专利名称：无机纳米粒子改性纯丙乳液及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑涂料技术领域，涉及一种无机纳米粒子改性纯丙乳液及其制备方法。
背景技术：
纯丙乳液其漆膜具有良好的透明性、附着力、耐候性、能常温自干等特点，因而它 在涂料工业中尤其在装饰漆方面占有重要地位。但由于其涂膜硬度低，“热粘冷脆”，影响了 纯丙乳液的应用。近几年来，由于纳米粒子具有优秀的物理及化学性能，得到广泛的应用研 究。无机纳米复合材料更是由于纳米尺寸效应，表面效应以及纳米粒子与基体界面间有强 的相互作用而受到广泛的关注。将无机纳米粒子加入到纯丙乳液体系中，可以提高乳液的 耐洗刷性、耐候性等性能并赋予乳液抗菌、自洁的特殊功能。但是未经改性的无机纳米粒子 粒径小，比表面积和比表面能都很大，表面原子严重配位不足，很容易吸附而发生团聚，在 非极性聚合物中表现出低分散相容性，降低了纳米复合物的机械性能。为解决出现的系列 问题，采用硅烷偶联剂和油酸混合改性剂对纳米TiO2进行改性，从而使改性后的纳米粒子 具有良好的疏水性，无机纳米粒子与单体之间更容易形成化学键。因而提高了乳液的耐老 化性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性等性能，本发明创新点是采用硅烷偶联剂和油酸混合改性 剂改性无机纳米粒子，进而制备了性能优异新型无机纳米粒子改性纯丙乳液，应用在建筑 涂料技术领域。
发明内容
本发明的目的是针对上述的纯丙乳液存在的问题，为了克服其不足，通过采用硅 烷偶联剂和油酸混合改性剂改性无机纳米粒子，提供一种新型无机纳米粒子改性纯丙乳液 及其制备方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种无机纳米粒子改性纯丙乳液，各 组分和质量百分含量分别是去离子水为45 58%，甲基丙烯酸甲酯为20 30%，丙烯 酸丁酯为15 25%，甲基丙烯酸为0. 8 1. 2%，复合乳化剂为2. 6 3. 4%，碳酸氢钠为 0. 4 0. 6%，过硫酸钾为0. 4 0. 6%，纳米TiO2为0. 23 0. 66%，氨水为0. 5 1. 0%， 硅烷偶联剂和油酸混合剂用量为0. 04 0. 17%。上所述复合乳化剂为非离子型乳化剂和阴离子型乳化剂混合物，根据实验确定复 合乳化剂配比为非离子型乳化剂阴离子型乳化剂为3 1 ；上所述硅烷偶联剂和油酸混合剂的质量比为5 1。为实现上述目的，本发明采取的另一个技术方案是一种无机纳米粒子改性纯丙 乳液的制备方法依顺序包括如下步骤(1)纳米TiO2的改性处理方法将纳米TiO2、无水乙醇置于烧杯中超声分散 30min,再加入偶联剂KH570和油酸混合改性剂，继续超声分散lh。结束后将分散液置于 250mL三口烧瓶中水浴加热至80°C，冷凝回流4h。反应结束后，烘干研磨备用；
(2)将单体和改性后纳米TiO2混合先磁力搅拌2h，再超声分散2h ；(3)将复合乳化剂、去离子水、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌溶解，水浴加热，温度升至 50°C时，加入0. 1 %的过硫酸钾；温度升至82°C时，开始滴加混有纳米TiO2的单体混合液并 同时加入剩余0. 4%的过硫酸钾，保证在2. 5h左右滴加结束并使前者先于后者加完；(4)加料完毕后，保温2h。保温结束冷却至40°C，用氨水调PH至8 9，过筛，即 得无机纳米粒子纳米改性纯丙乳液。采用上述制备方法，合成了无机纳米粒子改性纯丙乳液，其乳液有以下优点明显 提高了乳液的耐老化性、耐水性、耐碱性。主要原因是，将无机纳米粒子加入到纯丙乳液中， 采用硅烷偶联剂和油酸混合改性剂对纳米TiO2进行改性，从而使改性后纳米粒子具有良好 的疏水性，使无机纳米粒子在乳液中分散均勻，使无机相与有机相相容性更好，无机纳米粒 子与单体之间更容易形成化学键，因而提高了乳液的耐老化性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性。 工艺简单、价格低廉、无环境污染。所有性能可满足水性无机纳米粒子改性纯丙乳液的技术 要求，发展前景很好。
