一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體及其製備方法

2023-10-24 02:14:42 1

專利名稱：一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料製備領域，具體是一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體及其製備方法。
背景技術：
陽離子丙烯酸酯聚合物是指採用陽離子型表面活性劑或陽離子丙烯酸酯類單體製得的聚合物或共聚物，其基本特徵是聚合物表面或聚合物本身帶正電荷。陽離子型丙烯酸樹脂由於表面或其自身帶正電荷，因此在很多方面具有陰離子或非離子型丙烯酸乳液不可比擬的功能，不僅有利於帶負電荷表面的中和、吸附和粘合，而且還具有殺菌、防塵和抗靜電作用。如陽離子型丙烯酸樹脂用於木器底漆時，能使木材的天然紋路與本色得到凸現；同時，陽離子型丙烯酸樹脂與木材中的酯基、羥基等官能團產生產生相互作用，起到一定的封油作用。因此，陽離子丙烯酸樹脂的製備與應用研究，是目前丙烯酸樹脂研究的熱點之
ο雖然陽離子型丙烯酸樹脂存在著諸多優勢，但是，由於丙烯酸樹脂一般為鏈狀線型結構，屬於熱塑性材料，對溫度極為敏感，表現為「熱粘冷脆」。此外，丙烯酸樹脂形成的膜耐水性較差，且在有機溶劑作用下會發生溶脹現象，造成塗層脫落，這些都限制了它某些領域的進一步應用。有機矽結構中主鏈Si-O-Si鍵為無機結構，側鏈為-CH3等有機基團，因而是一典型的半無機半有機高分子。有機矽中Si-O鍵能高，內旋轉能壘低，分子摩爾體積大、表面能低，這些結構特徵使得有機矽具有優異的耐高低溫性、高度的疏水性、耐候性等。通過有機矽對丙烯酸酯進行改性可以綜合兩者的優點，改善丙烯酸酯「熱粘冷脆」、耐水等性能。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體及其製備方法。本發明方法製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體均一、透明，具有強防水性、強粘合力以及優良的存儲穩定性等優異性能。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案—種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的製備方法，包括如下步驟(1)以重量份數計，將有機矽單體5.0 13.0份、苯乙烯5.0 13.0份、丙烯酸酯類單體56. 0 74. 0份、引發劑1. 0 2. 0份、鏈轉移劑0 1. 0份混合，攪拌均勻，配製成組合A;(2)將引發劑0. 2 0. 5份溶於2. 0 5. 0份溶劑中，配製成組合B ；(4)將30. 0 50. 0份溶劑加入聚合反應釜中，升溫至80 100°C，先加入10. 0 20. 0份組合A，反應20 40min後，再滴加剩餘的組合A，2. 5 3. 5h連續滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨8. 0 20. 0份，0. 5 1. 5h連續滴完，保溫1 2h，再加入組合B，繼續保溫1 2h後，再降溫至40°C以下；
(4)在聚合反應釜中加入13. 5 31. 1份胺類物質進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得所需陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。所述有機矽單體是乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、丙烯基三甲氧基矽烷和Y-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷中的任意一種或以上。所述丙烯酸酯類單體是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和丙烯酸羥丙酯中的任意一種或以上。所述弓I發劑是過氧化二苯甲醯或偶氮二異丁氰。所述鏈轉移劑是十二硫醇或巰基乙醇。所述溶劑是正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二氧六環、甲基丁酮和甲基異丁酮中的任意一種或以上。所述胺類物質是氨水或三乙胺。與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果1)乳液穩定性好。由於採用了兩親性的季銨鹽型陽離子單體，使共聚製得的有機矽改性丙烯酸樹脂鏈段一端親水一端親油，具有自乳化功能，可以提高乳液的儲存穩定性和稀釋穩定性。2)防水性強。由於有機矽單體本身所具有的特殊結構，使所得的陽離子型有機矽改性丙烯酸樹脂具有較好的防水性能。3)粘合力強。本發明製備的陽離子型有機矽改性丙烯酸樹脂本身帶有正電荷，而木材、紙張等天然纖維類基材帶負電，用此樹脂當然可以提高粘合力。4)工藝簡單且安全環保。常壓環境且溫度較低，可操作性強，設備投資小，利於工業化生產。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述，但本發明的實施方式不限於此，對於未特別註明的工藝參數，可參照常規技術進行。實施例1將乙烯基三甲氧基矽烷8. 0g、苯乙烯12.(^、丙烯酸對.(^、甲基丙烯酸甲酯24. 0g、丙烯酸丁酯24. 0g、過氧化苯甲醯1. 5g、十二硫醇1. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將過氧化苯甲醯0. 3g溶於3. Og正丁醇中，配製成組合B ；將30. Og正丁醇加入聚合反應釜中，升溫至90°C，加入10. Og組合A，反應30min後，滴加剩餘的組合A，3. 5h連續滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨8. Og, 0. 5h連續滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫池；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至40°C以下，在聚合反應釜中加入27. Og三乙胺進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。實施例2將乙烯基三乙氧基矽烷5. 0g、苯乙烯11.(^、丙烯酸22.(^、甲基丙烯酸甲酯24. 0g、丙烯酸丁酯28. 0g、過氧化苯甲醯1. 5g、十二硫醇1. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將過氧化苯甲醯0. 3g溶於3. Og甲基異丁酮中，配製成組合B ；將30. Og甲基異丁酮加入聚合反應釜中，升溫至96°C，加入10. Og組合A，反應30min後，滴加剩餘的組合A，3. 5h滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨10. Og, 0. 5h滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫池；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至40°c以下，在聚合反應釜中加入24. 7g三乙胺進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。實施例3將丙烯基三甲氧基矽烷12.0g、苯乙烯13.(^、丙烯酸20.(^、甲基丙烯酸甲酯
21.0g、丙烯酸丁酯22. 0g、過氧化苯甲醯2. 0g、巰基乙醇1. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將過氧化苯甲醯0. 5g溶於5. Og正丙醇中，配製成組合B ；將30. Og正丙醇加入聚合反應釜中，升溫至90°C，加入10. Og組合A，反應30min後，滴加剩餘的組合A，3h滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨12. 0g, Ih滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫2h ；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至40°C以下，在聚合反應釜中加入31. Ig氨水進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。實施例4將Y -甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷12. 0g、苯乙烯9. 0g、甲基丙烯酸18. 0g、甲基丙烯酸甲酯25. 0g、丙烯酸丁酯22. 0g、過氧化苯甲醯2. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將過氧化苯甲醯0. 5g溶於5. Og 二氧六環中，配製成組合B ；將50. Og 二氧六環加入聚合反應釜中，升溫至96°C，加入10. Og組合A，反應30min後，滴加剩餘的組合A，3h滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨14. 0g, Ih滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫2h ；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至40°C以下，在聚合反應釜中加入23. 4g氨水進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。實施例5將γ -甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷11. 0g、苯乙烯12g、甲基丙烯酸18g、甲基丙烯酸甲酯22. 0g、丙烯酸丁酯22. 0g、丙烯酸羥丙酯1. 0g、偶氮二異丁氰1. 0g、巰基乙醇1. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將過氧化苯甲醯0. 2g溶於2. Og異丁醇中，配製成組合B ；將50. Og異丁醇加入聚合反應釜中，升溫至80°C，加入20. Og組合A，反應40min後，滴加剩餘的組合Adh滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨14. 0g, Ih滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫池；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至400C以下，在聚合反應釜中加入23. 4g氨水進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。實施例6將乙烯基三乙氧基矽烷7. 0g、苯乙烯12. 0g、甲基丙烯酸16. 0g、甲基丙烯酸甲酯
22.0g、丙烯酸丁酯26. 5g、丙烯酸羥丙酯0. 5g、偶氮二異丁氰1. 0g、十二硫醇1. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將偶氮二異丁氰0. 2g溶於2. Og甲基丁酮中，配製成組合B ；將40. Og甲基丁酮加入聚合反應釜中，升溫至85°C，加入20. Og組合A，反應40min後，滴加剩餘的組合A，3h滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨16. 0g, Ih滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫池；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至40°C以下，在聚合反應釜中加入20. Sg氨水進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。實施例7將乙烯基三甲氧基矽烷13.0g、苯乙烯5.0g、丙烯酸14. 0g、甲基丙烯酸甲酯29. 0g、丙烯酸丁酯20. 0g、丙烯酸羥乙酯1. 0g、偶氮二異丁氰1. 0g、巰基乙醇1. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將過氧化苯甲醯0. 2g溶於2. Og異丙醇中，配製成組合B ；將40. Og異丙醇加入聚合反應釜中，升溫至80°C，加入20. Og組合A，反應30min後，滴加剩餘的組合A，2.證滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨18. Og, 1.證滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫池；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至40°C以下，在聚合反應釜中加入15. 7g三乙胺進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。實施例8將乙烯基三乙氧基矽烷12.0g、苯乙烯12.0g、丙烯酸12. 0g、甲基丙烯酸甲酯22. 0g、丙烯酸丁酯21. 5g、丙烯酸羥乙酯0. 5g、偶氮二異丁氰1. Og混合，攪拌均勻，配製成組合A ；接著將過氧化苯甲醯0. 2g溶於2. Og異丁醇中，配製成組合B ；將30. Og異丁醇加入聚合反應釜中，升溫至85°C，加入20. Og組合A，反應30min後，滴加剩餘的組合A，2. 5h滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨20. 0g，1. 滴完，保溫池後加入組分B，繼續保溫池；然後抽濾，回收部分溶劑以及未反應的單體；最後降溫至40°C以下，在聚合反應釜中加入13. 5g三乙胺進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。製得的陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。所得陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的性能見表1。表1陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的各項性能參數
權利要求
1.一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)以重量份數計，將有機矽單體5.(Γ13. 0份、苯乙烯5. (Γ13. 0份、丙烯酸酯類單體56. (Γ74. 0份、引發劑1. (Γ2. 0份、鏈轉移劑(Tl. 0份混合，攪拌均勻，配製成組合A ；(2)將引發劑0.2^0. 5份溶於2. 0 5. 0份溶劑中，配製成組合B ；(4)將30. (Γ50. 0份溶劑加入聚合反應釜中，升溫至8(TlO(rC，先加入10. 0 20. 0份組合A，反應2(T40min後，再滴加剩餘的組合A，2. 5^3.證連續滴完後，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨8. (Γ20. 0份，0. 5 1. 5h連續滴完，保溫廣2 h，再加入組合B，繼續保溫Γ2 h後，再降溫至40°C以下；(4)在聚合反應釜中加入13. 5^31. 1份胺類物質進行中和，並將反應產物用水進行分散，即可製得所需一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述有機矽單體是乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、丙烯基三甲氧基矽烷和Y -甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷中的任意一種或以上。
3.根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述丙烯酸酯類單體是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和丙烯酸羥丙酯中的任意一種或以上。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，所述引發劑是過氧化二苯甲醯或偶氮二異丁氰。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述鏈轉移劑是十二硫醇或巰基乙
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述溶劑是正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二氧六環、甲基丁酮和甲基異丁酮中的任意一種或以上。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述胺類物質是氨水或三乙胺。
8.一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體，其特徵在於，由權利要求1至7任意一項所述方法製備而成的。
全文摘要
本發明公開了一種陽離子型有機矽-丙烯酸酯水分散體及其製備方法，包括以重量份數計，將有機矽單體5~13份、苯乙烯5~13份、丙烯酸酯類單體56~74份、引發劑1~2份、鏈轉移劑0~1份混合，配成組合A；將引發劑0.2~0.5份溶於2~5份溶劑中，配成組合B；將30~50份溶劑加入聚合反應釜中，升溫至80~100℃，先加入10~20份組合A，再滴加剩餘的組合A，接著滴加甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨8~20份，再加入組合B；在反應釜中加入13.5~27.0份胺類物質，並將反應產物用水進行分散，即可。本發明所製得的產物均一、透明，具有強防水性、強粘合力以及優良的存儲穩定性等優異性能。
文檔編號C08F212/08GK102382236SQ201110251418
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者塗偉萍, 王楊勇, 王 鋒, 胡劍青 申請人:華南理工大學