CN108530577B - 一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法 - Google Patents
一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108530577B CN108530577B CN201810387491.8A CN201810387491A CN108530577B CN 108530577 B CN108530577 B CN 108530577B CN 201810387491 A CN201810387491 A CN 201810387491A CN 108530577 B CN108530577 B CN 108530577B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- siloxane
- monomer
- initiator
- emulsifier
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
- C08F220/14—Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
- C08F2/16—Aqueous medium
- C08F2/22—Emulsion polymerisation
- C08F2/24—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
- C08F2/26—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents anionic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
- C08F2/16—Aqueous medium
- C08F2/22—Emulsion polymerisation
- C08F2/24—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
- C08F2/30—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents non-ionic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D143/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing boron, silicon, phosphorus, selenium, tellurium, or a metal; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D143/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
本发明提供一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法，通过在原料配方中添加硅氧烷水解抑制剂，改变硅氧烷的加入时机，筛选硅氧烷单体和引发剂的种类，优化乳化剂的用量，减少硅氧烷与丙烯酸共聚过程中的水解缩合反应，从而获得一种活性硅氧集团含量高的硅改性丙烯酸乳液，可以在涂抹1小时内快速附着金属体上，满足室外露天施工的快速附着要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅改性丙烯酸乳液及其制备方法，具体涉及一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法。
背景技术
丙烯酸乳液一般由丙烯酸和丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯和其他稀类基单体共聚后加入乳化剂等辅料而成，丙烯酸乳液涂料具有优良的耐候、耐污染和耐溶剂性，应用广泛。但是丙烯酸乳液在特定的场合存在一定的缺陷，如硬度偏低、附着力差、机械强度不好和热稳定性欠佳等，限制了它的应用，采用有机硅改性丙烯酸乳液则可以在很大程度上改善丙烯酸乳液的性能。而现有硅改性丙烯酸乳液在金属基材上附着较慢，当对户外露天金属体进行涂刷时，由于要应对下雨等恶劣天气，此时就需要涂膜快速附着在金属体表面，而现有的丙烯酸乳液无法满足快速附着的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，旨在克服现有硅改性丙烯酸乳液在金属上附着较慢、无法满足户外露天涂膜要求的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其原料组成包括丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、pH值调节剂和去离子水，还包括硅氧烷水解抑制剂，其中，各组分的重量百分比如下：
丙烯酸单体 46-62%
