一種改性硅溶膠及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無機納米材料的技術領域，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用。
【背景技術】
[0002] 涂料是現代社會不可或缺的重要材料，在工業生產、民用建筑、家庭裝潢以及防腐 防護等眾多領域有著廣泛的應用。然而傳統的溶劑型涂料對生態環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。隨著環境污染日益受到重視和我國國民生活水平 的提高，人們對環境友好的水性涂料寄予厚望，環境友好化是今后我國涂料行業發展的必 然趨勢。因此，開發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境友好、成膜性好、耐候性高等優點，已廣泛應用于建筑裝 飾、木漆及金屬涂飾等領域。然而，其成膜后硬度低、耐水性差、熱穩定性低，大大降低了其 使用壽命并限制了其在更廣領域的應用。
[0004] 硅溶膠是3102的水溶液，是一種綠色材料，應用廣泛，成本低廉。其是一種價廉的 以水為分散介質的納米級高分子無機聚偏硅酸的膠體溶液，是靠電荷或其它一些穩定劑來 輔助分散的熱力學不穩定體系，在復合過程中因環境條件發生變化可能引起絮凝、結塊或 凝膠。其顆粒易團聚以及難以在聚合物中分散，使其利用受限。
[0005] 目前，納米SiO2已經作為助劑加入到涂料中，但由于其自身的性能缺陷，需要進行 改性從而提高涂料的多方面性能。因此，有必要開發對硅溶膠進行研宄，開發新型改性硅溶 膠，對于涂料的工業生產及應用都非常重要。
【發明內容】
[0006] 鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種改性硅溶膠及其制備 方法，針對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用于水性涂料中，在不影響涂層光澤度的條件下，同時提高涂層的 硬度。
[0007] 為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種改性硅溶膠的制備方法，包括 以下步驟：
[0008] 1)將硅烷偶聯劑滴加到硅溶膠中攪拌混合，形成硅烷偶聯劑/硅溶膠混合體系， 繼續攪拌后，得到初始的硅烷偶聯劑改性硅溶膠；
[0009] 優選地，步驟1)中，所述硅溶膠為含二氧化硅顆粒的膠體水溶液。
[0010] 更優地，所述硅溶膠的濃度（即二氧化硅顆粒含量）為6-40wt%。
[0011] 最優地，所述硅溶膠的濃度（即二氧化硅顆粒含量）為30wt%。
[0012] 更優地，所述硅溶膠（即二氧化硅顆粒）的粒徑為6-100nm。
[0013] 優選地，步驟1)中，所述娃燒偶聯劑為含有環氧基團的娃氧燒化合物。
[0014] 更優地，所述硅烷偶聯劑為3_(2, 3-環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。
[0015] 優選地，所述娃燒偶聯劑用量占娃溶膠中二氧化娃顆粒含量的l-10wt%。
[0016] 更優地，所述硅烷偶聯劑用量占硅溶膠中二氧化硅顆粒含量的3_5wt%。
[0017] 優選地，步驟1)中，所述反應在室溫下進行。
[0018] 優選地，步驟1)中，所述攪拌混合為持續攪拌混合。
[0019] 更優地，所述持續攪拌混合的時間為20-48小時。最優地，所述持續攪拌混合的時 間為24小時。
[0020] 優選地，步驟1)中，所述硅烷偶聯劑的滴加速率為5-10ml/min。更優地，所述硅烷 偶聯劑的滴加速率為7ml/min。
[0021] 優選地，步驟1)中，所述繼續攪拌的時間為20-48小時。更優地，所述繼續攪拌的 時間為24小時。
[0022] 2)將步驟1)獲得初始的硅烷偶聯劑改性硅溶膠，進行酸堿調節，制得硅烷偶聯劑 改性硅溶膠。
[0023] 優選地，所述酸堿調節的pH值為2-11。更優地，所述pH值為8.5。
[0024] 優選地，所述酸堿調節使用的酸選自冰乙酸、硫酸中任意一種。
[0025] 本發明還進一步公開了一種改性硅溶膠，由前述方法制備獲得。
[0026] 本發明還進一步公開了前述的改性硅溶膠在水性涂料中的應用。
[0027] 本發明最后還公開了一種添加了上述改性硅溶膠的水性涂料，按質量百分比計， 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] 優選地，所述一種添加了上述改性硅溶膠的水性涂料，按質量百分比計，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] 優選地，所述水為去離子水。
[0033] 優選地，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] 優選地，所述添加劑為水性涂料中的常規添加劑。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氧基團，通過化學鍵合、靜電相互作用或吸附層狀介質對微粒表面 進行修飾，大大提高無機材料二氧化硅與有機樹脂之間的相容性。將本發明中改性硅溶膠 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定性，應用于水性涂料中，作 為添加劑，在不影響涂料干燥后涂層光澤度的條件下，同時提高了涂層的硬度，即涂層的干 燥時間越長，二氧化硅之間的交聯程度越高，涂層的硬度也隨之提高。
[0036] 本發明中制備的改性硅溶膠，具有工藝簡便、可控性強等優點，它的開發與應用為 涂料的發展注入了新的活力，可以使涂料性能得到顯著提高，在涂料領域具有較高實用價 值，可以滿足現代工業發展的需要，且對涂料的發展也起著十分重要的推進作用，顯示出廣 闊應用前景。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合具體實施例進一步闡述本發明，應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的保護范圍。
[0038] 以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書 所揭露的內容輕易地了解本發明的
[0039] 其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，