本发明涉及精细化工制剂,更具体涉及一种硅橡胶乳液及其制备方法。
背景技术:
1、硅橡胶乳液属于重要的有机硅产品,在工业上应用极其广泛。由于硅橡胶乳液的独特性能和特点,除了在纺织工业中用作织物整理剂以外,其在皮革、造纸、医药、电子电气、医药、化妆品等方面也都有着广泛的应用,并且其应用领域不断更新,有着很大的应用潜力。因此硅橡胶乳液也是目前研究的热点之一。
2、硅橡胶乳液的制备方法主要有两种,即,由乳液聚合方法直接制备的直接乳液聚合法或将有机硅橡胶、乳化剂和水混合之后经高速搅拌、机械乳化制得的机械乳化法。硅橡胶乳液制备过程中的乳化剂主要分为阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、两性型乳化剂和非离子型乳化剂。直接乳液聚合法制得的硅橡胶乳液的分散性和稳定性好。机械乳化法制得的硅橡胶乳液的稳定性与所用乳化剂、乳化设备、温度和硅橡胶含量等都有关,一般制得的乳液的稳定性较差,难以得到摩尔质量较高的稳定的乳液,但是机械乳化法操作更简单。
3、人们关于机械乳化法制备硅橡胶乳液进行了各种研究。例如,有研究将硅橡胶聚合物、聚醚改性聚硅氧烷和酸性混合助剂加入容器,充分混合后加入乳化剂,加水再加入稳定剂得到稳定的硅橡胶乳液。该方法虽可得到硅橡胶乳液,但是其存在较多缺点,例如操作过程复杂、保温时间久等。例如,有研究将硅橡胶和油性乳化剂搅拌得到硅橡胶粗乳液,再将水性乳化剂、ph调节剂、机械稳定剂和软水混合,加热后将其加入硅橡胶粗乳液得到硅橡胶乳液。该方法虽可得到硅橡胶乳液,但是得到的硅橡胶乳液要停放至少24h,过滤最终得到高温硅橡胶乳液,整个操作时间久,并且难以得到不破乳、不分相的硅橡胶乳液。
4、因此,开发一种能得到良好稳定性的硅橡胶乳液的机械乳化法成为目前有待解决问题。
5、如上所述,通常硅橡胶乳液为甲基硅油/硅橡胶或改性甲基硅油/硅橡胶经直接乳液聚合法或机械乳化法制备。所得的乳液虽然具有一定的稳定性,但是由于基体原料的耐高低温性能有限,其合成的乳液难以用于耐热涂层等领域。已知苯基硅橡胶可用于耐热涂层或耐高温漆的制备,但是其当前主要用在有机溶剂体系中,因此施工过程无法实现绿色环保。本发明旨在提供一种新型硅橡胶乳液制备方法,其可以应用于苯基硅橡胶乳液的制备,以解决普通甲基硅油或改性硅油乳液应用领域中耐高低温性能有限的问题,同时可以实现苯基硅橡胶涂料制备及施工过程的绿色环保、安全可靠。
技术实现思路
1、本发明的第一方面提供一种硅橡胶乳液,其包含硅橡胶、复合乳化剂和水,
2、以所述硅橡胶为100质量份计,所述复合乳化剂的含量为1-10质量份,所述水的含量为100-10000质量份;
3、所述复合乳化剂包括第一乳化剂和第二乳化剂,所述第一乳化剂为离子型乳化剂或非离子型乳化剂,所述第二乳化剂为非离子型乳化剂,所述第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为1:6到5:1;
4、所述离子型乳化剂选自以下的一种或多种:c1-20烷基磺酸盐、c1-20烷基c6-c22芳基磺酸盐、四(c1-20烷基)卤化铵、三(c1-20烷基)c6-c22芳基卤化铵;
5、所述非离子型乳化剂选自以下的一种或多种:聚醚型乳化剂、聚酯型乳化剂、聚醚-聚酯型乳化剂。
6、本发明的第二方面提供一种制备硅橡胶乳液的方法,其特征在于,将硅橡胶、复合乳化剂和水混合;
7、所述复合乳化剂包括第一乳化剂和第二乳化剂,所述第一乳化剂为离子型乳化剂或非离子型乳化剂,所述第二乳化剂为非离子型乳化剂,所述第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为1:6到5:1;
8、所述离子型乳化剂选自以下的一种或多种:c1-20烷基磺酸盐、c1-20烷基c6-c22芳基磺酸盐、四(c1-20烷基)卤化铵、三(c1-20烷基)c6-c22芳基卤化铵;
9、所述非离子型乳化剂选自以下的一种或多种:聚醚型乳化剂、聚酯型乳化剂、聚醚-聚酯型乳化剂。
10、在一个优选的实施方式中,所述硅橡胶为共聚型硅橡胶。
11、在一个优选的实施方式中,所述共聚型硅橡胶包含第一共聚单元和第二共聚单元。
