一種光觸媒有機硅改性丙烯酸酯乳膠漆的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開了一種光觸媒有機硅改性丙烯酸酯乳膠漆的制備方法，屬于乳膠漆領域。
【背景技術】
[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，并且對溫度敏感，表現出“冷脆熱粘性”，使其應用范圍受到了一定的限制，同時光催化劑一般具有很強的光催化氧化能力，對主要成膜物質具有一定氧化作用，使其發(fā)生降解粉化，降低了涂膜的使用壽命，所以常規(guī)的丙烯酸樹脂已遠遠滿足不了當前多功能高檔建筑涂料的要求。與此同時，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，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格非常昂貴，涂料成本極高，使其失去了市場競爭力，大大限制了其推廣和使用前景。
[0003]由于有機硅樹脂結構中同時含有“有機基團”與“無機結構”，所以兼具有無機與有機的多重性能，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、無毒無味與生理惰性等優(yōu)異特性。近年來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題，同時還提高丙烯酸樹脂的其他相關性能。但這些有機硅單體由于含有可水解基團S1-O-CH3，在乳液聚合過程中，易水解生成活性硅醇，使聚合物分子間過度交聯(lián)，特別是有機硅單體含量較高時，產生大量凝聚物，而導致反應失穩(wěn)無法進行，難以獲得高硅含量的硅丙乳液，改性效果不明顯。通過有機硅單體的分子設計及水解基團的結構設計，有效的控制有機硅組分的水解、縮合速率，以此來獲得高硅烷含量的有機硅改性丙烯酸酯乳液己成為當前迫切需要解決的關鍵技術。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術問題:針對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，并且對溫度敏感，表現出冷脆熱粘性的問題，提供了一種光觸媒有機硅改性丙烯酸酯乳膠漆的制備方法，本發(fā)明以鈉基膨潤土作為載體，制備膨潤土光觸媒復合粉末光催化材料，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乳化液，向預乳化液中加入引發(fā)劑和緩沖劑制得乳白色帶藍光的高硅含量硅丙復合乳液，向鈦白粉、滑石粉和膨潤土光觸媒復合粉末中加入各種助劑最終制得的高硅含量硅丙復合乳液，調節(jié)pH后即得一種光觸媒有機硅改性丙烯酸酯乳膠漆，本發(fā)明有機硅單體制得乳膠漆比純丙烯酸酯制得的乳膠漆在耐水性、耐熱性及力學性能方面有顯著提高，加入光催化材料對甲醛氣體有比較高的降解率，能達到凈化室內空氣中有機污染物。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:
1.(I)按摩爾質量比為5:70:10:2稱取鈦酸丁酯、無水乙醇、蒸餾水和質量濃度為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用量的無水乙醇，放置在磁力攪拌機上以200?300r/min的轉速攪拌10?15min，得到溶液I ;
2.(2)用另一個燒杯裝取剩下的1/3無水乙醇、蒸餾水和質量濃度為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鈉基膨潤土倒入100?200mL蒸餾水中，以高速攪拌機在1000?1100r/min的轉速下劇烈攪拌I?2h，得膨潤土懸浮液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，形成膨潤土與二氧化鈦復合溶膠，移入馬弗爐在500?600°C下煅燒4?5h后研磨制得膨潤土光觸媒復合粉末，備用；
4.(4)在帶有攪拌器、溫度計和滴液漏斗的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無水甲醇，以100?200r/min的轉速攪拌I?2h，移入水浴鍋升溫至40?50°C保溫反應I?2h，之后緩慢滴加Imol蒸餾水，保持溫度不變繼續(xù)反應24?36h ;
5.(5)將上述反應產物移入蒸餾裝置，油浴升溫至150?160°C，蒸餾去除產物中的甲醇和水，得到的產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合乳化劑水溶液中，在40?50°C下預乳化30min，得到預乳化液；
8.(8)取100?200mL上述制得的預乳化液裝入500mL四口燒瓶中，加入0.3?0.4g過硫酸鉀作引發(fā)劑和0.1?0.3g碳酸氫鈉作緩沖劑，啟動攪拌器，以300?400r/min的轉速攪拌均勻后水浴升溫至70?80°C，乳化反應I?2h后得乳白色帶藍光的高硅含量硅丙復合乳液；
9.(9)按重量份數計稱取10?15份去離子水、I?2份防凍劑、0.1?0.4份潤濕劑、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份膨潤土光觸媒復合粉末，提高轉速至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合乳液，以500?700r/min的轉速攪拌20?25min，之后用氨水調節(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硅改性丙烯酸酯乳膠漆。
[0006]所述的防凍劑為氯化鈣；潤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)明的應用方法:將本發(fā)明制備出的光觸媒有機硅改性丙烯酸酯乳膠漆均勻涂抹在室內的墻面上，涂抹量以能將墻面涂抹均勻完全為宜，與不含復合光催化劑的乳膠漆對比，對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甲醛氣體有比較高的降解率，能達到凈化室內空氣中有機污染物。
【具體實施方式】
[0009]首先按摩爾質量比為5:70:10:2稱取鈦酸丁酯、無水乙醇、蒸餾水和質量濃度為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用量的無水乙醇，放置在磁力攪拌機上以200?300r/min的轉速攪拌10?15min，得到溶液I ;用另一個燒杯裝取剩下的1/3無水乙醇、蒸餾水和質量濃度為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的轉速持續(xù)攪拌3?4h，得到淡黃色溶膠3 ;稱取10?20g鈉基膨潤土倒入100?200mL蒸餾水中，以高速攪拌機在1000?1100r/min的轉速下劇烈攪拌I?2h，得膨潤土懸浮液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，形成膨潤土與二氧化鈦復合溶膠，移入馬弗爐在500?600°C下煅燒4?5h后研磨制得膨潤土光觸媒復合粉末，備用；在帶有攪拌器、溫度計和滴液漏斗的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無水甲醇，以100?200r/min的轉速攪拌I?2h，移入水浴鍋升溫至40?50°C保溫反應I?2h，之后緩慢滴加Imol蒸餾水，保持溫度不變繼續(xù)反應24?36h ;