CN105199040A - 一种有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法，选用硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体和反应性乳化单体在引发剂作用下一次合成；步骤如下：将引发剂在去离子水中溶解；将硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体在预混槽混合均匀；将乳化剂和去离子水加入四口烧瓶中加热到70-90℃，缓慢滴加1-3小时混合均匀的单体混合相和90%的引发剂溶液，温度为70-90℃，转速为200-400r/min，滴完保温1-3小时，温度为70-90℃，同时滴加剩余10%的引发剂溶液，待冷却到50℃以下时加入氨水调节PH值至6~8。本发明反应型乳化剂的使用避免乳化剂在乳胶膜中迁移，有机硅改性改善纯丙烯酸树脂“热粘冷脆”缺点。

Description

一种有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织涂料领域，尤其涉及一种有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术

涂料印花工艺既具有色泽鲜艳、色谱齐全、给色量高和拼色容易等特点，又具有工艺流程简便、节能降耗和成本较低等优点，因而近年来其发展迅速，并且越来越受到印染行业的高度重视。涂料印花过程主要是借助于粘合剂成膜物质，将不溶于水、对织物无亲和力和反应性的颜料固着在织物上，从而达到着色的目的，故粘合剂的性能将直接影响印花成品的质量。

丙烯酸树脂具有许多突出的优点，如优异的耐光性、耐候性、耐酸碱性和耐腐蚀性等，在涂料、粘合剂、织物整理剂等方面具有广泛的应用，但是丙烯酸酯树脂又有耐水性差、低温易变脆、高温易变粘等缺点，因而限制了其进一步发展。为了解决这一问题，人们利用有机硅优良的耐侯性、憎水性以及良好的透气性、低表面张力对丙烯酸酯共聚物进行改性，所得到的乳液具有优异的印花性能和稳定性。

目前丙烯酸酯粘合剂有机硅改性主要存在以下缺陷：改性单体大多采用硅烷单体或偶联剂来对丙烯酸酯进行改性，制备产品的耐候性、乳液稳定性、涂膜的机械强度、耐溶剂性和功能性等都不够理想；大多选用含烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)的表面活性剂OP作乳化剂，环保性差，另外常规的乳化剂容易从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移。随着人们环保意识的增强以及各国环保法规的制定，粘合剂合成和使用过程中所造成的环境污染日益成为涂料印花行业亟待解决的问题。因此制备出环保高性能的丙烯酸酯乳液，提高乳液稳定性和耐水性能，实现树脂的水性化，减少VOC排放，促进印染行业的产业升级具有重要的意义。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种有机硅改性丙烯酸酯乳液。

具体的技术方案如下：

一种有机硅改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：由下列重量份的组分物质聚合而成：

硬单体5-15

软单体5-15

交联单体0.5-2

有机硅单体5-10

乳化剂2-8

引发剂0.2-1.0

去离子水60-75

所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种；所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙酯中的一种；所述交联单体为丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述有机硅单体为八甲基环四硅氧烷（D4）、六甲基环三硅氧烷（D3）、十甲基环五硅氧烷（D5）的一种；所述乳化剂为反应型乳化单体，选自乙烯基磺酸钠、烷基乙烯基磺酸钠、十二烷基烯丙基琥珀酸钠的一种。所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

所述的有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

(a)将引发剂加入到装有去离子水的引发剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；

(b)将硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；

(c)将乳化剂和去离子水加入到四口烧瓶中，加热到70-90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为1-3小时，反应过程维持聚合温度在70-90℃范围内，转速维持在200-400r/min范围；

(d)滴加完就开始保温1-3小时，温度为70-90℃，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；

(e)待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节PH值至6~8之间，即可出料。

本发明的原理及有益效果如下：

与常规乳化剂相比，反应型乳化剂在起常规乳化剂作用的同时，还可以共价键的方式键合到聚合物粒子表面，成为聚合物的一部分，避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移，大大减少了乳胶膜表面的亲水基团，从而能提高乳液的稳定性和乳胶膜的疏水性能。

采用以上乳液聚合方法制备水性有机硅改性丙烯酸酯树脂，因其含有Si-O-Si键，具有高度的柔顺性，耐高低温性能好，表面能低，耐水性优良等特点,能改善纯丙烯酸树脂“热粘冷脆”缺点的同时，赋予乳胶膜低的表面能和良好的耐水性。

通过本发明方法来制备有机硅改性丙烯酸酯乳液，能够提高乳液稳定性和耐水性能，减少VOC排放。

具体实施方式

实施例1以重量份计，由以下物质组成：丙烯酸甲酯5，丙烯酸丁酯8，丙烯酸缩水甘油酯0.5，八甲基环四硅氧烷（D4）10，烷基乙烯基磺酸钠5.0，过硫酸钾0.5，去离子水71