12、在一个优选的实施方式中,所述第一共聚单元如式“-sior1r2-”所示,其中,r1和r2分别独立地选自:c1-20烷基、c3-c16环烷基、c1-c20烷氧基、c2-c18烯基、卤代c1-c20烷基、c6-c16芳基,并且前提是所述r1和r2中的至少一个是c6-c16芳基。
13、在一个优选的实施方式中,所述第二共聚单元如式“-sior3r4-”所示,其中,r3和r4分别独立地选自:c1-20烷基、c3-c16环烷基、c1-c20烷氧基、c2-c18烯基、卤代c1-c20烷基。
14、在一个优选的实施方式中,所述第一共聚单元和所述第二共聚单元的摩尔比为1:100-100:1。
15、在一个优选的实施方式中,所述共聚型硅橡胶的数均分子量为2500-800,000。
16、在一个优选的实施方式中,所述方法依次包括以下步骤:
17、步骤i:将所述硅橡胶与所述复合乳化剂混合,得到第一混合物;
18、步骤ii:将水加入所述第一混合物中,得到硅橡胶乳液。
19、在一个优选的实施方式中,所述方法依次包括以下步骤:
20、步骤i’:将水与所述复合乳化剂混合,得到乳化剂液体物料;
21、步骤ii’:将硅橡胶加入所述乳化剂液体物料,得到硅橡胶乳液。
22、在一个优选的实施方式中,所述步骤i在0℃-100℃的温度下进行。
23、在一个优选的实施方式中,所述步骤ii在0℃-100℃的温度下进行。
24、在一个优选的实施方式中,所述步骤i’在0℃-100℃的温度下进行。
25、在一个优选的实施方式中,所述步骤ii’均在0℃-100℃的温度下进行。
26、在一个优选的实施方式中,所述步骤i的持续时间为1min-2h。
27、在一个优选的实施方式中,所述步骤ii’的持续时间为1min-5h;
28、在一个优选的实施方式中,所述步骤i’的持续时间为1min-2h。
29、在一个优选的实施方式中,所述步骤ii’的持续时间为1min-5h。
30、在一个优选的实施方式中,所述离子型乳化剂选自:十二烷基苯磺酸钠(sdbs)、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵。
31、在一个优选的实施方式中,所述非离子型乳化剂选自:十八醇聚氧乙烯醚(平平加o)、辛基苯基聚氧乙烯醚(曲拉通)、月桂醇聚氧乙烯醚(brij35)、失水山梨醇油酸单酯聚氧乙烯醚(tween80)、失水山梨醇单硬脂酸酯。
32、在一个优选的实施方式中,所述复合乳化剂与硅橡胶的质量比为0.1:100至30:100。
33、本发明的第三方面提供一种涂料,其由本发明的硅橡胶乳液制得。
34、本发明的第四方面提供一种制品,其包括至少一个涂层,所述涂层由上述涂料形成。
35、本发明与现有技术相比,具有以下优势:
36、1.本发明通过乳化剂种类的调配以及温度和硅橡胶的含量调控,可以在较温和的条件下制备得到稳定的乳液。
37、2.本发明制备过程不涉及高压、高速、长时间搅拌等复杂操作环境,制备过程的时间控制在5h以内,可以降低能耗,并且对于设备要求较低。
38、3.本发明制备的硅橡胶乳液可以久置不分层,冻融稳定性好。
39、4.本发明在硅橡胶乳液制备过程中所使用的化学物质均为无毒或低毒,具有较好环保性。
40、本发明的硅橡胶乳液可以应用于耐热涂层、耐高温涂料、耐辐照,耐烧蚀等复杂环境的材料热管理领域。
1.一种制备硅橡胶乳液的方法,其特征在于,该方法包括:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述方法依次包括以下步骤:
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤i、步骤ii、步骤i’和步骤ii’均在0℃-100℃的温度下进行。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述离子型乳化剂选自:十二烷基苯磺酸钠(sdbs)、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵,
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
8.一种硅橡胶乳液,其包含硅橡胶、复合乳化剂和水,
9.如权利要求8所述的硅橡胶乳液,其通过权利要求1-7中任一项所述的方法制备。
10.一种涂料,其由权利要求8或9所述的硅橡胶乳液制得。