硅氧烷单体 1-3%
引发剂 0.2-0.5%
乳化剂 1-2%
pH调节剂 0.1-0.2%
硅氧烷水解抑制剂 0.2%
去离子水 余量
优选的，所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其中，所述丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯酸异辛酯的混合物，各丙烯酸单体占混合物总量的质量比为：丙烯酸1-3%、甲基丙烯酸甲酯20-25%、丙烯酸丁酯7-10%、苯乙烯9-12%、丙烯酸异辛酯9-12%。
优选的，所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其中，所述硅氧烷单体为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基) 硅烷或聚八甲基环四硅氧烷。
优选的，所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其中，所述引发剂为油溶性引发剂。
优选的，所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)和壬基酚聚氧乙烯醚的混合物。
进一步的，所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其中，所述乳化剂的重量百分比为1.5%。
优选的，所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其中，所述硅氧烷水解抑制剂为有机二元醇。
优选的，所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其中，所述pH调节剂为碳酸氢钠。
本发明的另一目的是提供一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S100：分别取一部分丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、硅氧烷水解抑制剂和去离子水加入到反应釜中，在82℃下反应半个小时，合成种子液A；
步骤S200：将剩余的丙烯酸单体、引发剂、乳化剂和去离子水混合均匀，获得混合液B；
步骤S300：将混合液B缓慢滴加到种子液A中，在滴加完毕前0.5-1.0小时内，同时滴加剩余的硅氧烷单体和硅氧烷水解抑制剂；
步骤S400：完成混合液B和硅氧烷单体的滴加后，在87℃的条件下继续保温反应1小时，
其中，利用碳酸氢钠调节上述反应过程中反应液的pH值为5.5-6.5。
优选的，所述步骤S100中，部分丙烯酸单体、硅氧烷单体、硅氧烷水解抑制剂分别占丙烯酸单体总量、硅氧烷单体总量、硅氧烷水解抑制剂总量的10-20%。部分引发剂和乳化剂分别占引发剂总量和乳化剂总量的1/3-1/2，部分去离子水占离子水总量的10-20%。
本发明的有益效果是：
申请人发现，硅改性丙烯酸乳液在金属体上的附着速率与乳液中活性硅氧键的含量具有正相关的关系，而现有的硅改性丙烯酸乳液制备方法中，由于硅氧烷单体和丙烯酸单体同时加入，硅氧烷单体除了与丙烯酸单体共聚外，还存在自身水解后缩合反应，硅氧键之间的水解缩合消耗大部分的活性硅氧键，导致乳液中活性硅氧键的含量降低，同时带来大量凝胶。本发明通过优化硅氧烷单体的选择、引发剂的选择和硅氧烷加入时机，同时加入水解抑制剂，减少硅氧烷的水解，从而提高乳液中的活性硅氧键的含量，使乳液涂料可以快速地附着在金属体上。
具体实施方式
本发明提供一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明针对硅改性丙烯酸乳液的技术现状，根据硅氧烷易水解的特性而设计的配方组合、配比、合成工艺，制备出的硅改性丙烯酸乳液，在金属体表面的附着力可以在涂抹一个小时后达到1级标准，有效缩短了附着时间。
具体地，本发明所提供的一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其原料组成包括丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、pH值调节剂和去离子水，还包括硅氧烷水解抑制剂，其中，
丙烯酸单体总量的质量占比为46-62%；
硅氧烷单体总量的质量占比为1-3%；
引发剂的质量占比为0.2-0.5%；
乳化剂的质量占比为1-2%；
pH调节剂的添加质量比为0.1-0.2%；
硅氧烷水解抑制剂的添加质量比为0.2%；
其余为去离子水。
其中，所述丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯酸异辛酯的混合物，各丙烯酸单体占混合物总量的质量比为：丙烯酸1-3%、甲基丙烯酸甲酯20-25%、丙烯酸丁酯7-10%、苯乙烯9-12%、丙烯酸异辛酯9-12%。所述硅氧烷单体为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷或聚八甲基环四硅氧烷。
