一种光触媒有机硅改性丙烯酸酯乳胶漆的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种光触媒有机硅改性丙烯酸酯乳胶漆的制备方法，属于乳胶漆领域。
【背景技术】
[0002]丙烯酸乳液常被用作建筑乳胶漆的基料，在建筑装修市场占有很重要的地位。但丙烯酸树脂漆膜的耐候性、耐水性与耐沾污性都较差，并且对温度敏感，表现出“冷脆热粘性”，使其应用范围受到了一定的限制，同时光催化剂一般具有很强的光催化氧化能力，对主要成膜物质具有一定氧化作用，使其发生降解粉化，降低了涂膜的使用寿命，所以常规的丙烯酸树脂已远远满足不了当前多功能高档建筑涂料的要求。与此同时，氟碳树脂与聚硅氧烷树脂虽然具有良好的耐光氧化性、耐候性、耐水性、耐沾污性、耐高低温性、表面能低等优点，非常适合用作于多功能建筑涂料的基料，但是氟碳树脂与聚硅氧烷树脂的单体价格非常昂贵，涂料成本极高，使其失去了市场竞争力，大大限制了其推广和使用前景。
[0003]由于有机硅树脂结构中同时含有“有机基团”与“无机结构”，所以兼具有无机与有机的多重性能，使其具有极低的表面张力、耐高低温、耐氧化稳定性、良好的耐候性、疏水性、抗沾污性、无毒无味与生理惰性等优异特性。近年来将硅氧烷链引入到丙烯酸酯分子链上，能够解决丙烯酸本身树脂的一些缺陷问题，同时还提高丙烯酸树脂的其他相关性能。但这些有机硅单体由于含有可水解基团S1-O-CH3，在乳液聚合过程中，易水解生成活性硅醇，使聚合物分子间过度交联，特别是有机硅单体含量较高时，产生大量凝聚物，而导致反应失稳无法进行，难以获得高硅含量的硅丙乳液，改性效果不明显。通过有机硅单体的分子设计及水解基团的结构设计，有效的控制有机硅组分的水解、缩合速率，以此来获得高硅烷含量的有机硅改性丙烯酸酯乳液己成为当前迫切需要解决的关键技术。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前丙烯酸乳液作为乳胶漆的基料，其耐候性、耐水性与耐沾污性都较差，并且对温度敏感，表现出冷脆热粘性的问题，提供了一种光触媒有机硅改性丙烯酸酯乳胶漆的制备方法，本发明以钠基膨润土作为载体，制备膨润土光触媒复合粉末光催化材料，再以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和三甲基硅氧基硅等为原料制备预乳化液，向预乳化液中加入引发剂和缓冲剂制得乳白色带蓝光的高硅含量硅丙复合乳液，向钛白粉、滑石粉和膨润土光触媒复合粉末中加入各种助剂最终制得的高硅含量硅丙复合乳液，调节pH后即得一种光触媒有机硅改性丙烯酸酯乳胶漆，本发明有机硅单体制得乳胶漆比纯丙烯酸酯制得的乳胶漆在耐水性、耐热性及力学性能方面有显著提高，加入光催化材料对甲醛气体有比较高的降解率，能达到净化室内空气中有机污染物。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
1.(I)按摩尔质量比为5:70:10:2称取钛酸丁酯、无水乙醇、蒸馏水和质量浓度为30%的硝酸溶液，首先将称取的钛酸丁酯倒入烧杯，向其中加入2/3用量的无水乙醇，放置在磁力搅拌机上以200?300r/min的转速搅拌10?15min，得到溶液I ;
2.(2)用另一个烧杯装取剩下的1/3无水乙醇、蒸馏水和质量浓度为30%的硝酸溶液，用玻璃棒搅拌均匀得溶液2，将溶液2用注射器逐滴滴入溶液I中，以200?300r/min的转速持续搅拌3?4h，得到淡黄色溶胶3 ;
3.(3)称取10?20g钠基膨润土倒入100?200mL蒸馏水中，以高速搅拌机在1000?1100r/min的转速下剧烈搅拌I?2h，得膨润土悬浮液4，之后按体积比为1:2将溶胶3逐滴滴入高速搅拌的悬浮液4中，再持续搅拌2?3h后室温下陈化I?2天，形成膨润土与二氧化钛复合溶胶，移入马弗炉在500?600°C下煅烧4?5h后研磨制得膨润土光触媒复合粉末，备用；
4.(4)在带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，依次加入0.05mol的甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和0.5mol三甲基氯硅烷，滴加2mol无水甲醇，以100?200r/min的转速搅拌I?2h，移入水浴锅升温至40?50°C保温反应I?2h，之后缓慢滴加Imol蒸馏水，保持温度不变继续反应24?36h ;
