【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種防水用硅丙乳液涂料及其制備方法，屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在印刷領(lǐng)域，紙張?jiān)趲?kù)存、運(yùn)輸、使用過程中，由于空氣濕度的變化以及周邊環(huán)境溫度的變化，會(huì)導(dǎo)致紙張含水量出現(xiàn)一定的變化，從而使紙張變形，翹曲，印刷不良。傳統(tǒng)的方法是使用主體材料為聚乙烯醇或丙烯酸乳液的涂料在紙張背面涂布一層，達(dá)到防水防潮的目的，一般情況下，這種效果會(huì)非常有限，很多時(shí)候，會(huì)在涂料中添加小分子蠟，硅，爽滑劑等疏水物質(zhì)來提高防水效果，這種物理添加的方法，隨著放置時(shí)間的加長(zhǎng)，后期常常會(huì)出現(xiàn)蠟硅析出的現(xiàn)象，導(dǎo)致效果下降，而且通常會(huì)帶來印刷不良，走紙不順等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一種防水用硅丙乳液涂料，成本低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，適合防水作業(yè)使用。

本發(fā)明的另一目的是提供一種防水用硅丙乳液涂料的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種防水用硅丙乳液涂料，由a中間體和b水性硅丙乳液混合而成，所述a中間體和b水性硅丙乳液分別由以下質(zhì)量百分比的組分組成：

a中間體：

b水性硅丙乳液：

優(yōu)選的，所述的氧化劑為過硫酸銨。

優(yōu)選的，所述的乳化劑為α-烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚。

優(yōu)選的，所述的還原劑為焦亞硫酸氫鈉。

優(yōu)選的，所述的中和劑為氨水。

一種防水用硅丙乳液涂料的制備方法，包括以下步驟：

合成a中間體

1)、將十二烷基苯磺酸(abs)和蒸餾水加入到四口燒瓶中；

2)、開啟攪拌,升溫到85℃，然后滴加八甲基環(huán)四硅氧烷,滴加時(shí)間為60分鐘；

3)、滴加完畢后保溫120分鐘；

4)、降溫到65-68℃，加入乙烯基三乙基硅烷(a-151),攪拌30分鐘；

5)、加入六甲基硅氧烷,攪拌15分鐘；

6)、加入尿素,攪拌15分鐘；

7)、降溫45℃以下,用10％氫氧化鈉水溶液調(diào)整到合適ph值；

8)、得到用于合成防水用硅丙乳液用的中間體。

合成b水性硅丙乳液

1)、將10-15％甲基丙烯酸酯甲酯、12-16％丙烯酸酯丁酯、1.8-2.2％丙烯酸-2-羥乙酯(2-hea)，1.8-2.2％丙烯酸異辛酯，0.2-0.6％丙烯酸，0.2-0.6％甲基丙烯酸及全部乳化劑混合，添加到部分去離子水(占去離子水總量的46-53％)中，攪拌0.5-1小時(shí)，攪拌速度為200-300轉(zhuǎn)/分鐘，制得預(yù)乳化液a；

2)、將40-50％中間體，3-5％甲基丙烯酸酯甲酯，添加到部分去離子水(占去離子水總量的22-33％)中，制得溶液b；

3)、將氧化劑溶解到去離子水中，制得溶液c；

4)、將還原劑溶解到去離子水中，制得溶液d；

5)、將溶液b加入反應(yīng)器中，攪拌速度控制在140-180轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至63-65℃，攪拌0.5-1小時(shí)，加入20％的溶液c和30％的溶液d，然后立即開始滴加預(yù)乳化液a，同時(shí)滴加剩余的c和d，并控制預(yù)乳化液a和c的同時(shí)滴加完畢，滴加時(shí)間2小時(shí)，d滴加時(shí)間多15分鐘，滴加溫度65-67℃。滴加60分鐘后在乳化液a中加入另外的全部中間體,滴加完畢后，升溫至70℃，繼續(xù)反應(yīng)90分鐘，然后降溫至50℃以下,加入0.2-0.6％氨水調(diào)整到合適ph值，得到防水用水性硅丙乳液。

