一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法。本發(fā)明采用的有氟-機(jī)硅改性是通過含有不飽和鍵的有機(jī)硅單體與其它含有不飽和鍵的各丙烯酸酯單體聚合，以使有機(jī)硅耐高溫性、耐候性、耐化學(xué)品性，疏水、表面能低不易污染性與丙烯酸類樹脂的高保色性、柔韌性、附著性結(jié)合起來，制備出高彈性、高耐候、高耐水、抗污染的環(huán)保型建筑用乳液及涂料。
【專利說明】
一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于耐水、耐候、高彈性建筑用保溫涂料，一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法。
[0002]背景介紹
[0003]隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，環(huán)境和能源成為全球日益關(guān)注的兩大問題，并為環(huán)保節(jié)能提出了更高的要求。世界能源的需求量以每年2%的速度增長，而建筑能耗占全部能耗的30%左右。在我國能源消耗中，建筑能耗大約占全國能源消耗的35%，據(jù)悉，我國從2008年起，將對(duì)新建住宅規(guī)定采取隔熱保溫措施。
[0004]建筑能耗對(duì)于國際上發(fā)達(dá)國家而言已占全國總能耗的33%左右，在目前愈演愈烈的世界性能源危機(jī)的情況下，如此龐大的比重，早已引起國外發(fā)達(dá)國家的重視。我國作為發(fā)展中國家，其建筑能耗的總量也隨著GDP的高速增長而逐年上升，現(xiàn)也已經(jīng)接近國際發(fā)達(dá)國家的水平，如果現(xiàn)在不開始注重建筑節(jié)能，將直接加劇能源危機(jī)，因此，建筑節(jié)能已成為我國及世界的一大社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主題。建筑節(jié)能的中心是在不影響人們感覺舒適度的BU提下，減少建筑耗能，提尚建筑中的能源利用效率。
[0005]為適應(yīng)建筑熱環(huán)境改善的需要，我國的建筑能耗必將呈幾何增長的趨勢(shì).如果大量興建高能耗建筑，那么不但會(huì)給我國能源供應(yīng)帶來巨大壓力，而且會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，這與我國當(dāng)前的節(jié)能低碳戰(zhàn)略是背道而馳的。在建筑節(jié)能成為世界潮流的今天，積極推進(jìn)建筑節(jié)能，有助于合理利用能源、改善環(huán)境，具有異常重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
[0006]而隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)涂料產(chǎn)品的綠色化、高性能化、無污染化和節(jié)能化要求也越來越強(qiáng)烈，傳統(tǒng)的乳液涂料已經(jīng)難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。有機(jī)氟-硅改性丙烯酸涂料是近年來發(fā)展迅速且具有廣闊市場(chǎng)應(yīng)用前景的新型涂料。它既具有有機(jī)硅耐高溫性、耐紫外性、耐氧化降解性、表面能低、透氣性好，又具有丙烯酸酯類樹脂的柔韌性、保光、保色性、高附著性，是一類綜合性能優(yōu)異的涂料品種、水性有機(jī)氟-硅丙烯酸涂料環(huán)境友好，被廣泛用作建筑涂料、皮革涂飾劑和膠粘劑等，特別是可用于重點(diǎn)建筑或者高層超高層建筑的外墻涂料，自20世紀(jì)90年代開始，一直成為人們競相開發(fā)、生產(chǎn)的熱點(diǎn)產(chǎn)品。因此，必須對(duì)傳統(tǒng)的丙烯酸乳液進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)涂料工業(yè)的發(fā)展要求。有機(jī)硅、有機(jī)氟改性丙烯酸乳液是獲得高性能涂料的一個(gè)重要途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法。本課題采用的有機(jī)氟-硅改性是通過含有不飽和鍵的有機(jī)硅單體與其它含有不飽和鍵的各丙烯酸酯單體聚合，以使有機(jī)硅耐高溫性、耐候性、耐化學(xué)品性，疏水、表面能低不易污染性與丙烯酸類樹脂的高保色性、柔韌性、附著性結(jié)合起來，制備出高耐候、高耐水、抗污染的環(huán)保型建筑用乳液及涂料。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]—種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法，其特征包括如下步驟:
[0010](I)復(fù)合乳化劑:在裝有攪拌棒、溫度計(jì)、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和復(fù)合乳化劑，加熱攪拌0.5?1.5h，溫度控制在70?90°C ；
[0011](2)丙烯酸乳液的制備:待乳化劑充分溶解后，加入一定量的丙烯酸酯，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體，有機(jī)硅和有機(jī)氟單體混合進(jìn)行預(yù)乳化30?60min，然后升溫至70?9(TC，再將一定量的引發(fā)劑溶液滴加入四口燒瓶中，反應(yīng)I?3h，此時(shí)乳液呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的藍(lán)光，然后滴加剩余的混合單體并將剩余引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5?Ih加一次，控制單體滴加的速率，使其在2?4h內(nèi)滴完；
