本發明涉及水性涂料用有機硅助劑技術領域,具體而言,涉及一種超支化型有機硅流平劑及其制備方法與應用。
背景技術:
耐高溫涂料,亦稱耐熱涂料,一般是指在200℃以上,漆膜不變色、不脫落,仍能保持適當的物理機械性能的涂料,使被保護對象在高溫環境中能正常發揮作用的特種功能性涂料。耐高溫涂料一般由耐高溫聚合物、顏填料、溶劑和助劑組成。
水性涂料以水為分散介質和稀釋劑,與溶劑型和非水分散型涂料相比較,最突出的優點是分散介質水無毒無害、不污染環境,同時還具備價廉、不易粉化、干燥快、施工方便等優點。水性涂料的主要成分包括水、乳液、顏料、填料以及各種助劑。
流平劑是一種常用的涂料助劑,它能促使涂料在干燥成膜過程中形成一個平整、光滑、均勻的涂膜。流平劑種類很多,不同涂料所用的流平劑種類也不盡相同。有機硅流平劑能有效降低涂料的表面張力,提高基材潤濕性,防止產生縮孔;能夠減少濕膜表面因溶劑揮發或因涂裝造成的凹凸不平表面而產生的表面張力梯度,縮短表面流動及上下對流的時間,幫助表面張力盡快均勻化,改善表面流動狀態,避免出現橘皮、刷痕、流掛、發花等弊病;還能在涂膜表面形成一層極薄且光滑的膜,從而提高涂膜表面爽滑性和抗刮擦性。
但是現有技術中的有機硅流平劑相容性差、流平速度慢,尤其是耐高溫性能差、在堿性環境下易發生水解而失去流平效果,不能滿足高性能水性涂料在更高環境下的使用要求。
有鑒于現有流平劑的缺陷,經過分子結構設計,特提出本發明。
技術實現要素:
本發明的第一目的在于提供一種超支化型有機硅流平劑,所述的超支化型有機硅流平劑能溶于水性體系,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明的第二目的在于提供一種所述的超支化型有機硅流平劑的制備方法,該方法工藝簡單,可以顯著提高硅氫加成的反應活性,使Si-H完全反應;反應溫度底,副反應率低,而且不需使用有機溶劑,無毒環保,適于大規模生產。
本發明的第三目的在于提供一種所述的超支化型有機硅流平劑的應用,所述的超支化型有機硅流平劑適用于水性涂料流平劑,尤其使用于包括在高溫、堿性環境的條件下使用的水性油墨流平劑,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
為了實現本發明的上述目的,特采用以下技術方案:
一種超支化型有機硅流平劑,包括如下結構的化合物:
其中,R選自
R'選自-H、烷基和烷氧基,優選選自烷基和烷氧基,進一步優選為烷氧基;
優選地,所述烷基為C1-C12烷基,優選為C1-C4烷基,進一步優選為-CH3;
優選地,所述烷氧基為C1-C12烷氧基,優選為C1-C4烷氧基,進一步優選為-OC2H3;
Me為甲基,Ph為苯基;
a為5-50內的整數,優選為5-40內的整數,進一步優選為5-20內的整數;
b為0-50內的整數,優選為0-40內的整數,進一步優選為0-20內的整數。
本發明超支化型有機硅流平劑具有特定結構,有效克服了現有技術有機硅流平劑相容性差、流平速度慢、耐高溫性能差、在堿性環境下易發生水解的缺陷;本發明超支化型有機硅流平劑能溶于水性體系,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
優選地,所述烷基包括C1-C12烷基,優選包括C1-C4烷基,進一步優選包括-CH3。
優選地,所述烷氧基包括C1-C12烷氧基,優選包括C1-C4烷氧基,進一步優選包括-OC2H3。
上述的一種超支化型有機硅流平劑的制備方法,在加熱攪拌條件下,向含有催化劑的單烯丙基聚醚中加入超支化苯基含氫硅油,反應得到所述超支化型有機硅流平劑;
所述單烯丙基聚醚結構包括如下結構的化合物:
其中R'選自-H、烷基和烷氧基,優選選自烷基和烷氧基,進一步優選為烷氧基;
優選地,所述烷基為C1-C12烷基,優選為C1-C4烷基,進一步優選為-CH3;
優選地,所述烷氧基為C1-C12烷氧基,優選為C1-C4烷氧基,進一步優選為-OC2H3;
a為5-50內的整數,優選為5-40內的整數,進一步優選為5-20內的整數;
b為0-50內的整數,優選為0-40內的整數,進一步優選為0-20內的整數;
所述超支化苯基含氫硅油包括如下結構的化合物:
本發明方法工藝簡單,可以顯著提高硅氫加成的反應活性,使Si-H完全反應;反應溫度底,副反應率低,無毒環保,適于大規模生產。
優選地,所述烷基包括C1-C12烷基,優選包括C1-C4烷基,進一步優選包括-CH3。
優選地,所述烷氧基包括C1-C12烷氧基,優選包括C1-C4烷氧基,進一步優選包括-OC2H3。
優選地,所述反應溫度為80-120℃,優選為90-110℃,進一步優選為98-102℃。
優選地,所述反應時間為1-12h,優選為4-8h,進一步優選為6h。
優選地,所述單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵的摩爾比為1-1.4:1,優選為1.1-1.3:1,進一步優選為1.2:1。
優選地,所述催化劑包括鉑催化劑中的一種或多種,優選包括鉑配合物催化劑中的一種或多種,進一步優選包括鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷,更優選包括鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷的異丙醇溶液。
進一步優選地,所述催化劑中有效成分的用量為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.005-0.030‰,優選為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.010-0.025‰,進一步優選為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.010‰。