具体实施例方式结合实例对本发明作进一步的详述。实施例1一、原料配方去离子水45% ；甲基丙烯酸甲酯24% ；丙烯酸丁酯25% ；甲基丙烯酸0.8%;复合乳化剂2.6%;过硫酸钾0.5%;硅烷偶联剂和油酸混合剂 0.04%纳米TiO20. 66% ；碳酸氢钠0.4%;氨水1.0%。二、制备方法将纳米TiO2和甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸单体加入烧杯中激烈搅 拌2h，再超声2h。将复合乳化剂、去离子水、碳酸氢钠置于三口烧瓶中搅拌，水浴加热，温度 升至50°C时，加入0. 1 %的过硫酸钾；温度升至82°C时，开始滴加混有纳米TiO2的单体混合 液并同时加入剩余0. 4%的过硫酸钾，保证在2. 5h左右滴加结束并使前者先于后者加完。 加料完毕后，保温2h。保温结束后冷却至40°C，用氨水调pH至8 9，过筛，即得无机纳米 粒子改性纯丙乳液。纯丙乳液和纳米TiO2改性纯丙乳液性能测试结果对比见下表三、本实施例所得的无机纳米TiO2改性纯丙乳液和纯丙乳液性能对比表
权利要求
一种无机纳米粒子改性纯丙乳液，其特征是按质量百分含量由组分去离子水为45～58％，甲基丙烯酸甲酯为20～30％，丙烯酸丁酯为15～25％，甲基丙烯酸为0.8～1.2％，复合乳化剂为2.6～3.4％，碳酸氢钠为0.4～0.6％，过硫酸钾为0.4～0.6％，纳米TiO2为0.23～0.66％，氨水为0.5～1.0％，硅烷偶联剂和油酸混合剂为0.04～0.17％组成。
2.如权利要求1所述的无机纳米粒子改性纯丙乳液，其特征是所述复合乳化剂为非 离子型乳化剂和阴离子型乳化剂混合物，其配比为非离子型乳化剂阴离子型乳化剂为 3 I0
3.如权利要求1所述的无机纳米粒子改性纯丙乳液，其特征是所述硅烷偶联剂和油 酸混合剂的质量比为5 1。
4.一种如权利要求1所述的无机纳米粒子改性纯丙乳液的制备方法，其特征是包括 如下步骤(1)纳米TiO2的改性处理方法将纳米TiO2、无水乙醇置于烧杯中超声分散30min，再 加入偶联剂KH570和油酸混合改性剂，继续超声分散lh，然后将分散液置于250mL三口烧瓶 中水浴加热至80°C，冷凝回流4h，反应结束后，烘干研磨备用；(2)将单体和改性后纳米TiO2混合先磁力搅拌2h，再超声分散2h；(3)将复合乳化剂、去离子水、碳酸氢钠加入烧瓶中搅拌溶解，水浴加热，温度升至 50°C时，加入0. 1 %的过硫酸钾；温度升至82°C时，开始滴加混有纳米TiO2的单体混合液并 同时加入剩余0. 4%的过硫酸钾，在2. 5h滴加结束；(4)加料完毕后，保温2h；保温结束冷却至40°C，用氨水调pH至8 9，过蹄，即得无机 纳米粒子纳米改性纯丙乳液。
全文摘要
本发明公开了一种无机纳米粒子改性纯丙乳液及其制备方法，该无机纳米粒子改性纯丙乳液按质量百分含量由组分去离子水为45～58％，甲基丙烯酸甲酯为20～30％，丙烯酸丁酯为15～25％，甲基丙烯酸为0.8～1.2％，复合乳化剂为2.6～3.4％，碳酸氢钠为0.4～0.6％，过硫酸钾为0.4～0.6％，纳米TiO2为0.23～0.66％，氨水为0.5～1.0％，硅烷偶联剂和油酸混合剂为0.04～0.17％组成。制备时先将纳米TiO2进行改性处理，然后通过将单体和改性后的纳米TiO2混合、搅拌、分散等工序制得。本发明的无机纳米粒子改性纯丙乳液具有耐老化性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性的特点，制备工艺简单、价格低廉、无环境污染。
文档编号C08K3/22GK101967257SQ201010299980
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者张莉, 郭文录 申请人:江苏科技大学