[0012](3)單體滴加完畢后升溫至60?80°C保溫30?60min，反應(yīng)的過程中可以適當(dāng)補(bǔ)加少量引發(fā)劑以使殘余單體反應(yīng)完全；
[0013](4)反應(yīng)結(jié)束后，降溫到40_60°C左右，滴加堿性溶液，調(diào)pH至8_10左右，出料。
[0014]步驟(I)中所述復(fù)合乳化劑為聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、FC-4、芐甲基酚聚氧乙烯、芐乙基酚聚氧乙烯醚、雙芐甲基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、乙氧基化烷基酚硫酸胺、烷基聚氧乙烯?；撬徕c、十二烷基二苯醚二磺酸鈉、1-丙烯氧基-2-羥基丙烷磺酸鈉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)、氟碳表面活性劑中的一種或幾種混合物，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA);
[0015]步驟(2)、中所述丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙酯、中的一種或幾種混合物，有機(jī)硅單體為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)、乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、甲基乙稀基一■甲氧基娃燒、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種或多種的混合物，有機(jī)氟單體為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種或幾種混合物；
[0016]步驟(3)中所述的引發(fā)劑過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉的一種或幾種混合物；
[0017]步驟(4)中所述堿性溶液為碳酸氫鈉、氨水、碳酸鈉、醋酸鈉、硫酸鈉中的一種或幾種混合物。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:通過以上反應(yīng)，合成得到一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液。該乳液可用于提高涂料的耐水性、耐候性、防污性、耐熱性、耐磨性，可廣泛用于建筑外墻保溫涂料。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)范圍的限制:
[0020]實(shí)施例1
[0021](I)在裝有攪拌棒、溫度計(jì)、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和Ig聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)，2g十二烷基硫酸鈉(SDS)復(fù)合乳化劑，加熱攪拌0.5h，溫度控制在70°C ；
[0022](2)待乳化劑充分溶解后，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單體混合進(jìn)行預(yù)乳化30min，然后升溫至70°C，再將Ig的過硫酸鉀溶液滴加入四口燒瓶中，反應(yīng)lh，此時(shí)乳液呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的藍(lán)光，然后滴加20g混合單體并將剩余的0.5g引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5h加一次，控制單體滴加的速率，使其在2h內(nèi)滴完；
[0023](3)單體滴加完畢后升溫至60°C保溫30min，反應(yīng)的過程中可以適當(dāng)補(bǔ)加0.2g引發(fā)劑以使殘余單體反應(yīng)完全；
[0024](4)反應(yīng)結(jié)束后，降溫到40°C左右，滴加氨水溶液，調(diào)pH至8左右，出料。
[0025]實(shí)施例2
[0026](I)在裝有攪拌棒、溫度計(jì)、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和0.8g聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)，1.5g十二烷基硫酸鈉(SDS)復(fù)合乳化劑，加熱攪拌lh，溫度控制在80°C ；
[0027](2)待乳化劑充分溶解后，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單體混合進(jìn)行預(yù)乳化60min，然后升溫至90°C，再將1.5g的過硫酸胺溶液滴加入四口燒瓶中，反應(yīng)2h，此時(shí)乳液呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的藍(lán)光，然后滴加30g混合單體(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯)并將剩余的0.2g引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5h加一次，控制單體滴加的速率，使其在2h內(nèi)滴完;
