一種採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法
2024-01-27 04:09:15
專利名稱：一種採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法
技術領域：
本發明涉及矽丙乳液技術領域，特別是涉及一種採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法。
背景技術：
矽丙乳液是用有機矽改性的丙烯酸酯乳液，通常採用乙烯基矽氧烷(Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，簡稱KH570 ； Y-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷，簡稱VTES)來製備，大多採用物理共混的方法，化學聚合很少，改性效果較差，並且乙烯基矽氧烷改性丙烯酸酯乳液時的用量較大，乙烯基矽氧烷的價格又較貴，限制了其在矽丙乳液中的應用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有矽丙乳液改性效果較差、並且價格較貴的缺陷，提供一種採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，製備出的矽丙乳液價格低、性質穩定、性能優異。為了解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案
本發明採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，製備丙烯酸丁酯種子乳液，在種子乳液中滴加主要由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和功能單體丙烯酸製備的殼層單體混合液，當殼層單體混合液剩餘1/6時，同時滴加非乙烯基矽氧烷。在上述的製備方法中，非乙烯基矽氧烷的加入量為單體總質量的0. 1 0. 3%，優選加入量為單體總質量的0. 2%。單體包括製備種子乳液和殼單體混合液的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。在上述製備方法中，功能單體丙烯酸的加入量為單體總質量的2 5%，優選加入量為單體總質量的3. 6%。具體的，前述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法為
(1)製備丙烯酸丁酯種子乳液取60g水、0.45g過硫酸銨、4. 2g乳化劑、0. 4g碳酸氫鈉和4g丙烯酸丁酯，加入四口燒瓶中，在室溫下以400rpm的轉速攪拌lOmin，然後置於50°C 恆溫水浴中，IOmin後升溫至70°C，待出現藍色螢光IOmin後在30min內滴加31g丙烯酸丁酯，80°C保溫lh，即得種子乳液，備用；
(2)在種子乳液中加入殼單體混合液將種子乳液降溫至70°C，然後將0.05g過硫酸銨溶於90g水中製成引發劑的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、3. 6g丙烯酸和25g丙烯酸丁酯預乳化30min得殼單體混合液，將殼單體混合液和引發劑的水溶液在Ih內分別從四口燒瓶的兩埠滴加入種子乳液中，當殼單體混合液還剩1/6時同時滴加非乙烯基矽氧烷，IOmin 內滴加完成，然後在80°C下保溫池後冷卻至室溫，過濾，即得矽丙乳液。優選的，前述製備方法中的非乙烯基矽氧烷為Y-氨丙基三乙氧基矽烷(KH550) 或Y-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(KH560)。發明機理非乙烯基矽氧烷與乙烯基矽氧烷相比，分子中不含有乙烯基，不能直接參與乳液聚合反應，需要引入具有特殊官能團的功能單體，才能製備出矽丙乳液。非乙烯基矽氧烷的烷氧基經水解後生成的羥基-0H，可與活性基團(羧基-C00H、羥基-OH等)發生化學反應，形成交聯點，起到連接分子橋的作用，從而起到改性丙烯酸酯乳液的目的，製備出乳液穩定的、性能優異的矽丙乳液。與現有技術相比，本發明採用價格較低的非乙烯基矽氧烷來改性丙烯酸酯乳液， 引入功能單體丙烯酸，採用特殊的單體滴加方式，製備出的矽丙乳液性質穩定、綜合性能優異，非乙烯基矽氧烷的用量僅為0.洲就可提高乳膠膜強度、降低乳膠膜吸水率，矽氧烷的用量少、價格便宜，降低了生產成本。
圖1是非乙烯基矽氧烷KH550製備的矽丙乳液乳膠膜吸水率曲線圖； 圖2是非乙烯基矽氧烷KH550製備的矽丙乳液乳膠膜力學性能曲線圖。
具體實施例方式實施例1 :(1)製備丙烯酸丁酯種子乳液取60g水、0.45g過硫酸銨、4.2g複合乳化劑(0P-10 SDS的重量份比例為1 2)、0. 4g碳酸氫鈉和4g丙烯酸丁酯，加入四口燒瓶中， 在室溫下以400rpm的轉速攪拌lOmin，然後置於50°C恆溫水浴中，IOmin後升溫至70°C，待出現藍色螢光IOmin後在30min內滴加31g丙烯酸丁酯，80°C保溫lh，即得種子乳液，備用；
