一种含硅的聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种含硅的聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法。本发明制备的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，其制备过程主要包括如下步骤：先合成含双键的丙烯酸酯低聚物，再在催化剂的作用下，与含硅的氢化硅油通过加成反应得到聚丙烯酸酯流平剂。本发明制备的含硅聚丙烯酸酯流平剂具有较好的表面控制能力，不稳泡，可以重涂，具有良好的抗缩孔和基材润湿性。
【专利说明】
一种含硅的聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种新型含硅的聚丙烯酸酯流平剂及其制备技术。
【背景技术】
[0002] 流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、 光滑、均匀的涂膜。随着人们对涂料外观要求的提高，流平剂的用量与品种也在增多，在油 性涂料中最常用的流平剂就是丙烯酸酯类聚合物，通常应用于溶剂型涂料和粉末涂料中， 但是纯丙烯酸流平剂可能会在漆膜中产生雾影，低分子量产品，又有可能降低漆膜表面硬 度。以往的研究者针对这些不足对丙烯酸流平剂的流平性能、泛黄趋势以及可操作特性及 应用进行研究，且目前主要采用改性的方法来提高其性能，包括氟改性丙烯酸流平剂和磷 酸酯改性丙烯酸流平剂等等，且都已取得了一定的成果。公开号CN 101952379 B公开了一 种氟流平剂，该方法涉及一种包含短链氟化丙烯酸酯的涂料组合物，以及短链氟化丙烯酸 酯作为流平剂在着色和未着色涂料组合物中的用途，该发明的一个方面是用可控自由基聚 合的特殊方法合成这类材料，嵌入到共聚物中的这类长链全氟基团通过降低液体涂料以及 涂膜固化阶段的表面张力，而显示出良好的表面活性，另一方面是在应用这些材料后，显著 降低了涂料变色，使得涂料流平剂显示出了较好的性能。虽然氟碳化合物类流平剂作用高 效，但价格昂贵，同时也存在稳定泡沫、影响层间附着力等问题，所以寻找能够制备出性能 更加优异的聚丙烯酸树脂流平剂的制备方法是研究的重点和难点。
[0003] 为了更好的改善聚丙烯酸树脂流平剂的综合性能，现已有不少研究结果。如公开 号CN 101386722 A公开了一种有机硅涂料流平剂及其制备方法。该发明首先采用混合硅氧 烷平衡法制备甲基部分含氢硅油，然后制备有机基改性聚甲基硅氧，最终制得有机硅涂料 流平剂，该发明的有机硅涂料流平剂不仅具有控制表面流动，改善流平，提高涂膜的光泽， 还能够增进滑度和抗刮伤性能。又如公开号CN101817928B公开了一种终端改性有机硅涂 料流平剂及其制备方法，该发明涉及聚醚终端改性聚二甲基硅氧烷的制备及其在涂料中作 为流平剂的用途，该发明的流平剂具有降低涂料表面张力，提高底材润湿性，提高涂料流动 和流平，去除表面缺陷，增滑，降低涂料表面磨擦系数，提高抗刮性和抗粘连等特点。再如公 开号CN 102786626A公开了一种粉末涂料用聚丙烯酸酯类流平剂活性物的制备方法，该发 明首先完成聚合反应，即至少一种羟基丙烯酸酯单体和至少一种不含羟基且不与羟基反应 的丙烯酸酯类单体聚合，然后再经氨基硅氧烷偶联剂改性，最后得到该聚丙烯酸酯类流平 剂。该发明可直接应用于粉末涂料中改善粉末涂料的附着力和外观。特别在换色过程中可 以将少量的前色粉末均匀分散而避免在后色涂膜中形成杂色点或杂色斑，起到显著的抗干 扰效果，因此可以大大简化粉末涂料换色过程。此外，该活性物制备的流平剂可以明显改善 粉末涂料在玻璃、金属等底材上的附着力。然而，现有技术中硅氧烷流平剂，流平性好的重 涂性不好，重涂性好的表面张力高，流平性稍差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：通过将含硅的氢化硅油引入含双键的丙烯酸酯低聚物中，改善 聚丙烯酸酯流平剂的性能，使其具有更好的表面控制能力，不稳泡，可以重涂，具有良好的 抗缩孔和基材润湿能力，由此提出一种新型含硅的的聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法。
[0005] 实现本发明目的的技术方案是：一种含硅的聚丙烯酸酯流平剂，由氢化硅油与 丙烯酸酯单体在催化剂的作用下，通过加成反应得到的。反应中硅的加入量以Si0 2计为 总反应物的 〇· 5-lOwt %，优选 lwt %、1. 5wt %、2wt %、2. 5wt %、3wt %、3. 5wt %、4wt %、 4. 5wt %、5wt %、5· 5wt %、6wt %、6· 5wt %、7wt %、8wt %、9wt %、lOwt %，丙稀酸酯单体加入 量为总反应物的 50_70wt %，优选 53wt %、55wt %、58wt %、60wt %、65wt %、68wt %、70wt % 此外，反应中还加入溶剂二甲苯或甲苯，其加入量为总反应物的25-50wt %，优选26wt %、 28wt %、30wt %、33wt %、35wt %、40wt %、41wt %、42wt %、43wt %、44wt %、45wt %、46wt %、 47wt %、48wt %、50wt %。
