一種改性硅溶膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)納米材料的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改性硅溶膠及其制備方法，具體 涉及一種改性硅溶膠及其制備方法和在水性涂料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 涂料是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要材料，在工業(yè)生產(chǎn)、民用建筑、家庭裝潢以及防腐 防護(hù)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的溶劑型涂料對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成巨大 破壞和危害，且造成資源和能源的浪費(fèi)。隨著環(huán)境污染日益受到重視和我國國民生活水平 的提高，人們對(duì)環(huán)境友好的水性涂料寄予厚望，環(huán)境友好化是今后我國涂料行業(yè)發(fā)展的必 然趨勢。因此，開發(fā)高性能水性乳液更成為重中之重。
[0003] 水性涂料具有良好的環(huán)境友好、成膜性好、耐候性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于建筑裝 飾、木漆及金屬涂飾等領(lǐng)域。然而，其成膜后硬度低、耐水性差、熱穩(wěn)定性低，大大降低了其 使用壽命并限制了其在更廣領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004] 硅溶膠是3102的水溶液，是一種綠色材料，應(yīng)用廣泛，成本低廉。其是一種價(jià)廉的 以水為分散介質(zhì)的納米級(jí)高分子無機(jī)聚偏硅酸的膠體溶液，是靠電荷或其它一些穩(wěn)定劑來 輔助分散的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，在復(fù)合過程中因環(huán)境條件發(fā)生變化可能引起絮凝、結(jié)塊或 凝膠。其顆粒易團(tuán)聚以及難以在聚合物中分散，使其利用受限。
[0005] 目前，納米SiO2已經(jīng)作為助劑加入到涂料中，但由于其自身的性能缺陷，需要進(jìn)行 改性從而提高涂料的多方面性能。因此，有必要開發(fā)對(duì)硅溶膠進(jìn)行研宄，開發(fā)新型改性硅溶 膠，對(duì)于涂料的工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用都非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種改性硅溶膠及其制備 方法，針對(duì)硅溶膠與樹脂相容性差的問題，通過條件簡單、簡便省力的方法獲得改性硅溶 膠，并將其作為添加劑應(yīng)用于水性涂料中，在不影響涂層光澤度的條件下，同時(shí)提高涂層的 硬度。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種改性硅溶膠的制備方法，包括 以下步驟：
[0008] 1)將硅烷偶聯(lián)劑滴加到硅溶膠中攪拌混合，形成硅烷偶聯(lián)劑/硅溶膠混合體系， 繼續(xù)攪拌后，得到初始的硅烷偶聯(lián)劑改性硅溶膠；
[0009] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述硅溶膠為含二氧化硅顆粒的膠體水溶液。
[0010] 更優(yōu)地，所述硅溶膠的濃度（即二氧化硅顆粒含量）為6-40wt%。
[0011] 最優(yōu)地，所述硅溶膠的濃度（即二氧化硅顆粒含量）為30wt%。
[0012] 更優(yōu)地，所述硅溶膠（即二氧化硅顆粒）的粒徑為6-100nm。
[0013] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述娃燒偶聯(lián)劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的娃氧燒化合物。
[0014] 更優(yōu)地，所述硅烷偶聯(lián)劑為3_(2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。
[0015] 優(yōu)選地，所述娃燒偶聯(lián)劑用量占娃溶膠中二氧化娃顆粒含量的l-10wt%。
[0016] 更優(yōu)地，所述硅烷偶聯(lián)劑用量占硅溶膠中二氧化硅顆粒含量的3_5wt%。
[0017] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。
[0018] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述攪拌混合為持續(xù)攪拌混合。
[0019] 更優(yōu)地，所述持續(xù)攪拌混合的時(shí)間為20-48小時(shí)。最優(yōu)地，所述持續(xù)攪拌混合的時(shí) 間為24小時(shí)。
[0020] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述硅烷偶聯(lián)劑的滴加速率為5-10ml/min。更優(yōu)地，所述硅烷 偶聯(lián)劑的滴加速率為7ml/min。
[0021] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述繼續(xù)攪拌的時(shí)間為20-48小時(shí)。更優(yōu)地，所述繼續(xù)攪拌的 時(shí)間為24小時(shí)。
[0022] 2)將步驟1)獲得初始的硅烷偶聯(lián)劑改性硅溶膠，進(jìn)行酸堿調(diào)節(jié)，制得硅烷偶聯(lián)劑 改性硅溶膠。
[0023] 優(yōu)選地，所述酸堿調(diào)節(jié)的pH值為2-11。更優(yōu)地，所述pH值為8.5。
[0024] 優(yōu)選地，所述酸堿調(diào)節(jié)使用的酸選自冰乙酸、硫酸中任意一種。
[0025] 本發(fā)明還進(jìn)一步公開了一種改性硅溶膠，由前述方法制備獲得。
[0026] 本發(fā)明還進(jìn)一步公開了前述的改性硅溶膠在水性涂料中的應(yīng)用。
[0027] 本發(fā)明最后還公開了一種添加了上述改性硅溶膠的水性涂料，按質(zhì)量百分比計(jì)， 包括以下組分：
[0028] 改性硅溶膠 5-40%; 樹脂 25-40%; 水 34-60%; 添加劑 0.2-2%。
[0029] 優(yōu)選地，所述一種添加了上述改性硅溶膠的水性涂料，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下 組分：
[0030] 改性硅溶膠 10-30%;
[0031] 樹脂 27-34%; 水 42-56%; 添加劑 0.5-1%。
[0032] 優(yōu)選地，所述水為去離子水。
[0033] 優(yōu)選地，所述樹脂選自苯丙樹脂、丙烯酸樹脂中的任意一種或兩種的組合。
[0034] 優(yōu)選地，所述添加劑為水性涂料中的常規(guī)添加劑。所述添加劑包括防腐劑、增稠 劑、分散劑、消泡劑、潤濕劑等。
[0035] 如上所述，本發(fā)明的一種改性硅溶膠及其制備方法，制備一種改性硅溶膠，通過二 氧化硅顆粒表面附著環(huán)氧基團(tuán)，通過化學(xué)鍵合、靜電相互作用或吸附層狀介質(zhì)對(duì)微粒表面 進(jìn)行修飾，大大提高無機(jī)材料二氧化硅與有機(jī)樹脂之間的相容性。將本發(fā)明中改性硅溶膠 的制備方法所制備的改性硅溶膠具有良好的外觀透明度和穩(wěn)定性，應(yīng)用于水性涂料中，作 為添加劑，在不影響涂料干燥后涂層光澤度的條件下，同時(shí)提高了涂層的硬度，即涂層的干 燥時(shí)間越長，二氧化硅之間的交聯(lián)程度越高，涂層的硬度也隨之提高。
[0036] 本發(fā)明中制備的改性硅溶膠，具有工藝簡便、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它的開發(fā)與應(yīng)用為 涂料的發(fā)展注入了新的活力，可以使涂料性能得到顯著提高，在涂料領(lǐng)域具有較高實(shí)用價(jià) 值，可以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，且對(duì)涂料的發(fā)展也起著十分重要的推進(jìn)作用，顯示出廣 闊應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的
[0039] 其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，