本发明属于有机硅防粘剂技术领域，更具体地，本发明涉及一种水性有机硅防粘乳液及其制备方法。
背景技术：
随着国家各项标准的实施，纸张涂装工业的进步，必将让环保型产品成为时代的新宠。纸张涂布剂产品特点将趋向于“专业化”，环保、安全将会是整个行业发展的方向。在基于目前市场上离型纸生产过程中目前需要涂布，而涂布时的原料以溶剂硅为主，而溶剂硅需要添加的是汽油，这个重大的安全隐患，替代汽油而又安全的产品应该是目前市场上迫切需要的产品。
消防安全和环保这两项目前是各生产厂家和公司都必须面对和解决的问题，而离型纸行业的这个问题，伴随着水性有机硅防粘乳液的出现，也将都得到解决。之前市场上也出现了一些国外品牌的产品，比如：道康宁、罗地亚、信越、迈图等品牌的产品，但是效果却没有办法达到，导致使用性不强。但是发展的脚步只会越来越快，市场上不断的有新的产品出现，在目前市场上杭州蒙悦纳包装科技有限公司推出的“水性有机硅防粘乳液”是目前效果最好的产品，基本上是完全可以代替原来的溶剂型有机硅。
“水性有机硅防粘乳液”是一种基于水为载体，基于有机硅防粘的原理，应市场的需要而生成的产品，是离型纸涂布生产历史上的一次完全的革新，它不含有毒有害物质，更是不需要也不添加汽油，从根本上解决了消防和环保两方面的问题。被称为离型纸上的“排弹专家”，不仅只是在生产中让生产的工人能够放心的工作，更是让广大消费者能够放心的使用。
水性有机硅防粘乳液必须具备优异的疏水性、憎水性、耐候性和高硬度，目前的水性有机硅防粘乳液的性能还有待改进。
技术实现要素：
基于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种疏水性、憎水性、耐候性和硬度性能良好的水性有机硅防粘乳液及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：
一种水性有机硅防粘乳液，所述水性有机硅防粘乳液由包括以下重量百分比的组分制备而得：
在其中一些实施例中，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.1～0.2％的聚酰亚胺改性的聚乙烯醇。
在其中一些实施例中，所述聚酰亚胺改性的聚乙烯醇中，聚酰亚胺的接枝率为1～5％。
在其中一些实施例中，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.1～0.2％的二元胺-POSS改性的聚乙烯醇。
在其中一些实施例中，所述二元胺-POSS改性的聚乙烯醇中，二元胺-POSS的接枝率为1～5％。
在其中一些实施例中，所述水性有机硅防粘乳液还包括重量比为1～2:1～3的聚酰亚胺改性的聚乙烯醇和二元胺-POSS改性的聚乙烯醇，所述聚酰亚胺改性的聚乙烯醇和二元胺-POSS改性的聚乙烯醇占所述水性有机硅防粘乳液的重量百分比为0.1～0.2％。
在其中一个实施例中，所述聚酰亚胺改性的聚乙烯醇和二元胺-POSS改性的聚乙烯醇的重量比为2:3。
在其中一些实施例中，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.2～0.5％季胺盐两性乳化剂，所述季铵盐两性乳化剂的结构式为其中，R1为碳原子数为10-18的烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为-CH2COOH。
在其中一些实施例中，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.2～0.5％季胺盐两性乳化剂，所述季铵盐两性乳化剂的结构式为其中，R1为碳原子数为20的苯基烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为-CH2CH2COOH。
在其中一些实施例中，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.2～0.5％季胺盐两性乳化剂，所述季铵盐两性乳化剂的结构式为其中，R1为碳原子数为26的萘基烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为亚乙基磷酸。
本发明还提供了上述的一种水性有机硅防粘乳液的制备方法，包括以下步骤：将各组分用少量水稀释后，边搅拌边混合，再将剩余水加入进去，即得。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中会提及大量术语，这些术语被定义为具有以下含义。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。
“任选的”或者“任选地”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
本发明的第一方面是提供一种水性有机硅防粘乳液，所述水性有机硅防粘乳液由包括以下重量百分比的组分制备而得：
以下对本发明的水性有机硅防粘乳液的各组分说明如下：