進一步優選地,先將單烯丙基聚醚升溫,加入催化劑,充分攪拌分散,調整溫度至反應溫度后,再加入超支化苯基含氫硅油,攪拌反應得到超支化姓有機硅流平劑。
更優選地,先將單烯丙基聚醚升溫至60-80℃,優選升溫至65-75℃,進一步優選升溫至68-72℃后,再加入催化劑。
更優選地,加入催化劑后,攪拌30-60min,優選攪拌40-50min,進一步優選攪拌45min后,再調整溫度至反應溫度。
優選地,所述超支化苯基含氫硅油的制備方法包括:
將苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和溶劑的混合物控溫加入到水中,然后升溫反應,靜置分層后,收集油層,減壓蒸餾得到所述超支化苯基含氫硅油。
進一步優選地,所述將苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和溶劑的混合物控溫加入到水中,控制溫度為5℃以下,優選控制溫度為0-5℃,進一步優選控溫至4-5℃。
進一步優選地,升溫至50-70℃,優選升溫至55-65℃,進一步優選升溫至58-62℃。
進一步優選地,反應時間為60-120min,優選為80-100min,進一步優選為90min。
進一步優選地,收集所述油層,洗至中性后再進行減壓蒸餾。
進一步優選地,所述減壓蒸餾的壓力為1.5kPa以下,優選為1-1.5kPa,進一步優選為1.3kPa。
進一步優選地,所述減壓蒸餾的溫度為50-80℃,優選為60-70℃,進一步優選為62-68℃。
進一步優選地,所述減壓蒸餾的時間為2-4h,優選為2.5-3.5h,進一步優選為3h。
優選地,在減壓蒸餾后,用脫色劑進行脫色。
進一步優選地,所述脫色劑包括活性炭。
進一步優選地,所述苯基氯硅烷包括二甲基苯基一氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷和苯基三氯硅烷中的一種或多種,優選包括甲基苯基二氯硅烷和苯基三氯硅烷中的一種或兩種,進一步優選包括苯基三氯硅烷。
進一步優選地,所述甲基氫氯硅烷包括甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷和二甲基一氯硅烷中的一種或多種,優選包括甲基二氯硅烷和二甲基一氯硅烷中的一種或兩種,進一步優選包括二甲基一氯硅烷。
進一步優選地,所述甲基氯硅烷包括三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷和甲基三氯硅烷中的一種或多種,優選包括二甲基二氯硅烷和甲基三氯硅烷中的一種或兩種,進一步優選包括二甲基二氯硅烷;
進一步優選地,所述溶劑包括有機溶劑,優選包括甲苯、二甲苯和乙酸丁酯中的一種或多種,優選包括甲苯和二甲苯中的一種。
進一步優選地,所述苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和水的摩爾比為1-10:5-50:40-90:300,優選為3-7:20-30:60-70:300,進一步優選為5:25:65:300;
優選地,所述溶劑的用量為苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和水總質量的20%-80%,優選為20%-60%,進一步優選為20%-40%。
上述的一種超支化型有機硅流平劑的應用,所述超支化型有機硅流平劑用于油墨流平劑,優選用于水性油墨流平劑,進一步優選用于在堿性環境下使用的水性涂料。
本發明超支化型有機硅流平劑適用于涂料流平劑,尤其使用于包括在高溫、堿性環境的條件下使用的水性油墨流平劑,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
與現有技術相比,本發明的有益效果為:
本發明超支化型有機硅流平劑具有特定結構,有效克服了現有技術有機硅流平劑相容性差、流平速度慢、耐高溫性能差、在堿性環境下易發生水解的缺陷;本發明超支化型有機硅流平劑能溶于水性體系,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明方法工藝簡單,可以顯著提高硅氫加成的反應活性,使Si-H完全反應;反應溫度底,副反應率低,而且不需使用有機溶劑,無毒環保,適于大規模生產。
本發明超支化型有機硅流平劑適用于涂料流平劑,尤其使用于包括在高溫、堿性環境的條件下使用的水性油墨流平劑,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
具體實施方式
下面將結合具體實施方式對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述,但是本領域技術人員將會理解,下列所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例,僅用于說明本發明,而不應視為限制本發明的范圍。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。實施例中未注明具體條件者,按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者,均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
一種超支化型有機硅流平劑,包括如下結構的化合物:
其中,R選自
R'選自-H、烷基和烷氧基,優選選自烷基和烷氧基,進一步優選為烷氧基;
優選地,所述烷基為C1-C12烷基,優選為C1-C4烷基,進一步優選為-CH3;