優(yōu)選的，所得防水用硅丙乳液的粘度為14±2秒/25℃。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)的合成路線為：

優(yōu)選的，在合成a中間體時(shí)，所述步驟2)升溫到85℃后，然后滴加八甲基環(huán)四硅氧烷,滴加時(shí)間為60分鐘，所述步驟4)降溫到65-68℃后，加入乙烯基三乙基硅烷(a-151),攪拌30分鐘，所述步驟5)加入六甲基硅氧烷,攪拌15分鐘。

配伍機(jī)理：通過比較常用、易得的原材料，經(jīng)過一步合成路徑，兩步開環(huán)反應(yīng)，合成抗刮、耐磨、硬度高、耐黃變、、固化快和流平性好的木器面漆用uv樹脂。在樹脂中加入一定量光引發(fā)劑，溶解攪拌，刮涂在木器表面，在uv燈的照射下，光引發(fā)劑異裂成自由基，丙烯酸不飽和雙鍵獲得自由基，進(jìn)而發(fā)生分子之間的交聯(lián)反應(yīng)，形成性能優(yōu)異的固化膜。

配伍機(jī)理：本發(fā)明技術(shù)方案，通過比較常用、易得的原材料，經(jīng)過先合成中間體再合成水性硅丙乳液的合成路徑，將硅單體八甲基環(huán)四硅氧烷進(jìn)行開環(huán)、縮合，并接技在丙烯酸單體上，無須添加任何相關(guān)硅蠟助劑，就可以達(dá)到極好的防水防潮效果。合成疏水性，防潮性，抗污性，抗粘連性，耐熱耐寒性好的防水硅丙乳液，直接加蒸餾水，攪拌均勻，涂布在白卡紙面上，紅外干燥，就可形成防水性好，性能優(yōu)異的漆膜

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明的一種防水用硅丙乳液涂料，采用先合成中間體,以十二烷基苯磺酸(abs)為催化劑將八甲基環(huán)四硅氧烷進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，在冷卻過程縮合，再接枝乙烯基硅氧烷。再將多余的硅醇及活性物質(zhì)封閉。然后用10％氫氧化鈉水溶液中和，生成的十二烷基苯磺酸鈉作為下一步的乳化劑備用,然后合成硅丙乳液.利用中間體反應(yīng)生成的十二烷基苯磺酸鈉,和α-烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚(10)作為乳化劑，以過硫酸氨和焦亞硫酸鈉作為氧化還原劑,以合成中間體這一步接枝的乙烯基硅氧烷，雙鍵發(fā)生加成反應(yīng).合成硅丙乳液。發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、操作條件容易控制,所得硅丙乳液稀釋穩(wěn)定性,貯存穩(wěn)定性，機(jī)械穩(wěn)定性好.成本低且適合工業(yè)化生產(chǎn)；

2.本發(fā)明的一種防水用硅丙乳液涂料，直接接技硅烷，無須添加爽滑劑、小分子硅蠟或其它疏水劑，就可以達(dá)到疏水，防潮，抗污效果；

3.本發(fā)明的一種防水用硅丙乳液涂料的制備方法，合成工藝簡(jiǎn)單，方便，容易操控，具要較高的可重復(fù)性，合成在水中進(jìn)行，環(huán)保，安全，氣味極少，合成工藝中將八甲基環(huán)四硅氧烷進(jìn)行開環(huán)，縮合，接枝，封閉所選擇的物料合適，避免了常見硅乳液聚合工藝中容易出現(xiàn)漂油，出渣的現(xiàn)象。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1～5各組分重量組成表1:

實(shí)施例1的防水用水性硅丙乳液涂料制備方法：

合成a中間體：

1)、將十二烷基苯磺酸(abs)和蒸餾水加入到四口燒瓶中；

2)、開啟攪拌,升溫到85℃，然后滴加八甲基環(huán)四硅氧烷,滴加時(shí)間為60分鐘；

3)、滴加完畢后保溫120分鐘；

4)、降溫到68℃，加入乙烯基三乙基硅烷(a-151),攪拌30分鐘；

5)、加入六甲基硅氧烷,攪拌15分鐘；

6)、加入尿素,攪拌15分鐘；

7)、降溫45℃以下,用10％氫氧化鈉水溶液調(diào)整到合適ph值；

8)、得到用于合成防水用硅丙乳液用的中間體。

合成b水性硅丙乳液:

1)、將12％甲基丙烯酸酯甲酯、12％丙烯酸酯丁酯、1.8％丙烯酸-2-羥乙酯(2-hea)，1.8％丙烯酸異辛酯，0.2％丙烯酸，0.2％甲基丙烯酸及0.8％乳化劑混合，添加到24％去離子水中，攪拌0.5小時(shí)，攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘，制得預(yù)乳化液a；

2)、將18％中間體，4％甲基丙烯酸酯甲酯，添加到16％去離子水中，制得溶液b；

3)、將0.12％氧化劑溶解到4.8％去離子水中，制得溶液c；

4)、將0.08％還原劑溶解到4％去離子水中，制得溶液d；

5)、將溶液b加入反應(yīng)器中，攪拌速度控制在140轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至63℃，攪拌0.5-1小時(shí)，加入20％的溶液c和30％的溶液d，然后立即開始滴加預(yù)乳化液a，同時(shí)滴加剩余的c和d，并控制預(yù)乳化液a和c的同時(shí)滴加完畢，滴加時(shí)間2小時(shí)，d滴加時(shí)間多15分鐘，滴加溫度65℃，滴加60分鐘后在乳化液a中加入另外的全部中間體,滴加完畢后，升溫至70℃，繼續(xù)反應(yīng)90分鐘，然后降溫至50℃以下,加入0.2％氨水調(diào)整到合適ph值，得到防水用水性硅丙乳液。

實(shí)施例2的防水用水性硅丙乳液涂料制備方法：

合成a中間體:

1)、將十二烷基苯磺酸(abs)和蒸餾水加入到四口燒瓶中；

2)、開啟攪拌,升溫到85℃，然后滴加八甲基環(huán)四硅氧烷,滴加時(shí)間為60分鐘；

3)、滴加完畢后保溫120分鐘；

4、)降溫到67℃，加入乙烯基三乙基硅烷(a-151),攪拌30分鐘；

5)、加入六甲基硅氧烷,攪拌15分鐘；

6)、加入尿素,攪拌15分鐘；

7)、降溫45℃以下，用10％氫氧化鈉水溶液調(diào)整到合適ph值；

8)、得到用于合成防水用硅丙乳液用的中間體。

合成b水性硅丙乳液:

1)、將13％甲基丙烯酸酯甲酯、16％丙烯酸酯丁酯、1.9％丙烯酸-2-羥乙酯(2-hea)，1.9％丙烯酸異辛酯，0.3％丙烯酸，0.3％甲基丙烯酸及0.9％乳化劑混合，添加到22％去離子水中，攪拌0.6小時(shí)，攪拌速度為220轉(zhuǎn)/分鐘，制得預(yù)乳化液a

2)、將19％中間體，4％甲基丙烯酸酯甲酯，添加到13％去離子水中，制得溶液b；

3)、將0.18％氧化劑溶解到4.1％去離子水中，制得溶液c；

4)、將0.12％還原劑溶解到3％去離子水中，制得溶液d.

5)、將溶液b加入反應(yīng)器中，攪拌速度控制在150轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至64℃，攪拌0.6小時(shí)，加入20％的溶液c和30％的溶液d，然后立即開始滴加預(yù)乳化液a，同時(shí)滴加剩余的c和d，并控制預(yù)乳化液a和c的同時(shí)滴加完畢，滴加時(shí)間2小時(shí)，d滴加時(shí)間多15分鐘，滴加溫度65℃。滴加60分鐘后在乳化液a中加入另外的全部中間體,滴加完畢后，升溫至70℃，繼續(xù)反應(yīng)90分鐘，然后降溫至50℃以下,加入0.3％氨水調(diào)整到合適ph值，得到防水用水性硅丙乳液。