(2)在種子乳液中加入殼單體混合液將種子乳液降溫至70°C，然後將0. 05g過硫酸銨溶於90g水中製成引發劑的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、3. 6g丙烯酸和2 丙烯酸丁酯預乳化30min得殼單體混合液，將殼單體混合液和引發劑的水溶液在Ih內分別從四口燒瓶的兩埠滴加入種子乳液中，當殼單體混合液還剩1/6時同時滴加非乙烯基矽氧烷，IOmin 內滴加完成，然後在80°C下保溫池後冷卻至室溫，過濾，即得矽丙乳液。實施例2 將實施例1所製備的矽丙乳液在80°C真空乾燥箱中進行制膜，製成 IOmmX 10mm、厚小於Imm的乳膠膜，測吸水率；按GBT 1040. 3中2型試樣制膜，進行拉伸強度測試。圖1是矽丙乳液乳膠膜吸水率曲線圖，從圖中可以看出隨著KH550用量的增大，矽丙乳液乳膠膜吸水率先降低後升高，當KH550用量為0. 2%時，乳膠膜吸水率最低，為 16. 27%，比純樣乳膠膜吸水率降低了 2. 31%。圖2是矽丙乳液乳膠膜力學性能曲線圖，從圖中可以看出隨著KH550用量的增大，矽丙乳液乳膠膜拉伸強度先增大後降低，當KH550用量為0. 2%時，乳膠膜拉伸強度最大，為5. 27Mpa,比純樣乳膠膜拉伸強度升高了 0. 89Mpa。
權利要求
1.一種採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於製備丙烯酸丁酯種子乳液，在種子乳液中滴加主要由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和功能單體丙烯酸製備的殼層單體混合液，當殼層單體混合液剩餘1/6時，同時滴加非乙烯基矽氧烷。
2.按照權利要求1所述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於非乙烯基矽氧烷的加入量為單體總質量的0. 1 0. 3%。
3.按照權利要求2所述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於非乙烯基矽氧烷的加入量為單體總質量的0. 1。
4.按照權利要求1所述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於所述功能單體丙烯酸的加入量為單體總質量的2 5%。
5.按照權利要求4所述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於所述功能單體丙烯酸的加入量為單體總質量的3. 6%。
6.按照權利要求1至5任一項所述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於(1)製備丙烯酸丁酯種子乳液取60g水、0.45g過硫酸銨、4. 2g乳化劑、0. 4g碳酸氫鈉和4g丙烯酸丁酯，加入四口燒瓶中，在室溫下以400rpm的轉速攪拌lOmin，然後置於50°C 恆溫水浴中，IOmin後升溫至70°C，待出現藍色螢光IOmin後在30min內滴加31g丙烯酸丁酯，80°C保溫lh，即得種子乳液，備用；(2)在種子乳液中加入殼單體混合液將種子乳液降溫至70°C，然後將0.05g過硫酸銨溶於90g水中製成引發劑的水溶液，取40g甲基丙烯酸甲酯、3. 6g丙烯酸和25g丙烯酸丁酯預乳化30min得殼單體混合液，將殼單體混合液和引發劑的水溶液在Ih內分別從四口燒瓶的兩埠滴加入種子乳液中，當殼單體混合液還剩1/6時同時滴加非乙烯基矽氧烷，IOmin 內滴加完成，然後在80°C下保溫池後冷卻至室溫，過濾，即得矽丙乳液。
7.按照權利要求1至3任一項所述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於所述非乙烯基矽氧烷為Y-氨丙基三乙氧基矽烷或Y-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽焼。
8.按照權利要求6所述採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，其特徵在於所述非乙烯基矽氧烷為Y-氨丙基三乙氧基矽烷或Y-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷。
全文摘要
本發明公開了一種採用非乙烯基矽氧烷製備矽丙乳液的方法，包括製備丙烯酸丁酯種子乳液、在丙烯酸丁酯種子乳液中加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和功能單體丙烯酸的殼層單體混合液，其中，將殼層單體混合液加入種子乳液中時，當殼層單體混合液剩餘1/6時，同時滴加非乙烯基矽氧烷，本發明採用價格較低的非乙烯基矽氧烷來改性丙烯酸酯乳液，引入功能單體丙烯酸，採用特殊的單體滴加方式，製備出的矽丙乳液性質穩定、性能優異，非乙烯基矽氧烷的用量僅為0.2%就可提高乳膠膜強度、降低乳膠膜吸水率，矽氧烷的用量少、價格便宜，降低了生產成本。
文檔編號C08F220/06GK102516445SQ20111038725
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者於傑, 何敏, 王彩紅, 甘華華, 魯聖軍 申請人:貴州大學