本发明还提供了所述在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S100：分别取10-20%的丙烯酸单体和硅氧烷单体，1/3-1/2的引发剂和乳化剂，10-20%的硅氧烷水解抑制剂，10-20%的去离子水加入到反应釜中，在82℃下反应半个小时，合成种子液A；
步骤S200：将剩余的丙烯酸单体、引发剂、乳化剂和去离子水混合均匀，获得混合液B；
步骤S300：将混合液B缓慢滴加到种子液A中，在滴加完毕前0.5-1.0小时内，同时滴加剩余的硅氧烷单体和硅氧烷水解抑制剂；
步骤S400：完成混合液B和硅氧烷单体的滴加后，在87℃的条件下继续保温反应1小时，
其中，利用碳酸氢钠调节上述反应过程中反应液的pH值为5.5-6.5。
本发明通过硅氧烷单体的选择、引发剂的选择和改变硅氧烷加入时机，同时加入水解抑制剂，减少硅氧烷的水解，从而提高乳液中的活性硅氧键的含量，使乳液涂料可以快速地附着在金属体上。在研究实验的过程中讨论了水解抑制剂、硅氧烷单体及其加入时机、引发剂及其加入时机、乳化剂等因素对硅改性丙烯酸乳液性能的影响。
一、水解抑制剂对乳液性能的影响
由于硅氧烷单体水解生成硅醇是可逆反应，因此，本发明向体系中添加一定量的有机二元醇，以抑制硅氧烷的水解反应，从而抑制了硅氧烷单体的自缩反应。如表1所示，采用聚八甲基环四硅氧烷最为硅氧烷单体，加入乙二醇或丙二醇后，可以显著减少乳液中的凝胶量，改性反应体系的稳定性，制得的乳液基本可以在1h内全部附着在金属体上。
表1：水解抑制对乳液性能的影响
| 水解抑制剂 | 无 | 乙二醇（0.2%） | 丙二醇（0.2%） |
| 凝胶率 | 3.6% | 0.1% | 0.1% |
| 稳定性 | 大量凝胶，反应不稳定 | 反应稳定 | 反应稳定 |
| 1h后附着力 | 几乎没有 | 1级 | 1级 |
二、硅氧烷单体对乳液性能的影响
硅氧烷单体在于丙烯酸单体共聚的过程中，还存在自身水解缩合反应，如果水解缩合量较大，就会影响乳液体系的稳定性，不停种类的硅氧烷具有不同的极性和空间位阻，导致其具有不同的水解缩合速率，如下表2所示，采用乙烯基三甲氧基硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷的丙烯酸乳液凝胶率高，乳液体系不稳定；而采用γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲（乙）氧基硅烷或聚八甲基环四硅氧烷的丙烯酸乳液凝胶率显著降低，反应稳定。可能的原因为：在γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲（乙）氧基硅烷中，乙烯基与硅氧烷之间的分子链长，双键非常活泼，很容易发生自由基乳液共聚反应，减少水解-缩合反应；而聚八甲基环四硅氧烷的空间位阻很大，导致水解后的硅氧烷很难发生缩聚反应，在很大程度上抑制了硅氧烷的水解，制得的乳液基本可以在1h内全部附着在金属体上。
表2：硅氧烷单体对乳液性能的影响
| 硅氧烷单体 | 乙烯基三甲氧基硅氧烷 | 乙烯基三乙氧基硅氧烷 | γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷 | γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 | 聚八甲基环四硅氧烷 |
| 凝胶率 | 4.2% | 3.8% | 0.2% | 0.2% | 0.1% |
| 稳定性 | 大量凝胶，不稳定 | 大量凝胶，反应不稳定 | 反应稳定 | 反应稳定 | 反应稳定 |
| 1h后附着力 | 5级 | 5级 | 1级 | 1级 | 1级 |
三、硅氧烷单体加入时机对乳液性能的影响
本发明利用聚八甲基环四硅氧烷研究硅氧烷单体加入时机对乳液性能的影响，结果如表3所示，硅氧烷在反应开始一次性加入或与丙烯酸单体一起滴加时，乳液中出现大量凝胶，反应不稳定，在丙烯酸单体滴加结束前0.5-1小时时，将硅氧烷单体与丙烯酸单体一起滴加入反应釜中，凝胶率显著下降，确保整个反应稳定进行。即通过延迟滴加硅氧烷单体，可以减少硅氧烷与水的接触时间，减少水解缩合反应，确保聚合过程稳定，无大量凝胶出现，制得的乳液基本可以在1h内全部附着在金属体上。
表3：硅氧烷单体加入时机对乳液性能的影响
| 硅氧烷加入时机 | 凝胶率 | 稳定性 | 1h后附着力 |
| 反应开始一次性加入 | 4.1% | 大量凝胶，反应不稳定 | 5级 |
| 与丙烯酸单体一起滴加 | 2.8% | 大量凝胶，反应不稳定 | 4级 |
| 在丙烯酸单体滴加结束前1个小时 | 0.14% | 反应稳定 | 1级 |
| 在丙烯酸单体滴加结束前半个小时 | 0.10% | 反应稳定 | 1级 |
四、引发剂对乳液性能的影响
现有技术中，由于丙烯酸酯共聚物乳液的合成属于自由基聚合反应，一般采用正向乳液聚合，因此，一般采用溶于水的过硫酸盐作为引发剂，如过硫酸钾和过硫酸铵为热分解引发剂。在碱性、中性或酸性不大的溶液中进行热分解。但是过硫酸盐在pH值较低时，有自动加速分解现象，使得体系的pH值下降，产生的酸从而催化硅氧烷的水解，不利于自由基聚合反应。