[0028](3)單體滴加完畢后升溫至70°C保溫60min，反應(yīng)的過程中可以適當(dāng)補(bǔ)加0.4g引發(fā)劑以使殘余單體反應(yīng)完全；
[0029](4)反應(yīng)結(jié)束后，降溫到40°C左右，滴加碳酸鈉溶液，調(diào)pH至10左右，出料。
[0030]實(shí)施例3
[0031](I)在裝有攪拌棒、溫度計(jì)、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和2g十二烷基苯磺酸鈉，Ig氟碳表面活性劑復(fù)合乳化劑，加熱攪拌1.5h，溫度控制在60°C ;
[0032](2)待乳化劑充分溶解后，加入22g甲基丙烯酸和15g丙烯酸異辛酯，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單體混合進(jìn)行預(yù)乳化40min，然后升溫至80°C，再將2g的過硫酸鈉溶液滴加入四口燒瓶中，反應(yīng)1.5h，此時(shí)乳液呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的藍(lán)光，然后滴加18g混合單體(甲基丙烯酸和、丙烯酸異辛酯)并將剩余的0.6g引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5h加一次，控制單體滴加的速率，使其在3h內(nèi)滴完；
[0033](3)單體滴加完畢后升溫至50°C保溫50min，反應(yīng)的過程中可以適當(dāng)補(bǔ)加0.5g引發(fā)劑以使殘余單體反應(yīng)完全；
[0034](4)反應(yīng)結(jié)束后，降溫到30°C左右，滴加碳酸氫鈉溶液，調(diào)pH至9左右，出料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于建筑保溫涂料用高耐候性高彈性氟-硅改性丙烯酸乳液的制備方法，其特征步驟如下: (1)復(fù)合乳化劑:在裝有攪拌棒、溫度計(jì)、球形冷凝管和滴液漏斗的250mL的四口燒瓶中加入適量的去離子水和復(fù)合乳化劑，加熱攪拌0.5?1.5h，溫度控制在70?90°C ； (2)丙烯酸乳液的制備:待乳化劑充分溶解后，加入一定量的丙烯酸酯，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體，有機(jī)硅和有機(jī)氟單體混合進(jìn)行預(yù)乳化30?60min，然后升溫至70?90°C，再將一定量的引發(fā)劑溶液滴加入四口燒瓶中，反應(yīng)I?3h，此時(shí)乳液呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的藍(lán)光，然后滴加剩余的混合單體并將剩余引發(fā)劑溶液分三份每隔0.5?Ih加一次，控制單體滴加的速率，使其在2?4h內(nèi)滴完； (3)單體滴加完畢后升溫至60?80°C保溫30?60min，反應(yīng)的過程中可以適當(dāng)補(bǔ)加少量引發(fā)劑以使殘余單體反應(yīng)完全； (4)反應(yīng)結(jié)束后，降溫到40-60°C左右，滴加堿性溶液，調(diào)pH至8-10左右，出料。2.如權(quán)利要求1復(fù)合乳化劑其特征是:所述步驟(I)中所述復(fù)合乳化劑為聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、(FC-4)、芐甲基酚聚氧乙烯、芐乙基酚聚氧乙烯醚、雙芐甲基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烯丙氧基羥丙基磺酸鈉、乙氧基化烷基酚硫酸胺、烷基聚氧乙烯酰磺酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鈉、1-丙烯氧基-2-羥基丙烷磺酸鈉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)、氟碳表面活性劑中的一種或幾種混合物，一端環(huán)氧基一段雙鍵的單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)。3.如權(quán)利要求1所述丙烯酸乳液的制備其特征是:步驟(2)中所述丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙酯、中的一種或幾種混合物，有機(jī)硅單體為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種或多種的混合物，有機(jī)氟單體為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種或幾種混合物。4.如權(quán)利要求1所述其特征是:步驟(3)中所述的引發(fā)劑過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉的一種或幾種混合物。5.如權(quán)利要求1所述其特征是:步驟(4)中所述堿性溶液為碳酸氫鈉、氨水、碳酸鈉、醋酸鈉、硫酸鈉中的一種或幾種混合物。
【文檔編號(hào)】C09D133/08GK105884961SQ201410783243
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日
【發(fā)明人】姚伯龍, 高旭瑞, 姜峻, 鄧麗朵
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)