一種聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復合乳液涂料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑涂料領域，具體涉及一種聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復合乳液涂 料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯酸酯乳液不僅具有環保、成本低、成膜性能好等優點，而且其涂膜的耐候 性、柔韌性、附著力等性能優良，但其耐熱性、硬度等較差。無機納米二氧化硅具有小尺寸效 應、表面界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應，將其與聚丙烯酸酯乳液有機地結合 起來，制備有機無機納米復合乳液，可以顯著提高乳膠膜的硬度、耐熱性、沖擊強度等性能， 從而進一步擴大其使用范圍。但是由于納米二氧化娃顆粒的比表面積大，表面能高，與丙稀 酸酯聚合物的相容性差，極易發生團聚，為其實際應用帶來較大困難；因此，如何提高納米 二氧化硅在丙烯酸酯聚合物中的分散性，成為當前制備聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復合乳 液所迫切需要解決的關鍵問題。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復 合乳液涂料的制備方法，該制備方法避免了納米二氧化硅的團聚問題，聚合過程穩定且工 藝簡單，原料易得。
[0004] 為了達到上述目的，本發明采取的技術方案是：
[0005] -種聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復合乳液涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0006] (1)在反應器中加入31. 2-45. 8份正硅酸乙酯和48. 3-70. 8份無水乙醇，加熱至 40~50°C，加入0. 4-0. 9份氨水、6-8. 6份乙醇與12-20份蒸餾水的混合物，反應4h，繼續 加入15-22份硅烷偶聯劑，反應4h得到改性納米二氧化硅溶膠；
[0007] (2)在反應器中加入35-50份去離子水、0· 6-1. 5份乳化劑，攪拌30~45min，依次 加入50-65份丙稀酸酯單體、11. 5-19. 5份改性納米二氧化娃溶膠，預乳化30~45min，得 到預乳化液；向反應器中，依次加入40-55份去離子水、1. 8-2. 7份乳化劑、0. 4-0. 8份碳酸 氫鈉，升溫至60~65°C加入1/3的預乳化液及0. 06-0. 13份引發劑初引發，溫度升至80~ 85°C時，滴加剩余預乳化液及0. 1-0. 26份引發劑，滴加時間控制在2. 5~3h，保溫1. 5~ 2h，冷卻、過濾即得復合乳液；
[0008] (3)將40-80份去離子水、1-5份潤濕劑、3-8份分散劑加入分散缸中，待全部溶解 后，加入230-355份填料、80-120份去離子水、2-3份消泡劑高速攪拌40~50min，研磨lh， 過濾出料；將漿料低速攪拌下加入2-5份自制復合乳液、2-6份流平劑、2-5份增稠劑、1-3 份消泡劑攪拌均勻即得涂料；
[0009] 所述的丙烯酸酯單體為丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯；
[0010] 所述的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、壬基酚聚氧乙烯醚；
[0011] 所述的引發劑為亞硫酸氫鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種。
[0012] 作為具體化，所述的改性納米二氧化硅溶膠用量為丙烯酸酯單體總量的23%~ 30%〇
[0013] 作為具體化，所述的引發劑用量為丙烯酸酯單體總量的0. 3%~0. 6%。
[0014] 作為具體化，所述的乳化劑十二烷基苯磺酸鈉和壬基酚聚氧乙烯醚的質量比為 2:1〇
