一种有机硅润湿助剂及其制备方法与流程

本发明属于润湿助剂，涉及一种有机硅润湿助剂及其制备方法。

背景技术：

1、在当前的水性涂料行业中，聚醚改性硅氧烷表面活性剂因其独特的润湿性、铺展性，以及结构设计灵活所带来的功能多样性，正日益成为关注的焦点。然而，传统的聚醚改性硅氧烷表面活性剂在性能上往往面临多重挑战，一方面需要保持优异的润湿性和良好的附着力，另一方面又要兼顾低表面张力与出色的重涂性、稳泡性及耐水解稳定性。这些性能要求相互之间存在一定的矛盾，使得传统产品的应用受到限制，因此，亟需开发新型有机硅润湿助剂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种有机硅润湿助剂及其制备方法，具有优异的润湿效率、使用剂量少的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种有机硅润湿助剂，所述有机硅润湿助剂的配方包括如下组分，以重量百分比计，去离子水50~60份，聚醚改性聚硅氧烷30~40份，复合填料10~20份，聚乙二醇5~10份，改性水性丙烯酸酯3~5份，

4、其中，复合填料的制备方法如下，

5、s1-1：将20~30重量份气相白炭黑加入到70~80重量份氢氧化钠溶液中，在65~75℃下超声搅拌1.5 h，利用去离子水洗涤，置于60 ℃真空干燥箱中干燥12 h，再置于球磨机中球磨30 min，得到粉末a；

6、s1-2：将6~8重量份吐温20加入到60~80重量份去离子水中，超声30 min，随后滴加3~5重量份丙三醇和1~2重量份山茶油，继续超声搅拌1 h，加入粉末a，在70 ℃下搅拌2~3h，再置于60 ℃真空干燥箱中干燥24 h，得到粉末b；

7、s1-3：将5~10重量份粉末b加入到90~95重量份乙醇溶液中，超声30 min，在60 ℃搅拌条件下加入10~20重量份1-丁基-3-甲基咪唑氯化物，继续超声1 h，随后旋转蒸发6~8h，得到所述复合填料；

8、所述改性水性丙烯酸酯的制备步骤如下，

9、将1~3重量份聚阴离子纤维素加入到40~45重量份45 ℃去离子水中，超声30 min，加入5~10重量份水性丙烯酸酯，在60~80 ℃下搅拌1~2 h，得到所述改性水性丙烯酸酯。

10、进一步的，所述s1-1中氢氧化钠溶液的浓度为1 m。

11、进一步的，所述s1-1中球磨转速为200 r/min。

12、进一步的，所述s1-3中乙醇溶液的质量分数为50%。

13、进一步的，所述s1-3中旋转蒸发在50 ℃下进行。

14、进一步的，所述聚乙二醇为peg200、peg400、peg600中的一种或多种。

15、一种有机硅润湿助剂的制备方法，所述制备方法的具体步骤如下，

16、s8-1：按照配方比例将聚醚改性聚硅氧烷和去离子水投入料缸中，搅拌30 min；

17、s8-2：将复合填料、聚乙二醇和改性水性丙烯酸酯依次投入料缸中，搅拌30 min，得到所述有机硅润湿助剂。

18、进一步的，所述s8-1中的搅拌转速为500~600 r/min。

19、进一步的，所述s8-2中的搅拌转速为850~950 r/min。

20、聚醚改性聚硅氧烷分子结构中同时含有亲水性的聚醚链段和疏水性的聚硅氧烷链段，是一种性能独特的有机硅表面活性剂。将聚醚改性聚硅氧烷作为润湿助剂的主要成分，能够显著降低涂料的表面张力，使涂料更容易在底材上铺展和润湿，从而提高涂料的流平性和覆盖率。同时，在水性涂料的制备和施工过程中，泡沫的产生是一个常见问题，聚醚改性聚硅氧烷不仅能够有效消除这些泡沫，还能抑制新泡沫的产生，从而确保涂料的稳定性和施工性能。此外，聚醚改性聚硅氧烷能够改善水性涂料的流动性，使其更容易在底材上铺展和流平，有助于减少或消除涂料表面的桔皮、刷痕等缺陷，提高涂膜的光滑度和美观度。

21、利用氢氧化钠活化气相白炭黑，氢氧化钠与气相白炭黑表面的硅羟基等活性基团发生相互作用，可以去除气相白炭黑表面的杂质，如残留的有机物和无机盐等，同时使气相白炭黑表面的硅原子暴露出来，增加其活性。此外，氢氧化钠还可以对气相白炭黑进行刻蚀，形成更多的微孔和中孔结构，从而增加其比表面积，这有利于提高其吸附性能和反应活性。经氢氧化钠活化后的气相白炭黑表面性质发生变化，更容易在溶剂或聚合物中分散均匀，从而提高复合材料的性能。氢氧化钠活化使气相白炭黑表面的硅羟基数量增加，有利于在水性体系中的应用。此外，气相白炭黑中的微孔结构为润湿助剂中的其余成分提供储存空间，有助于在涂料干燥过程中润湿助剂的长效发挥。在水性涂料中，经氢氧化钠活化后的气相白炭黑有助于形成更均匀和细腻的涂料体系，进一步提高涂层的平整度和光泽度。

