一種光觸媒有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳膠漆的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種光觸媒有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳膠漆的制備方法，屬于乳膠漆領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯酸乳液常被用作建筑乳膠漆的基料，在建筑裝修市場(chǎng)占有很重要的地位。但丙烯酸樹脂漆膜的耐候性、耐水性與耐沾污性都較差，并且對(duì)溫度敏感，表現(xiàn)出“冷脆熱粘性”，使其應(yīng)用范圍受到了一定的限制，同時(shí)光催化劑一般具有很強(qiáng)的光催化氧化能力，對(duì)主要成膜物質(zhì)具有一定氧化作用，使其發(fā)生降解粉化，降低了涂膜的使用壽命，所以常規(guī)的丙烯酸樹脂已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)前多功能高檔建筑涂料的要求。與此同時(shí)，氟碳樹脂與聚硅氧烷樹脂雖然具有良好的耐光氧化性、耐候性、耐水性、耐沾污性、耐高低溫性、表面能低等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用作于多功能建筑涂料的基料，但是氟碳樹脂與聚硅氧烷樹脂的單體價(jià)格非常昂貴，涂料成本極高，使其失去了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，大大限制了其推廣和使用前景。
[0003]由于有機(jī)硅樹脂結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有“有機(jī)基團(tuán)”與“無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)”，所以兼具有無(wú)機(jī)與有機(jī)的多重性能，使其具有極低的表面張力、耐高低溫、耐氧化穩(wěn)定性、良好的耐候性、疏水性、抗沾污性、無(wú)毒無(wú)味與生理惰性等優(yōu)異特性。近年來(lái)將硅氧烷鏈引入到丙烯酸酯分子鏈上，能夠解決丙烯酸本身樹脂的一些缺陷問(wèn)題，同時(shí)還提高丙烯酸樹脂的其他相關(guān)性能。但這些有機(jī)硅單體由于含有可水解基團(tuán)S1-O-CH3，在乳液聚合過(guò)程中，易水解生成活性硅醇，使聚合物分子間過(guò)度交聯(lián)，特別是有機(jī)硅單體含量較高時(shí)，產(chǎn)生大量凝聚物，而導(dǎo)致反應(yīng)失穩(wěn)無(wú)法進(jìn)行，難以獲得高硅含量的硅丙乳液，改性效果不明顯。通過(guò)有機(jī)硅單體的分子設(shè)計(jì)及水解基團(tuán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效的控制有機(jī)硅組分的水解、縮合速率，以此來(lái)獲得高硅烷含量的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液己成為當(dāng)前迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前丙烯酸乳液作為乳膠漆的基料，其耐候性、耐水性與耐沾污性都較差，并且對(duì)溫度敏感，表現(xiàn)出冷脆熱粘性的問(wèn)題，提供了一種光觸媒有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳膠漆的制備方法，本發(fā)明以鈉基膨潤(rùn)土作為載體，制備膨潤(rùn)土光觸媒復(fù)合粉末光催化材料，再以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和三甲基硅氧基硅等為原料制備預(yù)乳化液，向預(yù)乳化液中加入引發(fā)劑和緩沖劑制得乳白色帶藍(lán)光的高硅含量硅丙復(fù)合乳液，向鈦白粉、滑石粉和膨潤(rùn)土光觸媒復(fù)合粉末中加入各種助劑最終制得的高硅含量硅丙復(fù)合乳液，調(diào)節(jié)pH后即得一種光觸媒有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳膠漆，本發(fā)明有機(jī)硅單體制得乳膠漆比純丙烯酸酯制得的乳膠漆在耐水性、耐熱性及力學(xué)性能方面有顯著提高，加入光催化材料對(duì)甲醛氣體有比較高的降解率，能達(dá)到凈化室內(nèi)空氣中有機(jī)污染物。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
1.(I)按摩爾質(zhì)量比為5:70:10:2稱取鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇、蒸餾水和質(zhì)量濃度為30%的硝酸溶液，首先將稱取的鈦酸丁酯倒入燒杯，向其中加入2/3用量的無(wú)水乙醇，放置在磁力攪拌機(jī)上以200?300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10?15min，得到溶液I ;
2.(2)用另一個(gè)燒杯裝取剩下的1/3無(wú)水乙醇、蒸餾水和質(zhì)量濃度為30%的硝酸溶液，用玻璃棒攪拌均勻得溶液2，將溶液2用注射器逐滴滴入溶液I中，以200?300r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)攪拌3?4h，得到淡黃色溶膠3 ;
3.(3)稱取10?20g鈉基膨潤(rùn)土倒入100?200mL蒸餾水中，以高速攪拌機(jī)在1000?1100r/min的轉(zhuǎn)速下劇烈攪拌I?2h，得膨潤(rùn)土懸浮液4，之后按體積比為1:2將溶膠3逐滴滴入高速攪拌的懸浮液4中，再持續(xù)攪拌2?3h后室溫下陳化I?2天，形成膨潤(rùn)土與二氧化鈦復(fù)合溶膠，移入馬弗爐在500?600°C下煅燒4?5h后研磨制得膨潤(rùn)土光觸媒復(fù)合粉末，備用；