有机硅改性丙烯酸树脂
有机硅改性丙烯酸树脂是指将聚硅氧烷与丙烯酸酯接枝共聚后的产物，其可以显著降低聚丙烯酸酯的表面张力、吸水性、沾污性，并提高其耐高低温性。采用含双键的有机硅聚硅氧烷单体和丙烯酸酯类单体直接进行共聚合，在聚合物主链上引入硅氧烷制得结构稳定可常温交联的硅丙树脂。有机硅改性丙烯酸树脂的共聚改性，实质是碳链上引入硅侧链，形成接枝、嵌段或互穿网络体系，达到同时具有二者优异性能的新型材料。有机硅改性丙烯酸树脂能有效地结合有机硅聚合物与丙烯酸树脂各自的优点，特别适用于建筑物的外墙、防水雨具、帐篷等的装饰，其产品现已广泛应用于涂料、粘合剂、皮革、纺织、造纸等行业。有机硅改性丙烯酸树脂在本发明的水性有机硅防粘乳液中起着成膜树脂的作用。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物
乙烯-醋酸乙烯共聚物，英文简称：EVA，分子式：(C2H4)x.(C4H6O2)y，EVA树脂是乙烯-醋酸乙烯共聚物，一般醋酸乙烯(VA)含量在5％～40％。与聚乙烯相比，EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了高结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能。乙烯-醋酸乙烯共聚物在本发明的水性有机硅防粘乳液中起着成膜树脂的作用。本发明中的醋酸乙烯的含量为20～30％。
聚乙烯醇
聚乙烯醇，有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂、胶水等。
聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。在聚乙烯醇分子中存在着两种化学结构，即1,3和1,2乙二醇结构，但主要的结构是1,3乙二醇结构，即“头〃尾”结构。聚乙烯醇的聚合度分为超高聚合度(分子量25～30万)、高聚合度(分子量17－22万)、中聚合度(分子量12～15万)和低聚合度〔2.5～3.5万〕。醇解度一般有78％、88％、98％三种。部分醇解的醇解度通常为87％～89％，完全醇解的醇解度为98％～100％。常取平均聚合度的千、百位数放在前面，将醇解度的百分数放在后面，如17－88即表聚合度为1700,醇解度为88％。一般来说，聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性提高，但水中溶解性、成膜后伸长率下降。在本发明中，所使用的聚乙烯醇为PVA17-88。聚乙烯醇对本发明的水性有机硅防粘乳液的疏水性能起着非常重要的作用。
作为本发明的其中一个优选的实施方式，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.1～0.2％的聚酰亚胺改性的聚乙烯醇。优选地，所述聚酰亚胺改性的聚乙烯醇中，聚酰亚胺的接枝率为1～5％。聚酰亚胺改性的聚乙烯醇是将聚乙烯醇、氨基封端的聚酰亚胺和环氧树脂发生常规共聚而得。在水性有机硅防粘乳液中添加少量聚酰亚胺改性的聚乙烯醇后，显著增强了水性有机硅防粘乳液的疏水性、耐候性和硬度，尤其是疏水性增强效果最为明显。
作为本发明的其中一个优选的实施方式，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.1～0.2％的二元胺-POSS改性的聚乙烯醇。优选地，所述二元胺-POSS改性的聚乙烯醇中，二元胺-POSS的接枝率为1～5％。二元胺-POSS改性的聚乙烯醇是将二元胺-POSS与聚乙烯醇以无水DMAc为溶剂，于80℃进行搅拌反应12h后，减压脱溶剂制得的。在水性有机硅防粘乳液中添加少量二元胺-POSS改性的聚乙烯醇后，显著增强了水性有机硅防粘乳液的疏水性、耐候性和硬度，尤其是疏水性增强效果最为明显。
作为本发明的一个更为优选的实施方式，所述水性有机硅防粘乳液还包括重量比为1～2:1～3的聚酰亚胺改性的聚乙烯醇和二元胺-POSS改性的聚乙烯醇，所述聚酰亚胺改性的聚乙烯醇和二元胺-POSS改性的聚乙烯醇占所述水性有机硅防粘乳液的重量百分比为0.1～0.2％。更为优选地，所述聚酰亚胺改性的聚乙烯醇和二元胺-POSS改性的聚乙烯醇的重量比为1:1。在水性有机硅防粘乳液中添加少量聚酰亚胺改性的聚乙烯醇和二元胺-POSS改性的聚乙烯醇后，更能显著增强水性有机硅防粘乳液的疏水性、耐候性和硬度，尤其是疏水性增强效果最为明显。
两性乳化剂
壬己酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠为两性乳化剂，在本发明的有机硅防粘乳液中起着乳化剂的作用。