實(shí)施例3的防水用水性硅丙乳液涂料制備方法：

合成a中間體:

1)、將十二烷基苯磺酸(abs)和蒸餾水加入到四口燒瓶中；

2)、開啟攪拌,升溫到85℃，然后滴加八甲基環(huán)四硅氧烷,滴加時(shí)間為60分鐘；

3)、滴加完畢后保溫120分鐘；

4)、降溫到66℃，加入乙烯基三乙基硅烷(a-151),攪拌30分鐘；

5)、加入六甲基硅氧烷,攪拌15分鐘；

6)、加入尿素,攪拌15分鐘；

7)、降溫45℃以下，用10％氫氧化鈉水溶液調(diào)整到合適ph值；

8)、得到用于合成防水用硅丙乳液用的中間體。

合成b水性硅丙乳液:

1)、將14％甲基丙烯酸酯甲酯、15％丙烯酸酯丁酯、2％丙烯酸-2-羥乙酯(2-hea)，2％丙烯酸異辛酯，0.4％丙烯酸，0.4％甲基丙烯酸及1％乳化劑混合，添加到21％去離子水中，攪拌0.7小時(shí)，攪拌速度為250轉(zhuǎn)/分鐘，制得預(yù)乳化液a；

2)、將20％中間體，4％甲基丙烯酸酯甲酯，添加到9％去離子水中，制得溶液b；

3)、將0.2％氧化劑溶解到6％去離子水中，制得溶液c；

4)、將0.14％還原劑溶解到4.46％去離子水中，制得溶液d；

5)、將溶液b加入反應(yīng)器中，攪拌速度控制在160轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至64℃，攪拌0.7小時(shí)，加入20％的溶液c和30％的溶液d，然后立即開始滴加預(yù)乳化液a，同時(shí)滴加剩余的c和d，并控制預(yù)乳化液a和c的同時(shí)滴加完畢，滴加時(shí)間2小時(shí)，d滴加時(shí)間多15分鐘，滴加溫度66℃，滴加60分鐘后在乳化液a中加入另外的全部中間體,滴加完畢后，升溫至70℃，繼續(xù)反應(yīng)90分鐘，然后降溫至50℃以下,加入0.4％氨水調(diào)整到合適ph值，得到防水用水性硅丙乳液。

實(shí)施例4的防水用水性硅丙乳液涂料制備方法：

合成a中間體:

1)、將十二烷基苯磺酸(abs)和蒸餾水加入到四口燒瓶中；

2)、開啟攪拌,升溫到85℃，然后滴加八甲基環(huán)四硅氧烷,滴加時(shí)間為60分鐘；

3)、滴加完畢后保溫120分鐘；

4)、降溫到66℃，加入乙烯基三乙基硅烷(a-151),攪拌30分鐘；

5)、加入六甲基硅氧烷,攪拌15分鐘；

6)、加入尿素,攪拌15分鐘；

7)、降溫45℃以下，用10％氫氧化鈉水溶液調(diào)整到合適ph值；

8)、得到用于合成防水用硅丙乳液用的中間體。

合成b水性硅丙乳液:

1)、將14.5％甲基丙烯酸酯甲酯、14％丙烯酸酯丁酯、2.1％丙烯酸-2-羥乙酯(2-hea)，2.1％丙烯酸異辛酯，0.5％丙烯酸，0.5％甲基丙烯酸及1.1％乳化劑混合，添加到18％去離子水中，攪拌0.8小時(shí)，攪拌速度為240轉(zhuǎn)/分鐘，制得預(yù)乳化液a；

