一种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液的制备方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液的制备方法。本发明采用的有氟-机硅改性是通过含有不饱和键的有机硅单体与其它含有不饱和键的各丙烯酸酯单体聚合，以使有机硅耐高温性、耐候性、耐化学品性，疏水、表面能低不易污染性与丙烯酸类树脂的高保色性、柔韧性、附着性结合起来，制备出高弹性、高耐候、高耐水、抗污染的环保型建筑用乳液及涂料。
【专利说明】
一种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于耐水、耐候、高弹性建筑用保温涂料，一种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液的制备方法。
[0002]背景介绍
[0003]随着社会和科学技术的高速发展，环境和能源成为全球日益关注的两大问题，并为环保节能提出了更高的要求。世界能源的需求量以每年2%的速度增长，而建筑能耗占全部能耗的30%左右。在我国能源消耗中，建筑能耗大约占全国能源消耗的35%，据悉，我国从2008年起，将对新建住宅规定采取隔热保温措施。
[0004]建筑能耗对于国际上发达国家而言已占全国总能耗的33%左右，在目前愈演愈烈的世界性能源危机的情况下，如此庞大的比重，早已引起国外发达国家的重视。我国作为发展中国家，其建筑能耗的总量也随着GDP的高速增长而逐年上升，现也已经接近国际发达国家的水平，如果现在不开始注重建筑节能，将直接加剧能源危机，因此，建筑节能已成为我国及世界的一大社会可持续发展的主题。建筑节能的中心是在不影响人们感觉舒适度的BU提下，减少建筑耗能，提尚建筑中的能源利用效率。
[0005]为适应建筑热环境改善的需要，我国的建筑能耗必将呈几何增长的趋势.如果大量兴建高能耗建筑，那么不但会给我国能源供应带来巨大压力，而且会造成严重的环境污染，这与我国当前的节能低碳战略是背道而驰的。在建筑节能成为世界潮流的今天，积极推进建筑节能，有助于合理利用能源、改善环境，具有异常重要的经济意义和社会意义。
[0006]而随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，人们对涂料产品的绿色化、高性能化、无污染化和节能化要求也越来越强烈，传统的乳液涂料已经难以满足人们日益增长的需求。有机氟-硅改性丙烯酸涂料是近年来发展迅速且具有广阔市场应用前景的新型涂料。它既具有有机硅耐高温性、耐紫外性、耐氧化降解性、表面能低、透气性好，又具有丙烯酸酯类树脂的柔韧性、保光、保色性、高附着性，是一类综合性能优异的涂料品种、水性有机氟-硅丙烯酸涂料环境友好，被广泛用作建筑涂料、皮革涂饰剂和胶粘剂等，特别是可用于重点建筑或者高层超高层建筑的外墙涂料，自20世纪90年代开始，一直成为人们竞相开发、生产的热点产品。因此，必须对传统的丙烯酸乳液进行改进，以适应涂料工业的发展要求。有机硅、有机氟改性丙烯酸乳液是获得高性能涂料的一个重要途径。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液的制备方法。本课题采用的有机氟-硅改性是通过含有不饱和键的有机硅单体与其它含有不饱和键的各丙烯酸酯单体聚合，以使有机硅耐高温性、耐候性、耐化学品性，疏水、表面能低不易污染性与丙烯酸类树脂的高保色性、柔韧性、附着性结合起来，制备出高耐候、高耐水、抗污染的环保型建筑用乳液及涂料。
[0008]本发明的技术方案是:
[0009]—种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液的制备方法，其特征包括如下步骤:
[0010](I)复合乳化剂:在装有搅拌棒、温度计、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口烧瓶中加入适量的去离子水和复合乳化剂，加热搅拌0.5?1.5h，温度控制在70?90°C ；
[0011](2)丙烯酸乳液的制备:待乳化剂充分溶解后，加入一定量的丙烯酸酯，一端环氧基一段双键的单体，有机硅和有机氟单体混合进行预乳化30?60min，然后升温至70?9(TC，再将一定量的引发剂溶液滴加入四口烧瓶中，反应I?3h，此时乳液呈现出强烈的蓝光，然后滴加剩余的混合单体并将剩余引发剂溶液分三份每隔0.5?Ih加一次，控制单体滴加的速率，使其在2?4h内滴完；
[0012](3)单体滴加完毕后升温至60?80°C保温30?60min，反应的过程中可以适当补加少量引发剂以使残余单体反应完全；
[0013](4)反应结束后，降温到40_60°C左右，滴加碱性溶液，调pH至8_10左右，出料。
[0014]步骤(I)中所述复合乳化剂为聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、FC-4、苄甲基酚聚氧乙烯、苄乙基酚聚氧乙烯醚、双苄甲基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、乙氧基化烷基酚硫酸胺、烷基聚氧乙烯酰磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、1-丙烯氧基-2-羟基丙烷磺酸钠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)、氟碳表面活性剂中的一种或几种混合物，一端环氧基一段双键的单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA);
[0015]步骤(2)、中所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、中的一种或几种混合物，有机硅单体为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)、乙稀基二甲氧基娃烧、乙稀基二乙氧基娃烧、甲基乙稀基一■甲氧基娃烧、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种或多种的混合物，有机氟单体为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种或几种混合物；
[0016]步骤(3)中所述的引发剂过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠的一种或几种混合物；
[0017]步骤(4)中所述碱性溶液为碳酸氢钠、氨水、碳酸钠、醋酸钠、硫酸钠中的一种或几种混合物。
[0018]本发明的有益效果是:通过以上反应，合成得到一种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液。该乳液可用于提高涂料的耐水性、耐候性、防污性、耐热性、耐磨性，可广泛用于建筑外墙保温涂料。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但是实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制:
[0020]实施例1
[0021](I)在装有搅拌棒、温度计、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口烧瓶中加入适量的去离子水和Ig聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)，2g十二烷基硫酸钠(SDS)复合乳化剂，加热搅拌0.5h，温度控制在70°C ；
[0022](2)待乳化剂充分溶解后，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单体混合进行预乳化30min，然后升温至70°C，再将Ig的过硫酸钾溶液滴加入四口烧瓶中，反应lh，此时乳液呈现出强烈的蓝光，然后滴加20g混合单体并将剩余的0.5g引发剂溶液分三份每隔0.5h加一次，控制单体滴加的速率，使其在2h内滴完；
[0023](3)单体滴加完毕后升温至60°C保温30min，反应的过程中可以适当补加0.2g引发剂以使残余单体反应完全；
[0024](4)反应结束后，降温到40°C左右，滴加氨水溶液，调pH至8左右，出料。
[0025]实施例2
[0026](I)在装有搅拌棒、温度计、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口烧瓶中加入适量的去离子水和0.8g聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)，1.5g十二烷基硫酸钠(SDS)复合乳化剂，加热搅拌lh，温度控制在80°C ；
[0027](2)待乳化剂充分溶解后，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单体混合进行预乳化60min，然后升温至90°C，再将1.5g的过硫酸胺溶液滴加入四口烧瓶中，反应2h，此时乳液呈现出强烈的蓝光，然后滴加30g混合单体(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯)并将剩余的0.2g引发剂溶液分三份每隔0.5h加一次，控制单体滴加的速率，使其在2h内滴完;
[0028](3)单体滴加完毕后升温至70°C保温60min，反应的过程中可以适当补加0.4g引发剂以使残余单体反应完全；
[0029](4)反应结束后，降温到40°C左右，滴加碳酸钠溶液，调pH至10左右，出料。
[0030]实施例3
[0031](I)在装有搅拌棒、温度计、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口烧瓶中加入适量的去离子水和2g十二烷基苯磺酸钠，Ig氟碳表面活性剂复合乳化剂，加热搅拌1.5h，温度控制在60°C ;
[0032](2)待乳化剂充分溶解后，加入22g甲基丙烯酸和15g丙烯酸异辛酯，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单体混合进行预乳化40min，然后升温至80°C，再将2g的过硫酸钠溶液滴加入四口烧瓶中，反应1.5h，此时乳液呈现出强烈的蓝光，然后滴加18g混合单体(甲基丙烯酸和、丙烯酸异辛酯)并将剩余的0.6g引发剂溶液分三份每隔0.5h加一次，控制单体滴加的速率，使其在3h内滴完；
[0033](3)单体滴加完毕后升温至50°C保温50min，反应的过程中可以适当补加0.5g引发剂以使残余单体反应完全；
[0034](4)反应结束后，降温到30°C左右，滴加碳酸氢钠溶液，调pH至9左右，出料。
【主权项】
1.一种用于建筑保温涂料用高耐候性高弹性氟-硅改性丙烯酸乳液的制备方法，其特征步骤如下: (1)复合乳化剂:在装有搅拌棒、温度计、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口烧瓶中加入适量的去离子水和复合乳化剂，加热搅拌0.5?1.5h，温度控制在70?90°C ； (2)丙烯酸乳液的制备:待乳化剂充分溶解后，加入一定量的丙烯酸酯，一端环氧基一段双键的单体，有机硅和有机氟单体混合进行预乳化30?60min，然后升温至70?90°C，再将一定量的引发剂溶液滴加入四口烧瓶中，反应I?3h，此时乳液呈现出强烈的蓝光，然后滴加剩余的混合单体并将剩余引发剂溶液分三份每隔0.5?Ih加一次，控制单体滴加的速率，使其在2?4h内滴完； (3)单体滴加完毕后升温至60?80°C保温30?60min，反应的过程中可以适当补加少量引发剂以使残余单体反应完全； (4)反应结束后，降温到40-60°C左右，滴加碱性溶液，调pH至8-10左右，出料。2.如权利要求1复合乳化剂其特征是:所述步骤(I)中所述复合乳化剂为聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、(FC-4)、苄甲基酚聚氧乙烯、苄乙基酚聚氧乙烯醚、双苄甲基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、乙氧基化烷基酚硫酸胺、烷基聚氧乙烯酰磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、1-丙烯氧基-2-羟基丙烷磺酸钠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)、氟碳表面活性剂中的一种或几种混合物，一端环氧基一段双键的单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。3.如权利要求1所述丙烯酸乳液的制备其特征是:步骤(2)中所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、中的一种或几种混合物，有机硅单体为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种或多种的混合物，有机氟单体为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种或几种混合物。4.如权利要求1所述其特征是:步骤(3)中所述的引发剂过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠的一种或几种混合物。5.如权利要求1所述其特征是:步骤(4)中所述碱性溶液为碳酸氢钠、氨水、碳酸钠、醋酸钠、硫酸钠中的一种或几种混合物。
【文档编号】C09D133/08GK105884961SQ201410783243
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月15日
【发明人】姚伯龙, 高旭瑞, 姜峻, 邓丽朵
【申请人】江南大学