專利名稱：一種可聚合型非離子含硅表面活性劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域，具體涉及一種可聚合型非離子含硅表面活性劑及其制備方法與應(yīng)用，該表面活性劑可以顯著降低水的表面張力，而且在很寬的PH范圍內(nèi)有很高的水解穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
乳液聚合是一種制備水性涂料基料的重要方法，乳液聚合具有許多優(yōu)點(diǎn)聚合速率快，同時(shí)產(chǎn)物分子量高；乳液聚合制備的乳液可以直接用于環(huán)境友好產(chǎn)品的生產(chǎn)，如內(nèi)外墻涂料、紙張涂層、粘結(jié)劑、織物處理劑等，可以有效地降低揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的排放。乳液聚合也有一些缺點(diǎn)傳統(tǒng)乳液聚合制備的水基乳液涂料在成膜過(guò)程中，水相殘留的小分子乳化劑會(huì)阻礙乳膠粒子的靠攏，降低成膜速率，而且成膜后乳化劑易向基材和膠膜表面遷移，降低了涂膜的耐水性、涂膜和基材的附著力和粘結(jié)強(qiáng)度，乳化劑還會(huì)影響乳液聚合物的電性能、光學(xué)性質(zhì)、表面性質(zhì)。為了改善乳液的性能，人們采用反應(yīng)型的乳化劑，反應(yīng)型乳化劑通常含有反應(yīng)性的官能團(tuán)，如雙鍵、羥基、羧基、氨基等，其中在丙烯酸酯無(wú)皂乳液聚合當(dāng)中應(yīng)用的較多的是含有雙鍵的反應(yīng)型乳化劑，如烯丙基磺酸鈉(ALS)、甲基丙烯酸羥丙磺酸鈉(HPMAS)、馬來(lái)酸酐系的高分子乳化劑等，這些乳化劑以化學(xué)鍵的方式鍵合到聚合物膠粒上，避免了乳化劑從乳液中離析出來(lái)，然而小分子反應(yīng)型乳化劑存在乳化效果不理想、易均聚形成聚皂影響乳液的穩(wěn)定性等問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，人們開發(fā)了反應(yīng)型高分子乳化劑，其中研究的較多的有馬來(lái)酸酐系的反應(yīng)型乳化劑，專利CN 100409933C和CN 1978475A分別公開了一類馬來(lái)酸酐型陰離子表面活性劑和一類含陰、非離子基團(tuán)的富馬酸型可聚合乳化劑的制備方法，這些可聚合型乳化劑都能顯著提高乳液涂膜的耐水性等性能；有機(jī)硅表面活性劑應(yīng)用于乳液聚合當(dāng)中可以顯著降低水的表面張力、提高聚合物乳液的潤(rùn)濕力、粘附力。有機(jī)硅表面活性劑應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)是硅氧碳易水解，適用的PH范圍較窄，解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方法是以硅碳鍵代替硅氧碳鍵。美國(guó)專利US 2007(^69467公開了一類聚醚改性的硅碳烷的制備方法，該乳化劑顯示了良好的水解穩(wěn)定性和優(yōu)異的表面活性，但是該法合成成本高、操作危險(xiǎn)；中國(guó)專利CN 101798382A報(bào)道了采用硅氫加成反應(yīng)制備了一類聚醚改性的硅碳烷，與前者相比，后者合成方法簡(jiǎn)單、顯著提高了含硅表面活性劑的耐水性，可以作為乳液聚合的高效乳化劑。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種可聚合型非離子含硅表面活性劑，該表面活性劑可以顯著降低水的表面張力，而且在很寬的PH范圍內(nèi)水解穩(wěn)定性很高。本發(fā)明的另一目的在于提供上述可聚合型非離子含硅表面活性劑的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述可聚合型非離子含硅表面活性劑的用途。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種可聚合型非離子含硅表面活性劑，是馬來(lái)酸酐聚乙二醇單甲醚單酯酰胺基丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷，具有如式I所示的結(jié)構(gòu)，
權(quán)利要求
1. 一種可聚合型非離子含硅表面活性劑，其特征在于是馬來(lái)酸酐聚乙二醇單甲醚單酯酰胺基丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷，具有如式I所示的結(jié)構(gòu)，
2.權(quán)利要求1所述的可聚合型非離子含硅表面活性劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)以甲苯為溶劑、對(duì)甲苯磺酸為催化劑，將馬來(lái)酸酐與聚乙二醇單甲醚按 1.00-1.20 1的摩爾比投料，加熱攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后除溶劑，產(chǎn)物用低溫乙醚沉淀，得到馬來(lái)酸酐聚乙二醇單甲醚單酯；(2)以四甲基氫氧化銨為催化劑，將氨丙基三甲氧基硅烷與六甲基二硅氧烷按1 3-7 的摩爾比投料，加熱攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后在80°C下旋蒸lh，得到氨丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷；(3)以甲苯為溶劑、N，N-二環(huán)己基碳二亞胺和4-二甲胺基吡啶為縮合劑，將步驟(1) 的馬來(lái)酸酐聚乙二醇單甲醚單酯和步驟( 的氨丙基三(三甲基硅氧烷)按1 0.8-1.25 的摩爾比投料，20-30°C下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后旋蒸除溶劑，產(chǎn)物用乙醚沉淀，得到如式I 所示的馬來(lái)酸酐聚乙二醇單甲醚單酯酰胺基丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可聚合型非離子含硅表面活性劑的制備方法，其特征在于 步驟(1)所述加熱攪拌反應(yīng)是在80-105°C下反應(yīng)5H
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可聚合型非離子含硅表面活性劑的制備方法，其特征在于 步驟(1)所述除溶劑是在60°C下旋蒸除去溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可聚合型非離子含硅表面活性劑的制備方法，其特征在于 步驟(1)所述低溫乙醚的溫度為-25 5°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可聚合型非離子含硅表面活性劑的制備方法，其特征在于 步驟(2)所述加熱攪拌反應(yīng)是在95-130°C下反應(yīng)5H
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可聚合型非離子含硅表面活性劑的制備方法，其特征在于 步驟(3)所述反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間是對(duì)-4 !。
8.權(quán)利要求1所述的可聚合型非離子含硅表面活性劑用于制備丙烯酸酯乳液。
全文摘要
本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域，公開了一種可聚合型非離子含硅表面活性劑及其制備方法與應(yīng)用，該表面活性劑是馬來(lái)酸酐聚乙二醇單甲醚單酯酰胺基丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷，具有如式I所示的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明合成方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)物易分離提純，制備的可聚合型非離子含硅表面活性劑能夠顯著降低水的表面張力，屬于高效的反應(yīng)型乳化劑；此外，本發(fā)明制備的可聚合型非離子含硅表面活性劑以硅碳鍵代替了硅氧碳鍵，克服了硅氧碳鍵在不同pH條件下易水解的缺點(diǎn)，提高了有機(jī)硅表面活性劑在較寬的pH范圍下的水解穩(wěn)定性。(式I)
文檔編號(hào)C08G65/48GK102382211SQ20111025176
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者呂滿庚, 張?jiān)骑w 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司