一种阳离子聚硅氧烷皮克林乳液及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机硅制备技术领域，特别涉及一种低皂、稳定性优异的阳离子聚硅 氧烷皮克林乳液及其制备方法和在涂料领域中的应用。
【背景技术】
[0002] 聚硅氧烷乳液是一类常用的水性涂料，由于聚硅氧烷分子既含有无机结构，又含 有有机基团，这种集无机物与有机物的特性于一身的分子特性，使得聚硅氧烷水性涂料呈 现出优异的润滑性、疏水性、良好的柔顺性、极佳的透气性、防潮和优异生理惰性等，在电器 电缆、建筑等领域有广阔应用前景。
[0003] 传统的聚硅氧烷乳液按其中所加乳化剂的种类可分为阴离子型乳液、阳离子乳液 及非离子型乳液三大类，但普遍都存在乳化剂含量高、成本高、乳液稳定性不足等问题。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低皂、稳 定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方法。该制备方法操作工艺简便、可控性强， 且整个体系为水性环境，安全环保。
[0005] 本发明另一目的在于提供上述方法制备的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮 克林乳液。
[0006] 本发明再一目的在于提供上述低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液在 涂料领域，特别是防水涂料领域中的应用。
[0007] 本发明的目的通过下述方案实现：
[0008] 一种低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方法，先由无机纳米 粒子与阳离子表面活性剂形成初级乳液，再与有机硅单体和碱性催化剂聚合，得到阳离子 聚硅氧烷皮克林乳液。
[0009] 本发明制备方法首先利用无机纳米粒子与阳离子表面活性剂的协同乳化作用形 成初级乳液再制备得到阳离子聚硅氧烷皮克林乳液。
[0010] 上述制备方法具体包括如下步骤：
[0011] ⑴将无机纳米粒子与阳离子表面活性剂溶于水中，剪切乳化，高压均质，制成初 级乳液；
[0012] (2)向步骤⑴的初级乳液中加入有机硅单体和碱性催化剂，再次剪切乳化，高压 均质，加热反应得到阳离子聚硅氧烷皮克林乳液。
[0013] 本发明的制备方法中，所用无机纳米粒子、阳离子表面活性剂、碱性催化剂、有机 硅单体的质量比为（2~4) : (1. 0~2. 5) : (0. 5~1. 5) :30。
[0014] 所述的有机硅单体优选为有机环硅氧烷中的一种。
[0015] 所述的有机环硅氧烷具有如下通式（I)所示的结构：
[0016]
【主权项】
1. 一种低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方法，其特征在于该方 法先由无机纳米粒子与阳离子表面活性剂形成初级乳液，再与有机硅单体和碱性催化剂聚 合，得到阳离子聚硅氧烷皮克林乳液。
2. 根据权利要求1所述的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方 法，其特征在于具体包括如下步骤： (1) 将无机纳米粒子与阳离子表面活性剂溶于水中，剪切乳化，高压均质，制成初级乳 液； (2) 向步骤⑴的初级乳液中加入有机硅单体和碱性催化剂，再次剪切乳化，高压均 质，加热反应得到阳离子聚硅氧烷皮克林乳液。
3. 根据权利要求1所述的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方 法，其特征在于：所用无机纳米粒子、阳离子表面活性剂、碱性催化剂、有机硅单体的质量比 为（2 ~4) : (1.0 ~2. 5) : (0· 5 ~1. 5) : 30。
4. 根据权利要求1所述的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方 法，其特征在于：所述的有机硅单体为有机环硅氧烷中的一种；所述的有机环硅氧烷具有 如下通式（I )所示的结构：
其中，η为3~10的自然数；Rp R2相同或不同，分别为氢、Cl~C16的烷基、烯基、环 烷基、芳基或烷芳基。
5. 根据权利要求4所述的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方 法，其特征在于：所述的烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊 基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、异辛基、正壬基、正癸基或正十二烷 基；所述的烯基为乙烯基或烯丙基；所述的环烷基为环戊基、环己基、环庚基或甲基环己 基；所述的芳基为苯基或萘基；所述的烷芳基为邻-甲苯基、间-甲苯基、对-甲苯基、二甲 苯基或乙苯基。
6. 根据权利要求1所述的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方 法，其特征在于：所述的有机硅单体指六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环 五硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基四氢环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧 烷、1，3, 5, 7-四甲基四（3, 3, 3-三氟丙基）环四硅氧烷、1，3, 5, 7-四甲基（3-氰丙基） 环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、1，2, 3, 4-四甲基-1，2, 3, 4-四乙烯基环四硅氧烷或 1，2, 3, 4_四甲基_1，2, 3, 4_四苯基环四硅氧烷。
7. 根据权利要求1所述的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方 法，其特征在于：所述的阳离子表面活性剂包括烷基三甲基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐、 苄基烷基二甲基季铵盐、单烷基季铵盐、烷基聚氧乙烯基甲基季铵盐、N-烷基二乙醇胺盐、 聚乙烯多胺盐、吡啶盐、咪唑啉和吗啉中的至少一种，其中烷基为C12~C18的长链烷基；所 述的无机纳米粒子为气相纳米二氧化硅；所述碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化 锂、氢氧化妈、氢氧化按及其水溶液中的至少一种。
8. 根据权利要求1所述的低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方 法，其特征在于：所述的无机纳米粒子为粒子粒径为25nm和30nm的气相纳米二氧化娃的 至少一种；所述的阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵中 的至少一种；所述的碱性催化剂为氢氧化钾水溶液；所述的有机硅单体为八甲基环四硅氧 烷。
9. 一种阳离子聚硅氧烷皮克林乳液，其特征在于根据权利要求1~8任一项所述的低 皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液的制备方法得到。
10. 根据权利要求9所述的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液在涂料领域中的应用。
【专利摘要】本发明属于有机硅制备技术领域，公开了一种低皂、稳定性优异的阳离子聚硅氧烷皮克林乳液及其制备方法和在涂料领域中的应用。该方法先由无机纳米粒子与阳离子表面活性剂形成初级乳液，再与有机硅单体和碱性催化剂聚合，得到阳离子聚硅氧烷皮克林乳液。本发明制备得到的聚硅氧烷皮克林乳液是利用无机粒子与阳离子表面活性剂的协同乳化作用，碱性条件引发开环聚合得到线性聚硅氧烷皮克林乳液。得到的聚硅氧烷皮克林乳液中乳化剂含量低、乳液稳定性优异，且乳液的分散系为水性环境，具有高润湿性、抗老化性好、可涂敷性优异、性能温和的特点，生产工艺简单，绿色环保，成本优势明显，可广泛应用于涂料领域，特别是防水涂料领域中。
【IPC分类】C08J7-04, C08G77-14, C08K3-36, C08G77-06, C09D183-04
【公开号】CN104761722
【申请号】CN201510124978
【发明人】沈敏敏, 翟俊菱, 王俊凤
【申请人】中科院广州化学有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月20日