[0015] 作為具體化，所述的填料為金紅石鈦白粉、硅灰石粉、重鈣粉和滑石粉。
[0016] 本發明的有益效果：
[0017] 通過原位水解法制備的復合乳液中納米二氧化硅均勻地分散于聚合物中，避免了 納米二氧化硅的團聚問題，提高了涂料的耐熱性、耐洗刷性、防水防污性及對基材的粘結 力，并且工藝簡單，原料易得。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合具體實施例對本發明作進一步地說明。
[0019] 實施例1
[0020] 改性納米二氧化硅的制備：在反應器中加入42. 0g正硅酸乙酯和66. 0g無水乙醇， 加熱至45°C，然后加入0. 7g氨水、8. 0g乙醇與14. 0g蒸餾水的混合物，再在45°C下繼續反 應4h，得到納米二氧化硅醇溶膠，然后繼續加入20. 0g硅烷偶聯劑（KH-570)，在45°C下繼續 恒溫反應4h得到表面接枝KH-570的納米二氧化硅溶膠。
[0021] 聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復合乳液的制備：在反應器中加入35g的去離子水、 0. 6g十二烷基苯磺酸鈉、0. 3g的壬基酸聚氧乙稀醚，攪拌30min，依次加入4g丙稀酸、40g 丙烯酸丁酯、16g甲基丙烯酸甲酯、15g改性納米二氧化硅溶膠，預乳化30min，得到預乳化 液。向反應器中，依次加入50g的去離子水、1. 4g十二烷基苯磺酸鈉、0. 7g的壬基酚聚氧乙 烯醚、0. 5g碳酸氫鈉，攪拌、通氮氣，升溫至60°C加入1/3的預乳化液及0. 12g的亞硫酸氫 鈉溶液初引發，乳液變藍后，溫度升至80°C時，滴加剩余預乳化液及0. 18g的亞硫酸氫鈉溶 液，滴加時間控制在2. 5h，然后于80°C保溫2h。將所制得的乳液冷卻、過濾即得復合乳液。
[0022] 納米二氧化硅改性聚丙烯酸酯乳液涂料的制備：將80g去離子水、3g潤濕劑、7g分 散劑加入分散缸中，開啟高速分散機，待全部溶解后，加入l〇〇g金紅石鈦白粉、120g硅灰石 粉、110g重鈣粉、25g滑石粉、100g去離子水、3g消泡劑高速攪拌40min，混合均勻后移至研 磨缸中，研磨lh，用細度板測漿料細度，當在20μm以下時停止研磨，過濾出料。將過濾的漿 料加入分散缸中，低速攪拌下（200r/min)，緩緩加入3g自制聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復 合乳液、5g流平劑、4g增稠劑、2g消泡劑攪拌均勻即得涂料。
[0023] 實施例2
[0024] 改性納米二氧化硅的制備：在反應器中加入31. 2g正硅酸乙酯和48. 3g無水乙醇， 加熱至48°C，然后加入0. 4g氨水、6. 0g乙醇與12. 0g蒸餾水的混合物，再在48°C下繼續反 應4h，得到納米二氧化硅醇溶膠，然后繼續加入15. 0g硅烷偶聯劑（KH-570)，在48°C下繼續 恒溫反應4h得到表面接枝KH-570的納米二氧化硅溶膠。
[0025] 聚丙烯酸酯/納米二氧化硅復合乳液的制備：在反應器中加入40g的去離子水、 0. 8g十二烷基苯磺酸鈉、0. 4g的壬基酸聚氧乙稀醚，攪拌45min，依次加入5g丙稀酸、30g 丙烯酸丁酯、25g甲基丙烯酸甲酯、16. 8g改性納米二氧化硅溶膠，預乳化45min，得到預乳 化液。向反應器中，依次加入45g的去離子水、1. 8g十二烷基苯磺酸鈉、0. 9g的壬基酸聚 氧乙烯醚、0. 8g碳酸氫鈉，攪拌、通氮氣，升溫至65°C加入1/3的預乳化液及0. 06g的過硫 酸鉀溶液初引發，乳液變藍后，溫度升至85°C時，滴加剩余預乳化液及0. 12g的過硫酸鉀溶 液，滴加時間控制在3h，然后于85°C保溫1. 5h。將所制得的乳液冷卻、過濾即得復合乳液。
[0026] 納米二氧化硅改性聚丙烯酸酯乳液涂料的制備：將50g去離子水、2g潤濕劑、5g分 散劑加入分散缸中，開啟高速分散機，待全部溶解后，加入80g金紅石鈦白粉、100g硅灰石 粉、90g重鈣粉、15g滑石粉、100g去離子水、2g消泡劑高速攪拌45min，混合均勻后移至研磨 缸中，研磨lh，用細度板測漿料細度，當在20μm以下時，停止研磨，過濾出料。將過濾的漿 料加入分散缸中，低速攪拌下（200r/min)，緩緩加入2. 5g自制聚丙烯