另一方面，由于水溶性的引发剂，自由基主要来自水相，处于水相中的硅氧烷不断分解成自由基，消耗快，促使硅氧烷不断地从油相向水相转移，增加了硅氧烷与水接触的时间。更重要的是，硅氧烷在水相中的溶解度大于丙烯酸，因此，采用水溶性的引发剂时，反应体系中有机硅的自由基要多于丙烯酸自由基，导致硅氧烷自由基过剩，不利于有机硅分解自由基，增加水解概率。因此，本发明通过选用油溶性引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，减少硅氧烷的水解反应。对比试验结果如表4所示：
表4：引发剂的种类对乳液性能的影响
| 引发剂种类 | 凝胶率 | 稳定性 | 1h后附着力 |
| 过硫酸铵 | 2.6% | 大量凝胶，反应不稳定 | 4级 |
| 偶氮二异丁腈 | 0.1% | 反应稳定 | 1级 |
引发剂的用量对反应有重要影响，随着引发剂用量的增大，自由基的数据增多，单体聚合速率加快，因此，如果引发剂的用量小，产生的自由基数量会很少，聚合速率很慢，乳胶粒很少；而如果用量大，乳胶粒子增多，总表面积增大，粒子间的碰撞几率增大，容易导致溶液凝胶，聚合反应不易控制。本实施例中，引发剂的为混合物总质量的0.35%，反应速度适中，反应稳定。
此外，引发剂的加入时机也是影响聚合反应的重要因素之一，为了使聚合反应第一阶段产生较多的活性中心，获得粒径较小分布窄的乳液种子，必须加入足够量的引发剂，否则，活动乳胶粒太少，聚合速度回很慢，如果在第二阶段一次性加入太多引发剂，由于大部分胶束还未被引发，容易出现爆聚。本发明在合成种子阶段，加入引发剂总量的1/3-1/2，剩余引发剂溶液加入少量水稀释随单体加入聚合体系，可以得到均匀的乳胶粒子，乳液稳定性增加。
五、乳化剂对乳液性能的影响
为了取得较好的乳化效果，本发明采用阴离子型和非离子型乳化剂复合使用，产生协同效应，性能可以很好地互补。
一般情况下，乳化剂的用量越大，乳液越稳定，但是在本发明中，如表5所示，乳化剂用量大时，乳液中反而会出现乳胶，反应不稳定。原因可能是细乳液液滴与水的界面以及乳胶粒子与水的界面是硅氧烷水解的主要场所之一，因此，如果乳化剂用量大，则乳液胶粒粒径越小，水油界面越大，硅氧烷越容易水解。此外，降低乳化剂的用量，还可以降低胶膜的吸水率，增加耐水性。因此，本发明中，乳化剂的最佳用量为1.5%，制得的乳液基本可以在1h内全部附着在金属体上。
表5：乳化剂的用量对乳液性能的影响
| 乳化剂的用量 | 凝胶率 | 稳定性 | 1h后附着力 |
| 0.5% | 2.3% | 大量凝胶，反应不稳定 | 4级 |
| 1.0% | 0.3% | 反应稳定 | 1级 |
| 1.5% | 0.1% | 反应稳定 | 1级 |
| 2.0% | 0.2% | 反应稳定 | 1级 |
| 2.5% | 1.6% | 反应不稳定 | 3级 |
| 3.0% | 2.8% | 大量凝胶，反应不稳定 | 4级 |
以下通过实施例对本发明进一步说明。
实施例1
一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其原料组成包括丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、pH值调节剂和去离子水，还包括硅氧烷水解抑制剂，其中，各组分的重量百分比如下：
丙烯酸单体 46%
硅氧烷单体 1%
引发剂 0.5%
乳化剂 2%
碳酸氢钠 0.16%
硅氧烷水解抑制剂 0.2%
去离子水 余量
其中，所述丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯酸异辛酯的混合物，各丙烯酸单体占混合物总量的质量比为：丙烯酸1%、甲基丙烯酸甲酯20%、丙烯酸丁酯7%、苯乙烯9%、丙烯酸异辛酯9%；所述硅氧烷单体为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)和壬基酚聚氧乙烯醚以5:1配合的混合物；所述硅氧烷水解抑制剂为乙二醇。
合成步骤如下：
步骤S100：分别14%的丙烯酸单体和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，1/3的引发剂和乳化剂、14%的乙二醇、14%的去离子水加入到反应釜中，在82℃下反应半个小时，合成种子液A；
步骤S200：将剩余的丙烯酸单体、引发剂、乳化剂和去离子水混合均匀，获得混合液B；
步骤S300：将混合液B缓慢滴加到种子液A中，在滴加完毕前0.5小时内，同时滴加剩余的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和乙二醇；
步骤S400：完成混合液B和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的滴加后，在87℃的条件下继续保温反应1小时，
其中，利用碳酸氢钠调节上述反应过程中反应液的pH值为5.5-6.5。
