有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米乳液，特別是涉及有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液及其制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 納米乳液是由油、水、乳化劑和助乳化劑組成的各向同性、熱力學(xué)穩(wěn)定、透明或半 透明的膠體分散體系。自1943年Hoar等用油、水和乳化劑以及醇得到透明均一微乳液體系 以來(lái)，由于乳液聚合機(jī)理的特殊性、聚合手段的多樣性及其應(yīng)用的廣泛性，納米乳液已成為 當(dāng)今國(guó)際上的研究熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。
[0003] 丙烯酸酯乳液具有優(yōu)良的耐候性、成膜性和粘結(jié)性，在涂料、粘合劑等方面應(yīng)用比 較廣泛，但同時(shí)存在有耐水性、透濕性及耐粘污性差等缺點(diǎn);有機(jī)硅氧烷主鏈為Si-O-Si鍵， 具有高度的柔順性、優(yōu)異的耐高低溫性能、耐候性和耐水性和良好的透氣性。將丙烯酸酯類(lèi) 和有機(jī)硅氧烷這兩類(lèi)極性相差很大的單體進(jìn)行微乳液聚合改性，制備兼有兩者優(yōu)異性能的 新材料，在理論和應(yīng)用上都具有重大意義。
[0004] 目前有機(jī)硅對(duì)丙烯酸酯微乳液改性方法一般分為兩種：物理改性法和化學(xué)改性 法。物理改性分為兩種:一是將有機(jī)硅氧烷單體作為偶聯(lián)劑或改性助劑直接加入丙烯酸酯 微乳液中改性;二是將有機(jī)硅氧烷制備成有機(jī)硅微乳液，再將其與丙烯酸酯類(lèi)乳液共混進(jìn) 行改性;化學(xué)改性是指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將有機(jī)硅氧烷引入到丙烯酸酯分子鏈上，使得極性相 差很大的有機(jī)硅氧烷和丙烯酸酯聚合物分子間形成化學(xué)鍵，化學(xué)改性明顯提高了兩相之間 的相容性，一定程度上控制了有機(jī)硅分子的表面迀移和有機(jī)硅的微觀形態(tài)，比物理共混性 能優(yōu)越，具有更好的發(fā)展前景。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液，其具有超疏水性，以 及很好的耐酸堿性。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液，以下步驟制成：
[0009] (1)將氫氧化鈉溶液滴加到硝酸鋅溶液中，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，調(diào)節(jié)ph值為6.5，5°C下攪 拌40分鐘，陳化3小時(shí)，抽濾后用蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后得到納米氫氧化鋅；
[0010] (2)將步驟（1)得到的納米氫氧化鋅與DBS溶液、水一起加入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的 不銹鋼反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)Ph值為8.5,加熱至120°C，水熱反應(yīng)7小時(shí)，抽濾后用蒸餾水反復(fù)洗 滌，干燥后研磨，過(guò)200目篩，得到有機(jī)化納米氫氧化鋅；
[0011] (3)將MMA、BA、AA混合均勻得到混合單體，將步驟(2)得到的有機(jī)化納米氫氧化鋅 加入混合單體，加熱至50°C，攪拌4小時(shí)，室溫下靜置24小時(shí)后得到單體混合物，將過(guò)硫酸鉀 和過(guò)硫酸銨溶于水中，分散均勻后得到引發(fā)劑溶液，將乳化劑SDS和乳化劑0P-10溶于水中， 分散均勻后得到乳化劑溶液；
[0012] (4)將四口瓶放入恒溫水浴槽中，該四口瓶中裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管、滴液漏 斗，將有機(jī)硅單體A-151、去離子水加入四口瓶中，邊攪拌邊加入1/3重量的單體混合物，攪 拌2小時(shí)后，將恒溫水浴槽加熱至75°C，加入一半重量的引發(fā)劑溶液，30分鐘后加入一半重 量的乳化劑溶液，10分鐘后將剩余單體混合物在2.5小時(shí)內(nèi)滴加到四口瓶中，同時(shí)分5次加 入剩余的引發(fā)劑溶液和乳化劑溶液，單體混合物滴加完畢后75°C下反應(yīng)1.5小時(shí)，升溫至80 °C反應(yīng)2小時(shí)，降溫至室溫，過(guò)濾后出料，即得有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液。
[0013]優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（1)中，氫氧化鈉溶液的濃度為0.4mol/L，硝酸鋅溶液的 濃度為〇. 2mol/L，氫氧化鈉溶液與硝酸鋅溶液的體積比為1:1。
[0014] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(2)中，納米氫氧化鋅、DBS、水的重量比為1: 10:25。
[0015 ] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟⑶中，MMA、BA、AA的重量比為10:5:1。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（3)中，有機(jī)化納米氫氧化鋅的重量為混合單體重量的 1.5%〇