4.(4)在帶有攪拌器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500mL四口燒瓶中，依次加入0.05mol的甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和0.5mol三甲基氯硅烷，滴加2mol無(wú)水甲醇，以100?200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I?2h，移入水浴鍋升溫至40?50°C保溫反應(yīng)I?2h，之后緩慢滴加Imol蒸餾水，保持溫度不變繼續(xù)反應(yīng)24?36h ;
5.(5)將上述反應(yīng)產(chǎn)物移入蒸餾裝置，油浴升溫至150?160°C，蒸餾去除產(chǎn)物中的甲醇和水，得到的產(chǎn)物為三甲基硅氧基硅烷；
6.(6)稱取I?2g十二燒基硫酸鈉和I?1.5g辛基苯基聚氧乙稀醚倒入500mL燒杯中，繼續(xù)加入30?40g蒸餾水，用玻璃棒攪拌均勻使其溶解，得到復(fù)合乳化劑水溶液；
7.(7)稱取20?25g丙烯酸丁酯，25?30g甲基丙烯酸甲酯，I?2g丙烯酸和I?9g三甲基硅氧基硅烷加入到上述制得的復(fù)合乳化劑水溶液中，在40?50°C下預(yù)乳化30min，得到預(yù)乳化液；
8.(8)取100?200mL上述制得的預(yù)乳化液裝入500mL四口燒瓶中，加入0.3?0.4g過(guò)硫酸鉀作引發(fā)劑和0.1?0.3g碳酸氫鈉作緩沖劑，啟動(dòng)攪拌器，以300?400r/min的轉(zhuǎn)速攪拌均勻后水浴升溫至70?80°C，乳化反應(yīng)I?2h后得乳白色帶藍(lán)光的高硅含量硅丙復(fù)合乳液；
9.(9)按重量份數(shù)計(jì)稱取10?15份去離子水、I?2份防凍劑、0.1?0.4份潤(rùn)濕劑、0.5?0.7份分散劑和0.2?0.5份消泡劑依次加入250mL三口燒瓶中，以200?300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5?lOmin，使添加劑均勻分散；
10.(10)再向上述分散液中繼續(xù)加入15?20份鈦白粉、10?15份滑石粉和5?10份膨潤(rùn)土光觸媒復(fù)合粉末，提高轉(zhuǎn)速至600?700r/min，繼續(xù)攪拌分散20?30min，得到分散均勻的漿料；
11.(11)將上述得到的分散均勻的漿料加入到500mL三口燒瓶中，加入0.8?1.2份成膜助劑和0.5?I份流平劑以及40?50份上述制得的高硅含量硅丙復(fù)合乳液，以500?700r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20?25min，之后用氨水調(diào)節(jié)其pH至8.5?9后停止攪拌，出料，裝罐即得一種光觸媒有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳膠漆。
[0006]所述的防凍劑為氯化鈣；潤(rùn)濕劑為聚氧乙烯脂肪醇醚分散劑為硬脂酸鋇；消泡劑為聚二甲基硅氧烷；成膜助劑為丙二醇丁醚；流平劑為聚甲基苯基硅氧烷。
[0007]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制備出的光觸媒有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳膠漆均勻涂抹在室內(nèi)的墻面上，涂抹量以能將墻面涂抹均勻完全為宜，與不含復(fù)合光催化劑的乳膠漆對(duì)比，對(duì)甲醛的光催化降解率提高5?6%。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明有機(jī)硅單體制得乳膠漆比純丙烯酸酯制得的乳膠漆在耐水性、耐熱性及力學(xué)性能方面有顯者提尚;
14.(2)本發(fā)明在乳膠漆加入光催化材料對(duì)甲醛氣體有比較高的降解率，能達(dá)到凈化室內(nèi)空氣中有機(jī)污染物。
【具體實(shí)施方式】
[0009]首先按摩爾質(zhì)量比為5:70:10:2稱取鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇、蒸餾水和質(zhì)量濃度為30%的硝酸溶液，首先將稱取的鈦酸丁酯倒入燒杯，向其中加入2/3用量的無(wú)水乙醇，放置在磁力攪拌機(jī)上以200?300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10?15min，得到溶液I ;用另一個(gè)燒杯裝取剩下的1/3無(wú)水乙醇、蒸餾水和質(zhì)量濃度為30%的硝酸溶液，用玻璃棒攪拌均勻得溶液2，將溶液2用注射器逐滴滴入溶液I中，以200?300r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)攪拌3?4h，得到淡黃色溶膠3 ;稱取10?20g鈉基膨潤(rùn)土倒入100?200mL蒸餾水中，以高速攪拌機(jī)在1000?1100r/min的轉(zhuǎn)速下劇烈攪拌I?2h，得膨潤(rùn)土懸浮液4，之后按體積比為1:2將溶膠3逐滴滴入高速攪拌的懸浮液4中，再持續(xù)攪拌2?3h后室溫下陳化I?2天，形成膨潤(rùn)土與二氧化鈦復(fù)合溶膠，移入馬弗爐在500?600°C下煅燒4?5h后研磨制得膨潤(rùn)土光觸媒復(fù)合粉末，備用；在帶有攪拌器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500mL四口燒瓶中，依次加入0.05mol的甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和0.5mol三甲基氯硅烷，滴加2mol無(wú)水甲醇，以100?200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I?2h，移入水浴鍋升溫至40?50°C保溫反應(yīng)I?2h，之后緩慢滴加Imol蒸餾水，保持溫度不變繼續(xù)反應(yīng)24?36h ;