一種陽離子聚硅氧烷皮克林乳液及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于有機硅制備技術領域，特別涉及一種低皂、穩定性優異的陽離子聚硅 氧烷皮克林乳液及其制備方法和在涂料領域中的應用。
【背景技術】
[0002] 聚硅氧烷乳液是一類常用的水性涂料，由于聚硅氧烷分子既含有無機結構，又含 有有機基團，這種集無機物與有機物的特性于一身的分子特性，使得聚硅氧烷水性涂料呈 現出優異的潤滑性、疏水性、良好的柔順性、極佳的透氣性、防潮和優異生理惰性等，在電器 電纜、建筑等領域有廣闊應用前景。
[0003] 傳統的聚硅氧烷乳液按其中所加乳化劑的種類可分為陰離子型乳液、陽離子乳液 及非離子型乳液三大類，但普遍都存在乳化劑含量高、成本高、乳液穩定性不足等問題。
【發明內容】
[0004] 為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種低皂、穩 定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方法。該制備方法操作工藝簡便、可控性強， 且整個體系為水性環境，安全環保。
[0005] 本發明另一目的在于提供上述方法制備的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮 克林乳液。
[0006] 本發明再一目的在于提供上述低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液在 涂料領域，特別是防水涂料領域中的應用。
[0007] 本發明的目的通過下述方案實現：
[0008] 一種低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方法，先由無機納米 粒子與陽離子表面活性劑形成初級乳液，再與有機硅單體和堿性催化劑聚合，得到陽離子 聚硅氧烷皮克林乳液。
[0009] 本發明制備方法首先利用無機納米粒子與陽離子表面活性劑的協同乳化作用形 成初級乳液再制備得到陽離子聚硅氧烷皮克林乳液。
[0010] 上述制備方法具體包括如下步驟：
[0011] ⑴將無機納米粒子與陽離子表面活性劑溶于水中，剪切乳化，高壓均質，制成初 級乳液；
[0012] (2)向步驟⑴的初級乳液中加入有機硅單體和堿性催化劑，再次剪切乳化，高壓 均質，加熱反應得到陽離子聚硅氧烷皮克林乳液。
[0013] 本發明的制備方法中，所用無機納米粒子、陽離子表面活性劑、堿性催化劑、有機 硅單體的質量比為（2~4) : (1. 0~2. 5) : (0. 5~1. 5) :30。
[0014] 所述的有機硅單體優選為有機環硅氧烷中的一種。
[0015] 所述的有機環硅氧烷具有如下通式（I)所示的結構：
[0016]
【主權項】
1. 一種低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方法，其特征在于該方 法先由無機納米粒子與陽離子表面活性劑形成初級乳液，再與有機硅單體和堿性催化劑聚 合，得到陽離子聚硅氧烷皮克林乳液。
2. 根據權利要求1所述的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方 法，其特征在于具體包括如下步驟： (1) 將無機納米粒子與陽離子表面活性劑溶于水中，剪切乳化，高壓均質，制成初級乳 液； (2) 向步驟⑴的初級乳液中加入有機硅單體和堿性催化劑，再次剪切乳化，高壓均 質，加熱反應得到陽離子聚硅氧烷皮克林乳液。
3. 根據權利要求1所述的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方 法，其特征在于：所用無機納米粒子、陽離子表面活性劑、堿性催化劑、有機硅單體的質量比 為（2 ~4) : (1.0 ~2. 5) : (0· 5 ~1. 5) : 30。
4. 根據權利要求1所述的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方 法，其特征在于：所述的有機硅單體為有機環硅氧烷中的一種；所述的有機環硅氧烷具有 如下通式（I )所示的結構：
其中，η為3~10的自然數；Rp R2相同或不同，分別為氫、Cl~C16的烷基、烯基、環 烷基、芳基或烷芳基。
5. 根據權利要求4所述的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方 法，其特征在于：所述的烷基為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊 基、異戊基、新戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、異辛基、正壬基、正癸基或正十二烷 基；所述的烯基為乙烯基或烯丙基；所述的環烷基為環戊基、環己基、環庚基或甲基環己 基；所述的芳基為苯基或萘基；所述的烷芳基為鄰-甲苯基、間-甲苯基、對-甲苯基、二甲 苯基或乙苯基。
6. 根據權利要求1所述的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方 法，其特征在于：所述的有機硅單體指六甲基環三硅氧烷、八甲基環四硅氧烷、十甲基環 五硅氧烷、四甲基四乙烯基環四硅氧烷、四甲基四氫環四硅氧烷、四甲基四苯基環四硅氧 烷、1，3, 5, 7-四甲基四（3, 3, 3-三氟丙基）環四硅氧烷、1，3, 5, 7-四甲基（3-氰丙基） 環四硅氧烷、十二甲基環六硅氧烷、1，2, 3, 4-四甲基-1，2, 3, 4-四乙烯基環四硅氧烷或 1，2, 3, 4_四甲基_1，2, 3, 4_四苯基環四硅氧烷。
7. 根據權利要求1所述的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方 法，其特征在于：所述的陽離子表面活性劑包括烷基三甲基季銨鹽、二烷基二甲基季銨鹽、 芐基烷基二甲基季銨鹽、單烷基季銨鹽、烷基聚氧乙烯基甲基季銨鹽、N-烷基二乙醇胺鹽、 聚乙烯多胺鹽、吡啶鹽、咪唑啉和嗎啉中的至少一種，其中烷基為C12~C18的長鏈烷基；所 述的無機納米粒子為氣相納米二氧化硅；所述堿性催化劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化 鋰、氫氧化媽、氫氧化按及其水溶液中的至少一種。
8. 根據權利要求1所述的低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方 法，其特征在于：所述的無機納米粒子為粒子粒徑為25nm和30nm的氣相納米二氧化娃的 至少一種；所述的陽離子表面活性劑為十八烷基三甲基氯化銨和十六烷基三甲基氯化銨中 的至少一種；所述的堿性催化劑為氫氧化鉀水溶液；所述的有機硅單體為八甲基環四硅氧 烷。
9. 一種陽離子聚硅氧烷皮克林乳液，其特征在于根據權利要求1~8任一項所述的低 皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液的制備方法得到。
10. 根據權利要求9所述的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液在涂料領域中的應用。
【專利摘要】本發明屬于有機硅制備技術領域，公開了一種低皂、穩定性優異的陽離子聚硅氧烷皮克林乳液及其制備方法和在涂料領域中的應用。該方法先由無機納米粒子與陽離子表面活性劑形成初級乳液，再與有機硅單體和堿性催化劑聚合，得到陽離子聚硅氧烷皮克林乳液。本發明制備得到的聚硅氧烷皮克林乳液是利用無機粒子與陽離子表面活性劑的協同乳化作用，堿性條件引發開環聚合得到線性聚硅氧烷皮克林乳液。得到的聚硅氧烷皮克林乳液中乳化劑含量低、乳液穩定性優異，且乳液的分散系為水性環境，具有高潤濕性、抗老化性好、可涂敷性優異、性能溫和的特點，生產工藝簡單，綠色環保，成本優勢明顯，可廣泛應用于涂料領域，特別是防水涂料領域中。
【IPC分類】C08J7-04, C08G77-14, C08K3-36, C08G77-06, C09D183-04
【公開號】CN104761722
【申請號】CN201510124978
【發明人】沈敏敏, 翟俊菱, 王俊鳳
【申請人】中科院廣州化學有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月20日