实施例2
一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其原料组成包括丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、pH值调节剂和去离子水，还包括硅氧烷水解抑制剂，其中，各组分的重量百分比如下：
丙烯酸单体 62%
硅氧烷单体 2%
引发剂 0.35%
乳化剂 1%
碳酸氢钠 0.19%
硅氧烷水解抑制剂 0.2%
去离子水 余量
其中，所述丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯酸异辛酯的混合物，各丙烯酸单体占混合物总量的质量比为：丙烯酸3%、甲基丙烯酸甲酯25%、丙烯酸丁酯10%、苯乙烯12%、丙烯酸异辛酯12%；所述硅氧烷单体为γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)和壬基酚聚氧乙烯醚以5:1配合的混合物；所述硅氧烷水解抑制剂为丙二醇。
合成步骤如下：
步骤S100：分别10%的丙烯酸单体和γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷，1/2的引发剂和乳化剂、10%的丙二醇、10%的去离子水加入到反应釜中，在82℃下反应半个小时，合成种子液A；
步骤S200：将剩余的丙烯酸单体、引发剂、乳化剂和去离子水混合均匀，获得混合液B；
步骤S300：将混合液B缓慢滴加到种子液A中，在滴加完毕前1.0小时内，同时滴加剩余的γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷和丙二醇；
步骤S400：完成混合液B和γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷的滴加后，在87℃的条件下继续保温反应1小时，
其中，利用碳酸氢钠调节上述反应过程中反应液的pH值为5.5-6.5。
实施例3
一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其原料组成包括丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、pH值调节剂和去离子水，还包括硅氧烷水解抑制剂，其中，各组分的重量百分比如下：
丙烯酸单体 53%
硅氧烷单体 3%
引发剂 0.2%
乳化剂 1.5%
碳酸氢钠 0.2%
硅氧烷水解抑制剂 0.2%
去离子水 余量
其中，所述丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯酸异辛酯的混合物，各丙烯酸单体占混合物总量的质量比为：丙烯酸2%、甲基丙烯酸甲酯22%、丙烯酸丁酯8%、苯乙烯10%、丙烯酸异辛酯11%；所述硅氧烷单体为聚八甲基环四硅氧烷；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)和壬基酚聚氧乙烯醚以5:1配合的混合物；所述硅氧烷水解抑制剂为乙二醇。
合成步骤如下：
步骤S100：分别20%的丙烯酸单体和聚八甲基环四硅氧烷，1/3的引发剂和乳化剂、20%的乙二醇、14%的去离子水加入到反应釜中，在82℃下反应半个小时，合成种子液A；
步骤S200：将剩余的丙烯酸单体、引发剂、乳化剂和去离子水混合均匀，获得混合液B；
步骤S300：将混合液B缓慢滴加到种子液A中，在滴加完毕前0.5小时内，同时滴加剩余的聚八甲基环四硅氧烷和乙二醇；
步骤S400：完成混合液B和聚八甲基环四硅氧烷的滴加后，在87℃的条件下继续保温反应1小时，
其中，利用碳酸氢钠调节上述反应过程中反应液的pH值为5.5-6.5。
以马口铁作为基材，对实施例1-3制得的硅改性丙烯酸乳液以及市售硅改性丙烯酸乳液的性能进行测试对比，结果如下表6所示。
表6：各组硅改性丙烯酸乳液的性能测试对比结果
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 市售 |
| 附着力 | 0级 | 0级 | 0级 | 0-1级 |
| 硬度 | HB | HB | HB | HB |
| 光泽 | 95° | 95° | 95° | 95° |
| 吸水率 | 7% | 7% | 7% | 12% |
| 耐水性 | 168小时不起泡、不脱落，附着力优良，略泛白 | 168小时不起泡、不脱落，附着力优良，略泛白 | 168小时不起泡、不脱落，附着力优良，略泛白 | 168小时后附着力下降严重，泛白 |
| 1h后附着力 | 1级 | 1级 | 1级 | 5级 |
| 1天后耐水性 | 168小时不生锈，附着力优良 | 168小时不生锈，附着力优良 | 168小时不生锈，附着力优良 | 板面生锈严重，脱落 |
综上所述，本发明通过在原料配方中添加硅氧烷水解抑制剂，改变硅氧烷的加入时机，筛选硅氧烷单体和引发剂的种类，优化乳化剂的用量，减少硅氧烷与丙烯酸共聚过程中的水解缩合反应，从而获得一种活性硅氧集团含量高的硅改性丙烯酸乳液，可以在涂抹1小时内快速附着金属体上，满足室外露天施工的快速附着要求。