優選地,所述烷氧基為C1-C12烷氧基,優選為C1-C4烷氧基,進一步優選為-OC2H3;
Me為甲基,Ph為苯基;
a為5-50內的整數,優選為5-40內的整數,進一步優選為5-20內的整數;
b為0-50內的整數,優選為0-40內的整數,進一步優選為0-20內的整數。
對于所述超支化型有機硅流平劑中的不同R,其分別可以相同或不同;對于所述超支化型有機硅流平劑中的不同R',其分別可以相同或不同。
本發明超支化型有機硅流平劑具有特定結構,有效克服了現有技術有機硅流平劑相容性差、流平速度慢、耐高溫性能差、在堿性環境下易發生水解的缺陷;本發明超支化型有機硅流平劑能溶于水性體系,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述烷基包括C1-C12烷基,優選包括C1-C4烷基,進一步優選包括-CH3。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述烷氧基包括C1-C12烷氧基,優選包括C1-C4烷氧基,進一步優選包括-OC2H3。
本發明超支化型有機硅流平劑具有特定超支化結構,是一種聚醚改性超支化苯基含氫硅油,較聚醚改性直鏈含氫硅油,不僅顯著提高了相容性,而且整個分子呈網狀,拱起的超支化-Si-O-Si-完美地改善了涂料的流平性,消除了涂膜的表面缺陷,同時具有抗堿性水解能力;呈傘型緊密排列的甲基有效降低了涂料體系的摩擦系數,抗粘連、抗刮擦和爽滑性更好;適量的苯基使其耐高溫達300℃以上。
上述的一種超支化型有機硅流平劑的制備方法,在加熱攪拌條件下,向含有催化劑的單烯丙基聚醚中加入超支化苯基含氫硅油,反應得到所述超支化型有機硅流平劑;
所述單烯丙基聚醚結構包括如下結構的化合物:
其中R'選自-H、烷基和烷氧基,優選選自烷基和烷氧基,進一步優選為烷氧基;
優選地,所述烷基為C1-C12烷基,優選為C1-C4烷基,進一步優選為-CH3;
優選地,所述烷氧基為C1-C12烷氧基,優選為C1-C4烷氧基,進一步優選為-OC2H3;
a為5-50內的整數,優選為5-40內的整數,進一步優選為5-20內的整數;
b為0-50內的整數,優選為0-40內的整數,進一步優選為0-20內的整數;
對于所述單烯丙基聚醚中的不同R',其分別可以相同或不同;
所述超支化苯基含氫硅油包括如下結構的化合物:
本發明方法工藝簡單,可以顯著提高硅氫加成的反應活性,使Si-H完全反應;反應溫度底,副反應率低,而且不需使用有機溶劑,無毒環保,適于大規模生產。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述烷基包括C1-C12烷基,優選包括C1-C4烷基,進一步優選包括-CH3。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述烷氧基包括C1-C12烷氧基,優選包括C1-C4烷氧基,進一步優選包括-OC2H3。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述反應溫度為80-120℃,優選為90-110℃,進一步優選為98-102℃。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述反應時間為1-12h,優選為4-8h,進一步優選為6h。
采用特定反應條件,有助于促進反應充分進行,得到具有特定超支化結構的超支化型有機硅流平劑,降低副反應率,充分保證所得超支化型有機硅流平劑的性質,促進涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵(即“=”)與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵(即“-H”)的摩爾比為1-1.4:1,優選為1.1-1.3:1,進一步優選為1.2:1。
采用特定的單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵的摩爾比,有助于得到具有特定超支化結構的超支化型有機硅流平劑,降低副反應率,充分保證所得超支化型有機硅流平劑的性質,促進涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述催化劑包括鉑催化劑中的一種或多種,優選包括鉑配合物催化劑中的一種或多種,進一步優選包括鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷(即鉑(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷),更優選包括鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷的異丙醇溶液。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述催化劑中有效成分的用量為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.005-0.030‰,優選為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.010-0.025‰,進一步優選為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.020‰。
采用特定成分和用量的催化劑,有助于促進反應快速進行,降低反應溫度,降低副反應率,充分保證所得超支化型有機硅流平劑的性質,促進涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明一種優選的具體實施方式中,先將單烯丙基聚醚升溫,加入催化劑,充分攪拌分散,調整溫度至反應溫度后,再加入超支化苯基含氫硅油,攪拌反應得到超支化型有機硅流平劑。