[0017] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(3)中，過(guò)硫酸鉀和過(guò)硫酸銨的重量比為1:1，引發(fā)劑溶液 中過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨的總重量為引發(fā)劑溶液的10 %，引發(fā)劑溶液的重量為混合單體重量 的 5-6 % 〇
[0018] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(3)中，乳化劑SDS和乳化劑0P-10的重量比為1:1，乳化劑 溶液中乳化劑SDS和乳化劑0P-10的總重量為乳化劑溶液重量的10%，乳化劑溶液的重量為 混合單體重量的5-6 %。
[0019] 優(yōu)選地，本發(fā)明所步驟(4)中，有機(jī)硅單體A-151的重量為混合單體重量的5%。
[0020] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(4)中，去離子水的重量為混合單體重量的3倍。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0022] 本發(fā)明先制備出具有納米層狀結(jié)構(gòu)的納米氫氧化鋅，然后通過(guò)離子交換，將十二 烷基硫酸鈉 SDS大分子插入納米氫氧化鋅的層間空隙將層板撐開(kāi)，擴(kuò)大了層間距得到有機(jī) 化納米氫氧化鋅，然后將丙烯酸酯單體與其進(jìn)行混合，將單體插層進(jìn)入了其片層中間，最后 進(jìn)行乳液聚合，得到了納米插層復(fù)合乳液，納米氫氧化鋅的片層結(jié)構(gòu)具有超疏水的表面，使 得復(fù)合乳液表面的接觸角得到了很大的提高，從而具有了超疏水性，可達(dá)到超疏水效果;此 外，納米氫氧化鋅為兩性化合物，能與酸堿物質(zhì)分別發(fā)生中和反應(yīng)而得到中性的物質(zhì)，大大 降低了乳液基體受到的酸堿物質(zhì)的破壞作用，因此納米乳液的耐酸堿性得到了很大的改 善。
【具體實(shí)施方式】：
[0023] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明 用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液，以下步驟制成：（1)將濃度為0.4mol/L的氫氧化鈉溶 液滴加到濃度為0.2mol/L的硝酸鋅溶液中，氫氧化鈉溶液與硝酸鋅溶液的體積比為1:1，通 氮?dú)獗Ｗo(hù)，調(diào)節(jié)Ph值為6.5，5°C下攪拌40分鐘，陳化3小時(shí)，抽濾后用蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥 后得到納米氫氧化鋅；
[0026] (2)將步驟（1)得到的納米氫氧化鋅與DBS溶液、水一起加入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的 不銹鋼反應(yīng)釜中，納米氫氧化鋅、DBS、水的重量比為1:10: 25,調(diào)節(jié)ph值為8.5,加熱至120 °C，水熱反應(yīng)7小時(shí)，抽濾后用蒸餾水反復(fù)洗滌，干燥后研磨，過(guò)200目篩，得到有機(jī)化納米氫 氧化鋅；
[0027] (3)將重量比為10: 5:1的MMA、BA、AA混合均勻得到混合單體，將步驟(2)得到的有 機(jī)化納米氫氧化鋅加入混合單體，有機(jī)化納米氫氧化鋅的重量為混合單體重量的1.5 %，加 熱至50°C，攪拌4小時(shí)，室溫下靜置24小時(shí)后得到單體混合物，將的重量比為1:1過(guò)硫酸鉀和 過(guò)硫酸銨溶于水中，分散均勻后得到引發(fā)劑溶液，引發(fā)劑溶液中過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨的總重 量為引發(fā)劑溶液的10%，引發(fā)劑溶液的重量為混合單體重量的5%，將重量比為1:1的乳化 劑SDS和乳化劑0P-10溶于水中，分散均勻后得到乳化劑溶液，乳化劑溶液中乳化劑SDS和乳 化劑OP-10的總重量為乳化劑溶液重量的10 %，乳化劑溶液的重量為混合單體重量的5 % ;
[0028] (4)將四口瓶放入恒溫水浴槽中，該四口瓶中裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管、滴液漏 斗，將有機(jī)硅單體A-151、去離子水加入四口瓶中，有機(jī)硅單體A-151的重量為混合單體重量 的5%，去離子水的重量為混合單體重量的3倍，邊攪拌邊加入1/3重量的單體混合物，攪拌2 小時(shí)后，將恒溫水浴槽加熱至75°C，加入一半重量的引發(fā)劑溶液，30分鐘后加入一半重量的 乳化劑溶液，10分鐘后將剩余單體混合物在2.5小時(shí)內(nèi)滴加到四口瓶中，同時(shí)分5次加入剩 余的引發(fā)劑溶液和乳化劑溶液，單體混合物滴加完畢后75°C下反應(yīng)1.5小時(shí)，升溫至80°C反 應(yīng)2小時(shí)，降溫至室溫，過(guò)濾后出料，即得有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 有機(jī)硅-丙烯酸酯納米乳液，以下步驟制成：（1)將濃度為0.4mol/L的氫氧化鈉溶 液滴加到濃度為0.2