以上对本发明进行了详细的介绍，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其原料组成包括丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、pH值调节剂和去离子水，其特征在于，还包括硅氧烷水解抑制剂，其中，各组分的重量百分比如下：
丙烯酸单体 46-62%
硅氧烷单体 1-3%
引发剂 0.2-0.5%
乳化剂 1-2%
pH调节剂 0.1-0.2%
硅氧烷水解抑制剂 0.2%
去离子水 余量
所述丙烯酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯酸异辛酯的混合物，各丙烯酸单体占所述原料组成的质量比为：丙烯酸1-3%、甲基丙烯酸甲酯20-25%、丙烯酸丁酯7-10%、苯乙烯9-12%、丙烯酸异辛酯9-12%；
所述硅氧烷单体为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷；
所述引发剂为油溶性引发剂，
所述硅改性丙烯酸乳液制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S100：分别取一部分丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、硅氧烷水解抑制剂和去离子水加入到反应釜中，在82℃下反应半个小时，合成种子液A；
步骤S200：将剩余的丙烯酸单体、引发剂、乳化剂和去离子水混合均匀，获得混合液B；
步骤S300：将混合液B缓慢滴加到种子液A中，在滴加完毕前0.5-1.0小时内，同时滴加剩余的硅氧烷单体和硅氧烷水解抑制剂；
步骤S400：完成混合液B和硅氧烷单体的滴加后，在87℃的条件下继续保温反应1小时，其中，利用碳酸氢钠调节上述反应过程中反应液的pH值为5.5-6.5。
2.根据权利要求1所述的在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚的混合物。
3.根据权利要求2所述的在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其特征在于，所述乳化剂的重量百分比为1.5%。
4.根据权利要求1所述的在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液，其特征在于，所述硅氧烷水解抑制剂为有机二元醇。
5.一种如权利要求1所述的硅改性丙烯酸乳液制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100：分别取一部分丙烯酸单体、硅氧烷单体、引发剂、乳化剂、硅氧烷水解抑制剂和去离子水加入到反应釜中，在82℃下反应半个小时，合成种子液A；
步骤S200：将剩余的丙烯酸单体、引发剂、乳化剂和去离子水混合均匀，获得混合液B；
步骤S300：将混合液B缓慢滴加到种子液A中，在滴加完毕前0.5-1.0小时内，同时滴加剩余的硅氧烷单体和硅氧烷水解抑制剂；
步骤S400：完成混合液B和硅氧烷单体的滴加后，在87℃的条件下继续保温反应1小时，其中，利用碳酸氢钠调节上述反应过程中反应液的pH值为5.5-6.5。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中，部分丙烯酸单体、硅氧烷单体、硅氧烷水解抑制剂分别占丙烯酸单体总量、硅氧烷单体总量、硅氧烷水解抑制剂总量的10-20%，部分引发剂和乳化剂分别占引发剂总量和乳化剂总量的1/3-1/2，部分去离子水占离子水总量的10-20%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810387491.8A CN108530577B (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810387491.8A CN108530577B (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108530577A CN108530577A (zh) | 2018-09-14 |
| CN108530577B true CN108530577B (zh) | 2020-07-14 |
Family
ID=63479455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810387491.8A Active CN108530577B (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108530577B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116874655A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-10-13 | 广州聚佳新材料科技有限公司 | 一种用于工业涂料的附着力促进剂及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1354189A (zh) * | 2001-12-05 | 2002-06-19 | 中国化工建设总公司常州涂料化工研究院 | 稳定的有机硅改性共聚物乳液及其制备方法 |