2)、將21％中間體，4.5％甲基丙烯酸酯甲酯,添加到10％去離子水中，制得溶液b；

3)、將0.22％氧化劑溶解到5％去離子水中，制得溶液c；

4)、將0.16％還原劑溶解到5.82％去離子水中，制得溶液d；

5)、將溶液b加入反應(yīng)器中，攪拌速度控制在170轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至64℃，攪拌0.9小時(shí)，加入20％的溶液c和30％的溶液d，然后立即開始滴加預(yù)乳化液a，同時(shí)滴加剩余的c和d，并控制預(yù)乳化液a和c的同時(shí)滴加完畢，滴加時(shí)間2小時(shí)，d滴加時(shí)間多15分鐘，滴加溫度66℃，滴加60分鐘后在乳化液a中加入另外的全部中間體,滴加完畢后，升溫至70℃，繼續(xù)反應(yīng)90分鐘，然后降溫至50℃以下,加入0.5％氨水調(diào)整到合適ph值，得到防水用水性硅丙乳液。

實(shí)施例5的防水用水性硅丙乳液涂料制備方法：

合成a中間體:

1)、將十二烷基苯磺酸(abs)和蒸餾水加入到四口燒瓶中；

2)、開啟攪拌,升溫到85℃，然后滴加八甲基環(huán)四硅氧烷,滴加時(shí)間為60分鐘；

3)、滴加完畢后保溫120分鐘；

4)、降溫到65℃，加入乙烯基三乙基硅烷(a-151),攪拌30分鐘；

5)、加入六甲基硅氧烷,攪拌15分鐘；

6)、加入尿素,攪拌15分鐘；

7)、降溫45℃以下,用10％氫氧化鈉水溶液調(diào)整到合適ph值；

8)、得到用于合成防水用硅丙乳液用的中間體。

合成b水性硅丙乳液:

1)、將15％甲基丙烯酸酯甲酯、13％丙烯酸酯丁酯、2.2％丙烯酸-2-羥乙酯(2-hea)，2.2％丙烯酸異辛酯，0.6％丙烯酸，0.6％甲基丙烯酸及1.2％乳化劑混合，添加到18％去離子水中，攪拌1小時(shí)，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘，制得預(yù)乳化液a；

2)、將22％中間體，5％甲基丙烯酸酯甲酯，添加到9％去離子水中，制得溶液b；

3)、將0.25％氧化劑溶解到5％去離子水中，制得溶液c；

4)、將0.18％還原劑溶解到5.17％去離子水中，制得溶液d；

5)、將溶液b加入反應(yīng)器中，攪拌速度控制在180轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至65℃，攪拌1小時(shí)，加入20％的溶液c和30％的溶液d，然后立即開始滴加預(yù)乳化液a，同時(shí)滴加剩余的c和d，并控制預(yù)乳化液a和c的同時(shí)滴加完畢，滴加時(shí)間2小時(shí)，d滴加時(shí)間多15分鐘，滴加溫度67℃，滴加60分鐘后在乳化液a中加入另外的全部中間體,滴加完畢后，升溫至70℃，繼續(xù)反應(yīng)90分鐘，然后降溫至50℃以下,加入0.6％氨水調(diào)整到合適ph值，得到防水用水性硅丙乳液。

實(shí)施例1-5的固化成膜后，測(cè)試方法如下，性能測(cè)試如表2：

1、水性防水涂料制作過程：分別取防水用硅丙乳液70份，加入體積為150ml的玻璃杯中，而后再加入28份的蒸餾水，加入1份的水性流平劑(聚醚改性有機(jī)硅)，1份的水性消泡劑，以350～550轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌15-30分鐘，直至體系均勻，用250目的過濾網(wǎng)過濾，將濾液倒置于黑色膠罐中，待用。

2、固化成膜過程：用2#刮棒，將水性防水涂料分別刮涂在白卡紙的正面上，編號(hào)為1、2、3、4、5，≤將烘箱溫度設(shè)置為100℃，將1、2、3、4、5板分別過放置30秒，固化成膜。

表2：

通過以上測(cè)試所得的結(jié)果可知：

1)、本發(fā)明的防水用水性硅丙乳液涂料，具有優(yōu)異的疏水，防潮，抗污效果，使白卡紙?jiān)跐穸拳h(huán)境特別惡劣的情況下，也不會(huì)出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象。

2)、本發(fā)明的防水用水性硅丙乳液涂料，為水分散體系，對(duì)人體及環(huán)境均無不良影響，符合國(guó)家及行業(yè)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。