22、丙三醇具有吸湿性，通过其羟基与水分子之间的氢键相互作用，能够有效降低水性体系的表面张力，进一步增强了润湿助剂的整体润湿性能。山茶油作为一种天然植物油，其富含的不饱和脂肪酸分子在水界面上具有特殊的定向排列能力，能够形成一层紧密的单分子膜。这层膜不仅显著降低了水的表面张力，还提高了体系的稳定性。此外，山茶油中的生物活性成分，如抗氧化物质，有助于提升助剂的存储稳定性，防止因氧化而导致的性能下降。吐温20作为一种非离子型表面活性剂，具有分散和稳定作用，协助山茶油和丙三醇在去离子水中形成稳定的乳液。山茶油和丙三醇通过物理吸附作用负载于活化白炭黑的表面及微孔内部，不仅增强了复合填料的整体性能，还进一步提升了润湿助剂的润湿效率和稳定性。

23、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物是一种离子液体，具有独特的离子结构和官能团，能够与气相白炭黑表面的羟基等活性基团发生相互作用，有效地降低气相白炭黑的表面能，减少其团聚倾向，提高其在溶剂中的分散性和稳定性。通过1-丁基-3-甲基咪唑氯化物的改性，气相白炭黑与聚合物之间的相容性得到提高，这有助于增强气相白炭黑在聚合物基材中的分散稳定性和界面结合力，从而提高涂料的整体性能。此外，1-丁基-3-甲基咪唑氯化物在水或其他溶剂中会产生离子效应，这些离子可能会与水分子或其他溶剂分子发生相互作用，从而影响液体的表面张力。同时，氯离子的存在具有一定的抑菌效能，有助于避免涂层受到细菌污染。1-丁基-3-甲基咪唑氯化物的离子结构和官能团可能使其能够与基材发生相互作用，从而有助于改善涂料与基材的结合力，并有助于提高涂层内部的有序性。

24、水性丙烯酸酯具有成膜性，且水性丙烯酸酯与多种水性树脂、颜料和填料具有良好的相容性，使得水性丙烯酸酯在润湿助剂中能够与其他成分协同作用，共同提高体系的性能。聚阴离子纤维素分子链上的极性基团可以与水分子形成氢键，通过降低水性涂料与基材间的表面张力，聚阴离子纤维素有助于实现更高效的润湿性能。此外，聚阴离子纤维素还可以改善润湿助剂的流变性能，使其具有更好的流动性和可塑性，有助于在涂布、喷涂等过程中形成均匀的涂层，减少气泡和缺陷的产生。聚阴离子纤维素的网状结构和极性基团可以与水性丙烯酸酯的分子链发生相互作用，使得润湿助剂能够更有效地润湿基材并形成牢固的涂层，从而进一步提高涂层的附着力和耐久性。

25、聚乙二醇的加入有助于将润湿助剂进一步均匀地分散在涂料体系中，并进一步提高涂料的均匀性和稳定性。同时，聚乙二醇具有较低的表面张力，能够改善涂料与底材之间的相互作用，提高涂料对底材的润湿性，有助于涂料更好地渗透到底材表面，形成牢固的附着力。此外，聚乙二醇能够降低水性涂料的粘度，改善其流动性，有助于涂料在制备和施工过程中的均匀混合和铺展，提高涂料的施工效率和质量。

26、本发明的有益效果：

27、（1）利用氢氧化钠对气相白炭黑进行活化处理，有效去除杂质，显著增加了硅原子的暴露度和活性，同时提升其比表面积和吸附性能；采用山茶油和丙三醇通过物理吸附负载于活化气相白炭黑的部分表面及内部微孔结构中，进一步提升助剂降低表面活性的能力；采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物进行改性，增强了分散性、稳定性和相容性，同时，1-丁基-3-甲基咪唑氯化物的离子效应有助于调节液体表面张力。复合填料还有助于形成更均匀细腻的涂料体系，提高涂层的平整度和光泽度，并改善涂料与基材的结合力，提升涂层内部的有序性。

28、（2）水性丙烯酸酯因成膜性及良好相容性，在润湿助剂中协同增效；聚阴离子纤维素通过氢键降低表面张力，提升润湿性能，改善流变性能，减少涂层缺陷。水性丙烯酸酯和聚阴离子纤维素相互作用，有助于增强润湿与涂层牢固度，提升附着力和耐久性。聚醚改性聚硅氧烷作为润湿助剂的主要成分，能显著降低涂料表面张力，提升流平性和覆盖率，有效消除并抑制泡沫，改善流动性，提高光滑度和美观度。聚乙二醇的加入增强分散均匀性，提升润湿性和附着力，降低粘度，优化施工效率和质量。