一種有機硅組合物在水性涂料中的用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機硅組合物，其可以用于水性建筑涂料調(diào)節(jié)pH值。
【專利說明】一種有機硅組合物在水性涂料中的用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機硅組合物。本發(fā)明的組合物可以用于水性建筑涂料調(diào)節(jié)PH值。

【背景技術(shù)】
[0002]pH調(diào)節(jié)劑是水性建筑涂料中常用的一種添加劑，雖然其用量較低，但在保持建筑涂料的穩(wěn)定性方面發(fā)揮了必不可少的作用。
[0003]眾所周知，在合成聚合物乳液時，通常會添加少量的可聚合的丙烯酸或甲基丙烯酸，在聚合結(jié)束后，需要添加少量的pH調(diào)節(jié)劑，讓乳液保持在偏堿性。
[0004]在水性建筑涂料的配制過程中，配方中的纖維素需要在微堿的條件下，才比較好溶解。
[0005]配方的堿溶脹乳液類增稠劑通常成酸性，只有遇到堿性的pH調(diào)節(jié)劑，反應(yīng)生成聚合物羧酸鹽，才能發(fā)揮增稠功能。
[0006]此外偏堿性的水性涂料，不容易腐敗。當涂料罐裝在鐵制容器中時，偏堿性的涂料減緩了鐵罐的銹蝕。
[0007]在水性涂料中，常用的pH調(diào)節(jié)劑有如下幾種:氫氧化鉀(或氫氧化鈉)，氨水，單乙醇胺，二乙醇胺，二乙醇胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇,2-氨基-2-乙基-1, 3-丙二醇。但這些產(chǎn)品或多或少都有一些不足之處。氫氧化鉀(或氫氧化鈉)，沒有V0C，價格便宜，但添加在涂料中會降低涂料的耐水性和耐擦洗性。氨水和有機胺類一般具有特別的不愉快的氣味，無法滿足涂料低VOC或零VOC的要求。2-氨基-2-甲基-1-丙醇(商品名AMP95)價格較高阻礙其在建筑涂料領(lǐng)域廣泛使用。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)披露，在水性建筑涂料中使用少量甲基硅醇鉀作為pH調(diào)節(jié)劑，不但無揮發(fā)無氣味，還能夠提高水性建筑涂料耐擦洗性能。
[0009]本發(fā)明目的在于獲得一種能夠穩(wěn)定調(diào)節(jié)pH值，安全環(huán)保，價格便宜，且能夠增強水性建筑涂料耐擦洗性能的pH調(diào)節(jié)劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明意外發(fā)現(xiàn)，將烷基硅醇金屬鹽與功能性硅烷組合得到的組合物，顯著地提高了水性建筑涂料的耐擦洗次數(shù)，并同時具備無揮發(fā)無氣味和價格低廉的優(yōu)點。本發(fā)明的組合物主要用于水性建筑涂料，還可以用于水性聚合物乳液，水性油墨，水性粘合劑，水性木器漆等。
[0011]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案可以概括如下:
[0012]一種有機硅組合物在水性建筑涂料中的用途，該有機硅組合物含有烷基硅醇金屬鹽和功能性硅烷，其中
[0013]所述烷基硅醇金屬鹽，其結(jié)構(gòu)單元通式是R1Si (OH)2OM,其中R1為C1-C4烴基⑷是堿金屬，
[0014]所述功能性硅烷的化學(xué)通式是:(R2O)a(R3)bSiR4 ;其中R2，R3是C1-C6烷基，優(yōu)選C1-C2烷基，R2, R3可以相同或不同，a是I或2或3，b是O或I或2 ;R4是含有氮原子的功能性基團，優(yōu)選含有伯胺和/或1-3個仲胺的功能性基團，優(yōu)選含有丙基、I個伯胺和/或I個仲胺的功能性基團，優(yōu)選其結(jié)構(gòu)式選自-C3H6NHCONH2, -C3H6NH2, -C3H6NHC2H4NH2。
[0015]如上所述的用途，組合物中烷基硅醇金屬鹽，R1選自C1-C4烷基，更優(yōu)選選自甲基、乙基、丙基，最優(yōu)選甲基、乙基；M選自納、鐘，更優(yōu)選鐘。
