂                       3克

其中无机硅为偏硅酸钾和偏硅酸钠的混合物，混合物中的钾、钠离子按摩尔比计，钾/钠＝1；有机硅为含活泼氢硅氧烷；助剂为0P系列表面活性剂(烷基酚聚氧乙烯醚等)。将上述有机硅、去离子水和助剂混合，然后将无机硅分步加入进行反应，反应完毕，用消泡剂消泡，制得改性剂。

(2)丙烯酸树脂乳液的制备：按如下重量称取原料：

丙烯酸钠                   2.5克

丙烯酸腈                   9克

丙烯酸丁脂                 25克

甲基丙烯酸甲脂             9.5克

甲基丙烯酸羟乙脂           6.5克

乳化剂                     3克

过硫酸铵                   0.5克

去离子水                   44克

将上述原料混合，在常压下加热升温至80℃，保持4小时，经抽真空脱单体而得。

(3)水性硅离子改性丙烯酸树脂的合成：按如下重量称取原料：

丙烯酸树脂乳液             40克

改性剂                     58克

硅烷偶联剂                 2克

硅烷偶联剂可采用中科院或上海锦山化工有限公司的产品。将上述原料混合共聚反应制得本树脂。

实施例二：

改性剂原料配方如下(按重量称取)：

无机硅                        50克

有机硅                        12克

去离子水                      34克

助剂                          4克

其制备方法同上。丙烯酸树脂乳液按实施例一方法制备。水性硅离子改性丙烯酸树脂的合成：按如下重量称取原料：

丙烯酸树脂乳液                45克

改性剂                        52克

硅烷偶联剂                    3克

制备方法与实施例一相同。

实施例三：

改性剂、丙烯酸树脂乳液的制备同上。按如下重量称取原料：

丙烯酸树脂乳液                52克

改性剂                        44克

硅烷偶联剂                    4克

将上述混合制得本树脂。

Claims (4)

1、一种水性硅离子改性丙烯酸树脂的生产方法，其特征是在硅烷偶联剂的作用下，改性剂复合硅与丙烯酸树脂接枝聚合获得本树脂，其原料组成配方如下(按重量百分比计)：

丙烯酸树脂乳液            39～54％

改性剂                    44～59％

硅烷偶联剂                2～4％

将上述原料投入反应釜中混合进行共聚反应制得本树脂。

上述的改性剂为复合硅，其制备方法是：先将有机硅、去离子水和助剂混合，然后将无机硅分步加入进行反应制得，原料组成配方如下(按重量百分比计)：

无机硅                    40～55％

有机硅                    10～20％

去离子水                  30～40％

助剂                      2～5％

2、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是所述的无机硅是偏硅酸钾和偏硅酸钠的混合物，混合物中的钾、钠离子按摩尔比计，钾/钠＝1。

3、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是所述的有机硅是含活泼氢硅氧烷。

4、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是所述的助剂是OP表面活性剂。