[0006] 本发明含硅的聚丙烯酸酯流平剂，所述的氢化硅油，其氢化值为0. 1-0. 5。
[0007] 本发明所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，所述的丙烯酸酯类单体包括但不限于丙 烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、醋酸 乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯之一。其软化点< -20°C。
[0008] 本发明所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，所述催化剂包括但不限于铂催化剂 (H2PtC 16*6H20)、铑催化剂（RhCl3(PPh3) 3)、钌催化剂（Ru3C012)、铱催化剂（Ir(C0)2I 2)、钯催 化剂（Pd(PPh3)4)。
[0009] 本发明所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，所述的引发剂包括但不限于过氧化苯甲 酸叔丁酯（TBPB)、过氧化苯甲酰（ΒΡ0)等过氧化物以及偶氮类化合物如偶氮二异丁腈等。
[0010] 本发明中使用的丙烯酸类单体全部都是净水级的工业产品，水分含量低于0. 1%， 单体纯度大于99%。
[0011] 本发明所用的溶剂都是市售的工业净水级，水分含量低于0. 1%，引发剂的量为净 有效分。
[0012] 本发明所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，包括如下步骤：
[0013] a.在带搅拌器的反应器中，按化学计量比称取投料量三分之一的丙烯酸酯类单 体、投料量80%的二甲苯或甲苯溶剂，启动搅拌，并升温至100-1KTC ;
[0014] b.称取剩余三分之二的丙烯酸酯类单体、全部的引发剂，匀速滴加到反应器中， 滴加时间为3-3.5小时，滴加恒温反应1小时，然后升温至100-110°(：，例如105°(：、108°(：、 110°C，继续恒温反应1小时；结束后继续恒温反应1小时，然后降温至50-60°C，例如52°C、 55Γ、60Γ ;
[0015] c.在反应器中加入全部的催化剂，搅拌均匀，开始滴加氢化硅油单体，滴加时间 30-40min，滴加结束后继续恒温搅拌；
[0016] d.待体系透明，减压蒸馏，抽出游离单体，补加剩余20%的二甲苯或甲苯溶剂 和体系中蒸馏减少的溶剂，反应完成后采取降温措施，待温度降至50°C左右，例如48°C、 50°C、52°C，过滤、出料，即得含硅的聚丙烯酸流平剂。
[0017] 本发明具有积极的效果：
[0018] 1.本发明制备的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，同时具有聚丙烯酸酯和有机硅的双重 优良特性，以及与其他树脂的相容性好，还具有较低的表面流平性。
[0019] 2.本发明所制备的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，比相容性较普通的有机硅流平剂 好，其涂层之间的配套性、涂层表面雾影比有机硅好的多。
[0020] 3.本发明所制备的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，不稳泡，可以重涂，其抗缩孔能力和 消泡能力都比较明显。
【具体实施方式】
[0021] (实施例1)
[0022] 本实施例的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的质量份数配比如下：
[0023] 丙烯酸丁酯44 ;苯乙烯1 ;甲基丙烯酸甲酯2 ;丙烯酸1 ;氢化硅油1 ;过氧化苯甲 酸叔丁酯烷〇. 6 ;铂催化剂（H2PtC16 · 6H20)0. 4 ;二甲苯溶剂50。
[0024] 本实施例所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备包括如下步骤：
[0025] a在带搅拌器的反应器中，按化学计量比称取投料量三分之一的丙烯酸丁酯、苯乙 烯、甲基丙烯酸甲酯、投料量80%的二甲苯溶剂，启动搅拌，并升温至108°C ;