作为本发明的其中一个优选的实施方式，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.2～0.5％季胺盐两性乳化剂，所述季铵盐两性乳化剂的结构式为其中，R1为碳原子数为10-18的烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为-CH2COOH。羧酸型的季胺盐两性乳化剂的制备方法可以通过酸或酯与丙二胺在碱性条件下发生缩合反应，得到的缩合产物与氯乙酸钠反应得到羧酸型的季胺盐两性乳化剂。前述制备方法在本领域是常见的反应，在此不详述。
作为本发明的其中一个优选的实施方式，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.2～0.5％季胺盐两性乳化剂，所述季铵盐两性乳化剂的结构式为其中，R1为碳原子数为20的苯基烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为-CH2CH2COOH。制备方法是本领域常见的反应，在此不详述。
作为本发明的其中一个优选的实施方式，所述水性有机硅防粘乳液还包括0.2～0.5％季胺盐两性乳化剂，所述季铵盐两性乳化剂的结构式为其中，R1为碳原子数为26的萘基烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为亚乙基磷酸。对于磷酸型季铵盐两性乳化剂的制备方法可以与羧酸型季铵盐两性乳化液相同。
具有以上结构的季胺盐两性乳化剂明显增强了水性有机硅防粘乳液的疏水性。
增塑剂、引发剂、pH调节剂和水
本发明所述的增塑剂、pH调节剂、引发剂等都是防粘乳液制备中常用的常规试剂。如增塑剂可为邻苯二甲酸二甲酯，引发剂可为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种；pH调节剂可为氢氧化钠或氢氧化钾等。
本发明的第二方面还提供了上述的一种水性有机硅防粘乳液的制备方法，包括以下步骤：将各组分用少量水稀释后，边搅拌边混合，再将剩余水加入进去，即得。
在下文中，通过实施例对本发明进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是示例的而非限制性的。如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
下面参照几个例子详细描述本发明。
实施例1～7的配方如表1所示。以下实施例中，所使用的原料分别如下：
A：有机硅改性丙烯酸树脂
B：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物
C1：聚乙烯醇17-88
C2：聚酰亚胺改性聚乙烯醇17-88，聚酰亚胺的接枝率为3％
C3：二元胺-POSS改性的聚乙烯醇17-88，二元胺-POSS的接枝率为3％
D1：壬己酚聚氧乙烯醚
D2：十二烷基苯磺酸钠
D3：其中，R1为碳原子数为12的烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为-CH2COOH。
D4：其中，R1为碳原子数为20的苯基烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为-CH2CH2COOH。
D5:其中，R1为碳原子数为26的萘基烷基，R2为-CH2-，R3、R4为CH3，R5为亚乙基磷酸。
E：邻苯二甲酸二甲酯
F：过硫酸铵
G：pH调节剂氢氧化钠
表1实施例1～7的水性有机硅防粘乳液的配方
实施例1～7的制备方法如下：将各组分用少量水稀释后，边搅拌边混合，再将剩余水加入进去，即得。
接触角测试
采用接触角测试仪测量实施例1～7的水性有机硅防粘乳液对液滴的接触角。
剥离力
除特别指明的以外，防粘基纸采用的是予涂聚乙烯醇并经压光的北京造纸一厂生产的80克复印纸。基纸在涂上实施例1～7的水性有机硅防粘乳液并经焙烘后，室温下放置三天再涂实施例1～7的水性有机硅防粘乳液，烘干后与面纸复合，并用二千克重的胶辊往复滚压三次。剥离力用英国产Instron 1122通用材料试验机测定，剥离角度为180°，拉伸速度为20cm/分，单位为克/2.5厘米。
粘结力保持率
粘结力是把实施例1～7的水性有机硅防粘乳液直接涂在面纸上烘干，然后贴在不锈钢板上并用二千克重的胶辊往复滚压二次后，用同上的方法测定，单位是千克/2.5厘米。剩余粘结力是指经上述测定过剥离力的不干胶面纸贴合在不锈钢板上，用2千克重的胶辊往复滚压2次后所测得的粘结力，用千克/2.5厘米表示。粘结力保持率按下式计算而得：
粘结力保持率＝(F)/(Fo)×100％
式中，F：剩余粘结力；Fo：未与防粘剂接触过的不干胶本身的粘结力。由于不干胶的粘结力受温度变化等因素的影响较大，为减少误差，每次实验都重新测定Fo。
表2实施例1～7的各项性能参数
由上表数据可知，当添加聚酰亚胺或二元胺-POSS改性PVA后，疏水性能和防粘性能显著提升，且当聚酰亚胺PVA和二元胺-POSS改性PVA同时添加时，疏水性能和防粘性能更为优异。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。