首先将过硫酸钾加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、八甲基环四硅氧烷（D4）在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将烷基乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在200r/min，加热到80℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为2小时，反应过程维持聚合温度在80℃；滴加完降温为70℃，保温2小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节PH值至6，即可出料。

实施例2以重量份计，由以下物质组成：甲基丙烯酸甲酯15，丙烯酸辛酯12，甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5，六甲基环三硅氧烷（D3）5.0，十二烷基烯丙基琥珀酸钠2.0，过硫酸铵0.5，去离子水65

首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、六甲基环三硅氧烷（D3）在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将十二烷基烯丙基琥珀酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在250r/min，加热到70℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为3小时，反应过程维持聚合温度在70℃；滴加完升温为90℃，保温1小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节PH值至7，即可出料。

实施例3以重量份计，由以下物质组成：甲基丙烯酸11，丙烯酸乙酯15，甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5，十甲基环五硅氧烷（D5）6，乙烯基磺酸钠3，过硫酸铵0.5，去离子水64

首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、十甲基环五硅氧烷（D5）在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在300r/min，加热到90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为1小时，反应过程维持聚合温度在90℃；滴加完降温到70℃，保温3小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节PH值至8，即可出料。

实施例4以重量份计，由以下物质组成：丙烯酸7，丙烯酸丁酯5，甲基丙烯酸缩水甘油酯2，六甲基环三硅氧烷（D3）8.0，乙烯基磺酸钠3.0，过硫酸铵0.2，去离子水75

首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、六甲基环三硅氧烷（D3）在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在400r/min，加热到80℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为2小时，反应过程维持聚合温度在80℃；滴加完降温到70℃，保温3小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节PH值至8，即可出料。

实施例5以重量份计，由以下物质组成：甲基丙烯酸甲酯10，丙烯酸乙酯10，丙烯酸缩水甘油酯1，八甲基环四硅氧烷（D4）10.0，乙烯基磺酸钠8.0，过硫酸铵1.0，去离子水60

首先将过硫酸铵加入到装有去离子水的催化剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、八甲基环四硅氧烷（D4）在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；将乙烯基磺酸钠和去离子水加入到四口烧瓶中，转速维持在200r/min，加热到90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为2小时，反应过程维持聚合温度在90℃；滴加完降温到80℃，保温1小时，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节PH值至7，即可出料。

以上述制得的有机硅改性丙烯酸酯乳液，取若干，置于一个干燥的塑料罐中，使其pH值介于7~8，加入增稠剂在分散机700~1200r/min的分散速度下分散均匀，将分散好的胶浆按照100:8的比例加入红的色浆，然后印布，白布是印4次，黑布印3次。

经测试结果如下表：

样品	湿擦牢度/级	干擦牢度/级	对压牢度/级	水洗牢度/级
					实施例1	3	4.5	3.5	4
实施例2	3.5	4.5	4	4.5
					实施例3	3.5	4	4	4.5
实施例4	3	4	3.5	4
					实施例5	3	4.5	4	4

Claims (2)

1.一种有机硅改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：由下列重量份的组分物质聚合而成：

硬单体5-15

软单体5-15

交联单体0.5-2

有机硅单体5-10

乳化剂2-8

引发剂0.2-1.0

去离子水60-75

所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种；所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙酯中的一种；所述交联单体为丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述有机硅单体为八甲基环四硅氧烷（D4）、六甲基环三硅氧烷（D3）、十甲基环五硅氧烷（D5）的一种；所述乳化剂为反应型乳化单体，选自乙烯基磺酸钠、烷基乙烯基磺酸钠、十二烷基烯丙基琥珀酸钠的一种，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

2.根据权利要求1所述的有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

(a)将引发剂加入到装有去离子水的引发剂槽里，搅拌均匀得浓度为2.5%引发剂溶解液A；

(b)将硬单体、软单体、交联单体、有机硅单体在预混槽混合均匀，得聚合单体混合相B；

(c)将乳化剂和去离子水加入到四口烧瓶中，加热到70-90℃后，缓慢滴加混合均匀的单体混合相B和90%的引发剂溶解液A，时间为1-3小时，反应过程维持聚合温度在70-90℃范围内，转速维持在200-400r/min范围；

(d)滴加完就开始保温1-3小时，温度为70-90℃，同时缓慢滴加剩余的10%的引发剂溶解液A；

(e)待体系冷却到50℃以下时，加入氨水调节PH值至6~8之间，即可出料。