| CN103483493A (zh) * | 2013-09-18 | 2014-01-01 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 |
-
2018
- 2018-04-26 CN CN201810387491.8A patent/CN108530577B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1354189A (zh) * | 2001-12-05 | 2002-06-19 | 中国化工建设总公司常州涂料化工研究院 | 稳定的有机硅改性共聚物乳液及其制备方法 |
| CN103483493A (zh) * | 2013-09-18 | 2014-01-01 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 有机硅改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108530577A (zh) | 2018-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108676117B (zh) | 水性自交联阳离子共聚物乳液及其制备方法和应用 | |
| CN112280043B (zh) | 一种二氧化硅/聚丙烯酸酯/聚硅氧烷复合乳液、制备方法及其应用 | |
| CN114539461B (zh) | 一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液、水性工业漆及其制备方法 | |
| CN102432730B (zh) | 一种生产水性金属漆用树脂乳液的方法及生产的水树脂乳液 | |
| CA1102028A (en) | Hybrid water-based enamels with partially crosslinked latexes | |
| CN108359047B (zh) | 一种石墨烯改性的水性丙烯酸酯树脂及其制备方法 | |
| CN101982477A (zh) | 一种同时改性两种硅烷偶联剂的苯丙乳液及其制备方法 | |
| CN1688614A (zh) | 聚合物水分散液、其生产方法及用途、特别是用于防腐涂料的用途 | |
| CN110669181A (zh) | 一种新型木器漆涂料用丙烯酸酯乳液的制备方法 | |
| CN1063770C (zh) | 有机硅改性丙烯酸乳胶涂料 | |
| CN109810217A (zh) | 一种水性金属漆用叔碳酸乙烯酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法和应用 | |
| CN101798369A (zh) | 高硅含量的硅丙乳液及其制备方法 | |
| CA1330134C (en) | Finely divided gelled polymer and process for producing the same | |
| CN108530577B (zh) | 一种在金属上快速附着的硅改性丙烯酸乳液及其制备方法 | |
| CN109837045B (zh) | 一种窗花贴合用耐水白乳液胶粘剂及其制备方法 | |
| CN109369839B (zh) | 一种自交联型氯乙烯共聚物乳液及其制备方法 | |
| CN102690385A (zh) | 水性丙烯酸酯涂料的聚合方法 | |
| CN105622831A (zh) | 丙烯酸有机硅无皂共聚乳液的制备方法 | |
| CN108517161A (zh) | 超疏水疏油涂料及其制备方法、超疏水疏油涂膜 | |
| CN116042141A (zh) | 一种新型高性能丙烯酸酯压敏胶乳液及其制备工艺 | |
| CN102702411B (zh) | 一种核壳型哑光乳液及其制备方法和在水性哑光光油中的应用 | |
| JPH05132627A (ja) | 接着性および経時安定性の良好なシリル基含有共重合体のエマルジヨン組成物 | |
| JPH026511A (ja) | 二段階乳化重合による水性ポリアルキルメタクリレート分散液の製造及びその木材ワニスへの用途 | |
| CN111909587B (zh) | 一种水性底漆及其制备方法和应用 | |
| CN102260363B (zh) | 一种水性丙烯酸类疏水乳液及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |