一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法。本發(fā)明采用的有氟-機硅改性是通過含有不飽和鍵的有機硅單體與其它含有不飽和鍵的各丙烯酸酯單體聚合，以使有機硅耐高溫性、耐候性、耐化學品性，疏水、表面能低不易污染性與丙烯酸類樹脂的高保色性、柔韌性、附著性結合起來，制備出高彈性、高耐候、高耐水、抗污染的環(huán)保型建筑用乳液及涂料。
【專利說明】
一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于耐水、耐候、高彈性建筑用保溫涂料，一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法。
[0002]背景介紹
[0003]隨著社會和科學技術的高速發(fā)展，環(huán)境和能源成為全球日益關注的兩大問題，并為環(huán)保節(jié)能提出了更高的要求。世界能源的需求量以每年2%的速度增長，而建筑能耗占全部能耗的30%左右。在我國能源消耗中，建筑能耗大約占全國能源消耗的35%，據悉，我國從2008年起，將對新建住宅規(guī)定采取隔熱保溫措施。
[0004]建筑能耗對于國際上發(fā)達國家而言已占全國總能耗的33%左右，在目前愈演愈烈的世界性能源危機的情況下，如此龐大的比重，早已引起國外發(fā)達國家的重視。我國作為發(fā)展中國家，其建筑能耗的總量也隨著GDP的高速增長而逐年上升，現(xiàn)也已經接近國際發(fā)達國家的水平，如果現(xiàn)在不開始注重建筑節(jié)能，將直接加劇能源危機，因此，建筑節(jié)能已成為我國及世界的一大社會可持續(xù)發(fā)展的主題。建筑節(jié)能的中心是在不影響人們感覺舒適度的BU提下，減少建筑耗能，提尚建筑中的能源利用效率。
[0005]為適應建筑熱環(huán)境改善的需要，我國的建筑能耗必將呈幾何增長的趨勢.如果大量興建高能耗建筑，那么不但會給我國能源供應帶來巨大壓力，而且會造成嚴重的環(huán)境污染，這與我國當前的節(jié)能低碳戰(zhàn)略是背道而馳的。在建筑節(jié)能成為世界潮流的今天，積極推進建筑節(jié)能，有助于合理利用能源、改善環(huán)境，具有異常重要的經濟意義和社會意義。
[0006]而隨著工業(yè)生產的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對涂料產品的綠色化、高性能化、無污染化和節(jié)能化要求也越來越強烈，傳統(tǒng)的乳液涂料已經難以滿足人們日益增長的需求。有機氟-硅改性丙烯酸涂料是近年來發(fā)展迅速且具有廣闊市場應用前景的新型涂料。它既具有有機硅耐高溫性、耐紫外性、耐氧化降解性、表面能低、透氣性好，又具有丙烯酸酯類樹脂的柔韌性、保光、保色性、高附著性，是一類綜合性能優(yōu)異的涂料品種、水性有機氟-硅丙烯酸涂料環(huán)境友好，被廣泛用作建筑涂料、皮革涂飾劑和膠粘劑等，特別是可用于重點建筑或者高層超高層建筑的外墻涂料，自20世紀90年代開始，一直成為人們競相開發(fā)、生產的熱點產品。因此，必須對傳統(tǒng)的丙烯酸乳液進行改進，以適應涂料工業(yè)的發(fā)展要求。有機硅、有機氟改性丙烯酸乳液是獲得高性能涂料的一個重要途徑。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法。本課題采用的有機氟-硅改性是通過含有不飽和鍵的有機硅單體與其它含有不飽和鍵的各丙烯酸酯單體聚合，以使有機硅耐高溫性、耐候性、耐化學品性，疏水、表面能低不易污染性與丙烯酸類樹脂的高保色性、柔韌性、附著性結合起來，制備出高耐候、高耐水、抗污染的環(huán)保型建筑用乳液及涂料。
[0008]本發(fā)明的技術方案是:
[0009]—種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法，其特征包括如下步驟:
[0010](I)復合乳化劑:在裝有攪拌棒、溫度計、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和復合乳化劑，加熱攪拌0.5?1.5h，溫度控制在70?90°C ；
[0011](2)丙烯酸乳液的制備:待乳化劑充分溶解后，加入一定量的丙烯酸酯，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體，有機硅和有機氟單體混合進行預乳化30?60min，然后升溫至70?9(TC，再將一定量的引發(fā)劑溶液滴加入四口燒瓶中，反應I?3h，此時乳液呈現(xiàn)出強烈的藍光，然后滴加剩余的混合單體并將剩余引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5?Ih加一次，控制單體滴加的速率，使其在2?4h內滴完；
[0012](3)單體滴加完畢后升溫至60?80°C保溫30?60min，反應的過程中可以適當補加少量引發(fā)劑以使殘余單體反應完全；
[0013](4)反應結束后，降溫到40_60°C左右，滴加堿性溶液，調pH至8_10左右，出料。
[0014]步驟(I)中所述復合乳化劑為聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、FC-4、芐甲基酚聚氧乙烯、芐乙基酚聚氧乙烯醚、雙芐甲基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、乙氧基化烷基酚硫酸胺、烷基聚氧乙烯?；撬徕c、十二烷基二苯醚二磺酸鈉、1-丙烯氧基-2-羥基丙烷磺酸鈉中壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-40)、烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、烷基酚聚氧乙烯醚(0P-40)、氟碳表面活性劑中的一種或幾種混合物，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA);
[0015]步驟(2)、中所述丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙酯、中的一種或幾種混合物，有機硅單體為γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)、乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、甲基乙稀基一■甲氧基娃燒、甲基乙稀基一■乙氧基硅烷、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、γ -甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種的混合物，有機氟單體為甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯或甲基丙烯酸十七氟辛酯中的一種或幾種混合物；
[0016]步驟(3)中所述的引發(fā)劑過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉的一種或幾種混合物；
[0017]步驟(4)中所述堿性溶液為碳酸氫鈉、氨水、碳酸鈉、醋酸鈉、硫酸鈉中的一種或幾種混合物。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:通過以上反應，合成得到一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液。該乳液可用于提高涂料的耐水性、耐候性、防污性、耐熱性、耐磨性，可廣泛用于建筑外墻保溫涂料。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但是實施例并不構成對本發(fā)明要求保護范圍的限制:
[0020]實施例1
[0021](I)在裝有攪拌棒、溫度計、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和Ig聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)，2g十二烷基硫酸鈉(SDS)復合乳化劑，加熱攪拌0.5h，溫度控制在70°C ；
[0022](2)待乳化劑充分溶解后，加入23g甲基丙烯酸甲酯和20g丙烯酸丁酯，Igy-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和Ig甲基丙烯酸三氟乙酯單體混合進行預乳化30min，然后升溫至70°C，再將Ig的過硫酸鉀溶液滴加入四口燒瓶中，反應lh，此時乳液呈現(xiàn)出強烈的藍光，然后滴加20g混合單體并將剩余的0.5g引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5h加一次，控制單體滴加的速率，使其在2h內滴完；
[0023](3)單體滴加完畢后升溫至60°C保溫30min，反應的過程中可以適當補加0.2g引發(fā)劑以使殘余單體反應完全；
[0024](4)反應結束后，降溫到40°C左右，滴加氨水溶液，調pH至8左右，出料。
[0025]實施例2
[0026](I)在裝有攪拌棒、溫度計、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和0.8g聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)，1.5g十二烷基硫酸鈉(SDS)復合乳化劑，加熱攪拌lh，溫度控制在80°C ；
[0027](2)待乳化劑充分溶解后，加入20g丙烯酸乙酯和15g甲基丙烯酸甲酯，1g丙烯酸，2gy-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和0.5g甲基丙烯酸六氟丁酯單體混合進行預乳化60min，然后升溫至90°C，再將1.5g的過硫酸胺溶液滴加入四口燒瓶中，反應2h，此時乳液呈現(xiàn)出強烈的藍光，然后滴加30g混合單體(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯)并將剩余的0.2g引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5h加一次，控制單體滴加的速率，使其在2h內滴完;
[0028](3)單體滴加完畢后升溫至70°C保溫60min，反應的過程中可以適當補加0.4g引發(fā)劑以使殘余單體反應完全；
[0029](4)反應結束后，降溫到40°C左右，滴加碳酸鈉溶液，調pH至10左右，出料。
[0030]實施例3
[0031](I)在裝有攪拌棒、溫度計、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和2g十二烷基苯磺酸鈉，Ig氟碳表面活性劑復合乳化劑，加熱攪拌1.5h，溫度控制在60°C ;
[0032](2)待乳化劑充分溶解后，加入22g甲基丙烯酸和15g丙烯酸異辛酯，0.5g γ -氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、0.5gy-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷和Ig甲基丙烯酸十二氟庚酯單體混合進行預乳化40min，然后升溫至80°C，再將2g的過硫酸鈉溶液滴加入四口燒瓶中，反應1.5h，此時乳液呈現(xiàn)出強烈的藍光，然后滴加18g混合單體(甲基丙烯酸和、丙烯酸異辛酯)并將剩余的0.6g引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5h加一次，控制單體滴加的速率，使其在3h內滴完；
[0033](3)單體滴加完畢后升溫至50°C保溫50min，反應的過程中可以適當補加0.5g引發(fā)劑以使殘余單體反應完全；
[0034](4)反應結束后，降溫到30°C左右，滴加碳酸氫鈉溶液，調pH至9左右，出料。
【主權項】
1.一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法，其特征步驟如下: (1)復合乳化劑:在裝有攪拌棒、溫度計、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和復合乳化劑，加熱攪拌0.5?1.5h，溫度控制在70?90°C ； (2)丙烯酸乳液的制備:待乳化劑充分溶解后，加入一定量的丙烯酸酯，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體，有機硅和有機氟單體混合進行預乳化30?60min，然后升溫至70?90°C，再將一定量的引發(fā)劑溶液滴加入四口燒瓶中，反應I?3h，此時乳液呈現(xiàn)出強烈的藍光，然后滴加剩余的混合單體并將剩余引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5?Ih加一次，控制單體滴加的速率，使其在2?4h內滴完； (3)單體滴加完畢后升溫至60?80°C保溫30?60min，反應的過程中可以適當補加少量引發(fā)劑以使殘余單體反應完全； (4)反應結束后，降溫到40-60°C左右，滴加堿性溶液，調pH至8-10左右，出料。2.如權利要求1復合乳化劑其特征是:所述步驟(I)中所述復合乳化劑為聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、(FC-4)、芐甲基酚聚氧乙烯、芐乙基酚聚氧乙烯醚、雙芐甲基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、乙氧基化烷基酚硫酸胺、烷基聚氧乙烯酰磺酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鈉、1-丙烯氧基-2-羥基丙烷磺酸鈉中壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、壬基酚聚氧乙烯醚NP-40、烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、烷基酚聚氧乙烯醚(0P-40)、氟碳表面活性劑中的一種或幾種混合物，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)。3.如權利要求1所述丙烯酸乳液的制備其特征是:步驟(2)中所述丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙酯、中的一種或幾種混合物，有機硅單體為γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、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、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ -甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種的混合物，有機氟單體為甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯或甲基丙烯酸十七氟辛酯中的一種或幾種混合物。4.如權利要求1所述其特征是:步驟(3)中所述的引發(fā)劑過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉的一種或幾種混合物。5.如權利要求1所述其特征是:步驟(4)中所述堿性溶液為碳酸氫鈉、氨水、碳酸鈉、醋酸鈉、硫酸鈉中的一種或幾種混合物。
【文檔編號】C09D133/08GK105884961SQ201410783243
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】姚伯龍, 高旭瑞, 姜峻, 鄧麗朵
【申請人】江南大學