5.(5)将上述反应产物移入蒸馏装置，油浴升温至150?160°C，蒸馏去除产物中的甲醇和水，得到的产物为三甲基硅氧基硅烷；
6.(6)称取I?2g十二烧基硫酸钠和I?1.5g辛基苯基聚氧乙稀醚倒入500mL烧杯中，继续加入30?40g蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀使其溶解，得到复合乳化剂水溶液；
7.(7)称取20?25g丙烯酸丁酯，25?30g甲基丙烯酸甲酯，I?2g丙烯酸和I?9g三甲基硅氧基硅烷加入到上述制得的复合乳化剂水溶液中，在40?50°C下预乳化30min，得到预乳化液；
8.(8)取100?200mL上述制得的预乳化液装入500mL四口烧瓶中，加入0.3?0.4g过硫酸钾作引发剂和0.1?0.3g碳酸氢钠作缓冲剂，启动搅拌器，以300?400r/min的转速搅拌均匀后水浴升温至70?80°C，乳化反应I?2h后得乳白色带蓝光的高硅含量硅丙复合乳液；
9.(9)按重量份数计称取10?15份去离子水、I?2份防冻剂、0.1?0.4份润湿剂、0.5?0.7份分散剂和0.2?0.5份消泡剂依次加入250mL三口烧瓶中，以200?300r/min的转速搅拌5?lOmin，使添加剂均匀分散；
10.(10)再向上述分散液中继续加入15?20份钛白粉、10?15份滑石粉和5?10份膨润土光触媒复合粉末，提高转速至600?700r/min，继续搅拌分散20?30min，得到分散均匀的浆料；
11.(11)将上述得到的分散均匀的浆料加入到500mL三口烧瓶中，加入0.8?1.2份成膜助剂和0.5?I份流平剂以及40?50份上述制得的高硅含量硅丙复合乳液，以500?700r/min的转速搅拌20?25min，之后用氨水调节其pH至8.5?9后停止搅拌，出料，装罐即得一种光触媒有机硅改性丙烯酸酯乳胶漆。
[0006]所述的防冻剂为氯化钙；润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚分散剂为硬脂酸钡；消泡剂为聚二甲基硅氧烷；成膜助剂为丙二醇丁醚；流平剂为聚甲基苯基硅氧烷。
[0007]本发明的应用方法:将本发明制备出的光触媒有机硅改性丙烯酸酯乳胶漆均匀涂抹在室内的墙面上，涂抹量以能将墙面涂抹均匀完全为宜，与不含复合光催化剂的乳胶漆对比，对甲醛的光催化降解率提高5?6%。
[0008]本发明的有益效果是:
(I)本发明有机硅单体制得乳胶漆比纯丙烯酸酯制得的乳胶漆在耐水性、耐热性及力学性能方面有显者提尚;
14.(2)本发明在乳胶漆加入光催化材料对甲醛气体有比较高的降解率，能达到净化室内空气中有机污染物。
【具体实施方式】
[0009]首先按摩尔质量比为5:70:10:2称取钛酸丁酯、无水乙醇、蒸馏水和质量浓度为30%的硝酸溶液，首先将称取的钛酸丁酯倒入烧杯，向其中加入2/3用量的无水乙醇，放置在磁力搅拌机上以200?300r/min的转速搅拌10?15min，得到溶液I ;用另一个烧杯装取剩下的1/3无水乙醇、蒸馏水和质量浓度为30%的硝酸溶液，用玻璃棒搅拌均匀得溶液2，将溶液2用注射器逐滴滴入溶液I中，以200?300r/min的转速持续搅拌3?4h，得到淡黄色溶胶3 ;称取10?20g钠基膨润土倒入100?200mL蒸馏水中，以高速搅拌机在1000?1100r/min的转速下剧烈搅拌I?2h，得膨润土悬浮液4，之后按体积比为1:2将溶胶3逐滴滴入高速搅拌的悬浮液4中，再持续搅拌2?3h后室温下陈化I?2天，形成膨润土与二氧化钛复合溶胶，移入马弗炉在500?600°C下煅烧4?5h后研磨制得膨润土光触媒复合粉末，备用；在带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，依次加入0.05mol的甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和0.5mol三甲基氯硅烷，滴加2mol无水甲醇，以100?200r/min的转速搅拌I?2h，移入水浴锅升温至40?50°C保温反应I?2h，之后缓慢滴加Imol蒸馏水，保持温度不变继续反应24?36h ;