[0026] b工序a完成后，称取剩余三分之二的丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、全部 的丙烯酸、全部的过氧化苯甲酸叔丁酯烷，匀速滴加到反应器中，滴加3. 5小时，滴加结束 后继续恒温反应1小时，然后降温至55°C左右；
[0027] c工序b完成后，在反应器中加入全部的H2PtC16 ·6Η20,搅拌均匀，开始滴加氢化硅 油单体，滴加时间35min，滴加结束后继续恒温反应1小时，然后升温至106°C，继续恒温反 应1小时；
[0028] d工序c完成后，等待体系透明，减压蒸馏，抽出游离单体，补加剩余20 %的二甲苯 和体系中蒸馏减少的二甲苯溶剂，反应完成后采取降温措施，待温度降至50°C左右，过滤、 出料，即得含硅的聚丙烯酸流平剂。
[0029] (实施例2)
[0030] 本实施例的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的质量份数配比如下：
[0031] 丙烯酸丁酯40 ;苯乙烯3 ;丙烯酸异辛酯8 ;丙烯酸0. 8 ;氢化硅油1. 3 ;过氧化苯 甲酸叔丁酯烷2. 1 ;铂催化剂（H2PtC16 · 6H20)0. 8 ;甲苯溶剂44。
[0032] 本实施例所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备步骤除以下部分细节变动外，其 余与实施例1相同：
[0033] a步骤完成投料后，升温至107 °C ;
[0034] b步骤完成投料后，滴加时间3小时，滴加结束后继续恒温反应1小时，然后降温至 50°C左右；
[0035] c步骤滴加氢化硅油过程结束后，继续恒温反应1. 2小时，后续步骤不变；
[0036] d步骤反应完成后温度降至55°C左右，过滤、出料，即得含硅的聚丙烯酸流平剂。
[0037] (实施例3)
[0038] 本实施例的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的质量份数配比如下：
[0039] 丙烯酸丁酯44 ;苯乙烯3 ;甲基丙烯酸甲酯2 ;氢化硅油3 ;过氧化苯甲酰1. 1 ;铑 催化剂（RhCl3(PPh3)3)0. 9 ;二甲苯溶剂 46。
[0040] 本实施例所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备步骤除以下部分细节变动外，其 余与实施例1相同：
[0041 ] a步骤完成投料后升温至104 C ;
[0042] c步骤氢化硅油滴加结束后继续恒温反应1. 1小时，然后升温至106°C，继续恒温 反应1. 1小时；
[0043] d步骤待反应完成后采取降温措施，待温度降至53°C左右，过滤、出料，即得含硅 的聚丙烯酸流平剂。
[0044] (实施例4)
[0045] 本实施例的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的质量份数配比如下：
[0046] 丙烯酸丁酯50 ;丙烯酸羟丙酯4 ;丙烯酸异辛酯2 ;氢化硅油2. 5 ;过氧化苯甲酸叔 丁酯烷1. 0 ;铱催化剂（Ir(C0)2I2)0. 5 ;二甲苯溶剂40。
[0047] 本实施例所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备步骤除以下部分细节变动外，其 余与实施例1相同：
[0048] b步骤滴加时间3. 2小时，滴加结束后继续恒温反应1小时，然后降温至58°C左 右；
[0049] (实施例5)
[0050] 本实施例的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的质量份数配比如下：
[0051] 苯乙烯2 ;丙烯酸丁酯33 ;丙烯酸羟丙酯5 ;氢化硅油8 ;过氧化苯甲酸叔丁酯烷 〇· 5 ;铂催化剂（H2PtC16 · 6H20) 1. 5 ;甲苯溶剂 50。
[0052] 本实施例所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备步骤除以下部分细节变动外，其 余与实施例1相同：
[0053] a步骤完成投料后升温至105°C ;
[0054] b步骤结束后最后降温至58°C左右；
[0055] d步骤待反应完成后将温度降至49°C左右，过滤、出料，即得含硅的聚丙烯酸流平 剂。
[0056] (实施例6)
[0057] 本实施例的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的质量份数配比如下：