[0016]如上所述的用途，其中功能性硅烷優(yōu)選硅烷的沸點高于250°C，優(yōu)選功能性硅烷是下一種或幾種的混合物:N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)三甲氧基硅烷，N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)二乙氧基硅烷，N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)甲基二乙氧基硅烷，(3-氨丙基)二甲氧基硅烷，(3-氨丙基)二乙氧基硅烷，(3-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，(3-氨丙基)甲基二乙氧基硅烷，(3-脲基丙基)三甲氧基硅烷，(3-脲基丙基)三乙氧基硅烷，(3-脲基丙基)甲基二甲氧基硅烷，(3-脲基丙基)甲基二乙氧基硅烷。
[0017]如上所述的用途，組合物中烷基硅醇金屬鹽的量基于水性pH調(diào)節(jié)劑的總重量為1-99重量％，優(yōu)選15-60重量％ ;更優(yōu)選在15-35重量％。
[0018]如上所述的用途，組合物中功能性硅烷的量基于水性pH調(diào)節(jié)劑的總重量為0.1-99重量％，優(yōu)選1-20重量％ ;更優(yōu)選在1-5重量％。
[0019]如上所述的用途，組合物中還包含0.1-10重量％的氫氧化鉀或氫氧化鈉。
[0020]如上所述的用途，該有機硅組合物在水性建筑涂料中的用量在0.05-1重量％ ;優(yōu)選0.1-0.5重量％之間。
[0021]如上所述的用途，水性建筑涂料包括:醋酸乙烯酯-乙烯涂料體系、苯丙涂料體系、純丙涂料體系、娃丙涂料體系、醋丙涂料體系。
[0022]本發(fā)明所述的pH調(diào)節(jié)劑配制工藝比較簡單，將烷基硅醇金屬鹽和功能性硅烷原料在常溫下混合均勻即可，可根據(jù)需要添加氫氧化鉀或氫氧化鈉，或氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液。
[0023]按照常規(guī)方法制備水性建筑涂料，將pH調(diào)節(jié)劑在常溫下加入涂料，攪拌均勻即可。
實施例
[0024]在下面的實施例中，如果沒有特別說明，所述份為重量份。
[0025]甲基硅醇鉀CH3Si (OH)2OK,商品名SILRES?BS16，含54重量％甲基硅醇鉀的水溶液，由瓦克化學(xué)公司提供；
[0026]N-(_2_氛乙基)(3_氛丙基)二甲氧基硅烷，以GEN1SIL? GF 91為商品名，由瓦克化學(xué)公司提供；
[0027]N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，以GEN1SIL? GF 95為商品名，由瓦克化學(xué)公司提供；
[0028](3-氨丙基)三甲氧基硅烷，以GEN1SIL?gf 96為商品名，由瓦克化學(xué)公司提供；
[0029](3-氨丙基)三乙氧基硅烷，以GEN1SLL?gf 93為商品名，由瓦克化學(xué)公司提供；
[0030](3-脲基丙基)三甲氧基硅烷，以GEN1SIL? GF 98為商品名，由瓦克化學(xué)公司提供。
[0031]本發(fā)明使用的粘度計是BROOKFIELD公司生產(chǎn)的“KUIViscometer”粘度計，各表所列數(shù)值的單位是KU。測量pH值的儀器是METTLER TOLDO公司生產(chǎn)的“實驗室pH計”。
[0032]本發(fā)明采用SHEEN公司耐洗擦儀REF 903，測試方法按照ASTMD2486-2006標準測試產(chǎn)品的耐洗擦性。
[0033]pH調(diào)節(jié)劑對比例的制備
[0034]2份Κ0Η，18.9份甲基硅醇鉀(使用SILRES? BS16配置)，和剩余量的水在常溫下均勻混合，得到無色透明溶液即為pH調(diào)節(jié)劑對比例I。
[0035]3份Κ0Η，20份甲基硅醇鉀(使用SILRES? BS16配置)，和剩余量的水在常溫下均勻混合，得到無色透明溶液即為pH調(diào)節(jié)劑對比例2。
[0036]AMP95，由陶氏化學(xué)公司提供，是含有2-氨基-2-甲基_1_丙醇95重量％的水溶液，目前涂料領(lǐng)域中性能最佳的pH調(diào)節(jié)劑，將其設(shè)定為pH調(diào)節(jié)劑對比例3。
[0037]pH調(diào)節(jié)劑實施例的制備
[0038]將大約18-55份烷基硅醇金屬鹽(可使用甲基硅醇鉀、甲基硅醇鈉等的水溶液配置)，約1-50份(優(yōu)選1-3份)功能性硅烷(包括N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)三甲氧基硅烷、N-(_2-氨乙基)(3-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3-氨丙基)二甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、(3-脲基丙基)三甲氧基硅烷等)(功能性硅烷在某些實施例中也可以提高用量至50重量％或99重量％ )，約0.5-4份氫氧化鉀或氫氧化鈉，和剩余量的水攪拌均勻后得到為本發(fā)明的PH調(diào)節(jié)劑實施例。
[0039]按照上述步驟和表1、表2、表3所示組分比例制備pH調(diào)節(jié)劑例1-13，17_23。
[0040]本發(fā)明制備的pH調(diào)節(jié)劑例1-13，17-23為無色透明溶液，性狀穩(wěn)定，無任何不良氣味。
[0041]表1、表2、表3中，甲基硅酸鉀是純物質(zhì)量。但在制備時以水溶液的形式添加，例如以SILRES? BS16商品的形式添加。表1、表2、表3中，KOH和NaOH為純物質(zhì)量，在制備時也可以水溶液形式添加。
[0042]表1

【權(quán)利要求】
1.一種有機硅組合物在水性建筑涂料中的用途，該有機硅組合物含有烷基硅醇金屬鹽和功能性硅烷，其中 所述烷基硅醇金屬鹽，其結(jié)構(gòu)單元通式是R1Si (OH) 20M，其中R1為C1-C4烴基；M是堿金屬， 所述功能性硅烷的化學(xué)通式是:(R2O)a(R3)bSiR4 ;其中R2，R3是C1-C6烷基，優(yōu)選C1-C2烷基，R2, R3可以相同或不同，a是I或2或3，b是O或I或2 ;R4是含有氮原子的功能性基團，優(yōu)選含有伯胺和/或1-3個仲胺的功能性基團，優(yōu)選含有丙基、I個伯胺和/或I個仲胺的功能性基團，優(yōu)選其結(jié)構(gòu)式選自-C3H6NHCONH2, -C3H6NH2, -C3H6NHC2H4NH2。
2.如權(quán)利要求1所述的用途，組合物中烷基硅醇金屬鹽，R1選自C1-C4烷基，更優(yōu)選選自甲基、乙基、丙基，最優(yōu)選甲基、乙基；M選自鈉、鉀，更優(yōu)選鉀。
3.如權(quán)利要求1所述的用途，其中功能性硅烷優(yōu)選其沸點高于250°C;優(yōu)選功能性硅燒是下一種或幾種的混合物:N-(_2-氨乙基)(3-氨丙基)二甲氧基硅烷，N-(_2-氨乙基)(3-氨丙基)二乙氧基硅烷，N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，N-(-2-氨乙基)(3-氨丙基)甲基二乙氧基硅烷，(3-氨丙基)二甲氧基硅烷，(3-氨丙基)二乙氧基硅烷，(3-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，(3-氨丙基)甲基二乙氧基硅烷，(3-脲基丙基)三甲氧基硅烷，(3-脲基丙基)三乙氧基硅烷，(3-脲基丙基)甲基二甲氧基硅烷，(3-脲基丙基)甲基二乙氧基硅烷。
4.如權(quán)利要求1所述的用途，組合物中烷基硅醇金屬鹽的量基于水性PH調(diào)節(jié)劑的總重量為1-99重量％，優(yōu)選15-60重量％ ;更優(yōu)選在15-35重量％。
5.如權(quán)利要求1所述的用途，組合物中功能性硅烷的量基于水性PH調(diào)節(jié)劑的總重量為0.1-99重量％，優(yōu)選1-20重量％ ;更優(yōu)選在1-5重量％。
6.如權(quán)利要求1所述的用途，組合物中還包含0.1-10重量％的氫氧化鉀或氫氧化鈉。
7.如權(quán)利要求1所述的用途，該有機硅組合物在水性建筑涂料中的用量在0.05-1重fi% ;優(yōu)選0.1-0.5重量％之間。
8.如權(quán)利要求1所述的用途，水性建筑涂料包括:醋酸乙烯酯-乙烯涂料體系、苯丙涂料體系、純丙涂料體系、娃丙涂料體系、醋丙涂料體系。
【文檔編號】C09D7/12GK104130620SQ201310175055
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月4日
【發(fā)明者】沙圣剛 申請人:瓦克化學(xué)（中國）有限公司