[0058] 丙烯酸丁酯56 ;丙烯酸羟丙酯3 ;甲基丙烯酸甲酯2 ;丙烯酸1 ;氢化硅油1. 5 ;过 氧化苯甲酸叔丁酯烷1. 1 ;铱催化剂（Ir(C0)2I2)0. 4 ;二甲苯溶剂35。
[0059] 本实施例所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备步骤除以下部分细节变动外，其 余与实施例1相同：
[0060] b步骤恒温反应结束后，降温至51°C左右；
[0061 ] c步骤滴加时间35min，滴加结束后继续恒温反应1小时，然后升温至106°C，继续 恒温反应1小时；
[0062] (实施例7)
[0063] 本实施例的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的质量份数配比如下：
[0064] 丙烯酸丁酯45. 1 ;苯乙烯2 ;丙烯酸羟丙酯10. 5 ;氢化硅油2. 4 ;过氧化苯甲酸叔 丁酯烷1. 6 ;铭催化剂（RhCl3(PPh3)3)0. 4 ;二甲苯溶剂38。
[0065] 本实施例所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备步骤除以下部分细节变动外，其 余与实施例1相同：
[0066] a步骤投料结束后升温至110°C ;
[0067] b步骤滴加时间3. 1小时，滴加结束后继续恒温反应1小时，然后降温至50°C左 右；
[0068] c步骤完成后，升温至107°C，继续恒温反应1小时；
[0069] d步骤结束后，待温度降至60°C左右，过滤、出料，即得含硅的聚丙烯酸流平剂。
[0070] 各实施例聚丙烯酸流平剂性能
[0071]
[0072] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种含硅的聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：该流平剂是由氢化硅油与丙烯酸酯类 单体在催化剂、引发剂的作用下，通过加成反应得到的，反应中硅的加入量以si(U+为总反 应物的0. 5-lOwt%，丙烯酸酯类单体加入量为总反应物的50-70wt%，此外，反应中还加入 二甲苯或甲苯溶剂，其加入量为总反应物的25-50wt %。2. 根据权利要求1所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述的氢化硅油的 氢化值为〇. l-o. 5。3. 根据权利要求1所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述的丙烯酸酯类 单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛 酯、醋酸乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯之一。4. 根据权利要求1或2或3所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述的催 化剂为铂催化剂、铑催化剂、钌催化剂、铱催化剂、钯催化剂之一。5. 根据权利要求1或2或3所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述引发 剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰过氧化物、偶氮二异丁腈之一。6. -种如权利要求1~5任一所述的含硅的聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，其特征在 于包括如下步骤： a. 在带搅拌器的反应器中，称取投料量三分之一的丙烯酸酯类单体、投料量80 %的二 甲苯或甲苯溶剂，启动搅拌，并升温至l〇〇-ll〇°C ; b. 称取剩余三分之二的丙烯酸酯类单体、全部的引发剂，匀速滴加到反应器中，滴加时 间为3-3. 5小时，滴加恒温反应1小时，然后升温至100-11(TC，继续恒温反应1小时；结束 后继续恒温反应1小时，然后降温至50-60°C ; c. 在反应器中加入全部的催化剂，搅拌均匀，开始滴加氢化硅油单体，滴加时间 30-40min，滴加结束后继续恒温搅拌； d. 待体系透明，减压蒸馏，抽出游离单体，补加剩余20%的二甲苯或甲苯溶剂和体系 中蒸馏减少的溶剂，反应完成后采取降温措施，待温度降至50°C左右，过滤、出料，即得含硅 的聚丙烯酸流平剂。
【文档编号】C08F220/06GK105985526SQ201510100065
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月6日
【发明人】周铭, 支玲敏, 张波, 周润孜, 谭名扬, 殷卫星
【申请人】江苏十松新材料科技有限公司