本發明一種優選的具體實施方式中,先將單烯丙基聚醚升溫至60-80℃,優選升溫至65-75℃,進一步優選升溫至68-72℃后,再加入催化劑。
本發明一種優選的具體實施方式中,加入催化劑后,攪拌30-60min,優選攪拌40-50min,進一步優選攪拌45min后,再調整溫度至反應溫度。
采用特定加料方式,有助于促進原料充分接觸,得到結構均勻的超支化型有機硅流平劑,降低副反應率,充分保證所得超支化型有機硅流平劑的性質,促進涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明一種優選的具體實施方式中,將所述超支化苯基含氫硅油在攪拌下滴加入含有催化劑的單烯丙基聚醚中。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述超支化苯基含氫硅油的制備方法包括:
將苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和溶劑的混合物控溫加入到水中,然后升溫反應,靜置分層后,收集油層,減壓蒸餾得到所述超支化苯基含氫硅油。
本發明所使用的超支化苯基含氫硅油可采用現有技術中適合的產品,或自行制備得到;本發明具體實施方式中提供了一種可行的制備方法,所述的超支化苯基含氫硅油的制備方法工藝簡單,能夠得到具有特定超支化結構的苯基含氫硅油,能夠進一步保證后續制備得到的超支化型有機硅流平劑的性質,促進涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力;此外,不需使用有機溶劑,無毒環保。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述將苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和溶劑的混合物控溫加入到水中,控制溫度為5℃以下,優選控制溫度為0-5℃,進一步優選控溫至4-5℃。
本發明一種優選的具體實施方式中,升溫至50-70℃,優選升溫至55-65℃,進一步優選升溫至58-62℃。
本發明一種優選的具體實施方式中,反應時間為60-120min,優選為80-100min,進一步優選為90min。
采用特定反應條件,有助于促進反應充分進行,得到具有特定超支化結構的超支化苯基含氫硅油,降低副反應率,充分保證后續所得超支化型有機硅流平劑的性質,促進涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明一種優選的具體實施方式中,收集所述油層,洗至中性后再進行減壓蒸餾。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述減壓蒸餾的壓力為1.5kPa以下,優選為1-1.5kPa,進一步優選為1.3kPa。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述減壓蒸餾的溫度為50-80℃,優選為60-70℃,進一步優選為62-68℃。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述減壓蒸餾的時間為2-4h,優選為2.5-3.5h,進一步優選為3h。
采用特定減壓蒸餾條件,有助于提高減壓蒸餾效率,快速得到產品。
本發明一種優選的具體實施方式中,在減壓蒸餾后,用脫色劑進行脫色。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述脫色劑包括活性炭。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述苯基氯硅烷包括二甲基苯基一氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷和苯基三氯硅烷中的一種或多種,優選包括甲基苯基二氯硅烷和苯基三氯硅烷中的一種或兩種,進一步優選包括苯基三氯硅烷。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述甲基氫氯硅烷包括甲基一氯硅烷、甲基二氯硅烷和二甲基一氯硅烷中的一種或多種,優選包括甲基二氯硅烷和二甲基一氯硅烷中的一種或兩種,進一步優選包括二甲基一氯硅烷。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述甲基氯硅烷包括三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷和甲基三氯硅烷中的一種或多種,優選包括二甲基二氯硅烷和甲基三氯硅烷中的一種或兩種,進一步優選包括二甲基二氯硅烷;
本發明一種優選的具體實施方式中,所述溶劑包括有機溶劑,優選包括甲苯、二甲苯和乙酸丁酯中的一種或多種,優選包括甲苯和二甲苯中的一種。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和水的摩爾比為1-10:5-50:40-90:300,優選為3-7:20-30:60-70:300,進一步優選為5:25:65:300;
本發明一種優選的具體實施方式中,所述溶劑的用量為苯基氯硅烷、甲基氫氯硅烷、甲基氯硅烷和水總質量的20%-80%,優選為20%-60%,進一步優選為20%-40%。
本發明一種優選的具體實施方式中,所述水包括去離子水、蒸餾水和超純水等。
采用特定成分及用量的反應原料,有助于得到具有特定超支化結構的超支化苯基含氫硅油,降低副反應率,充分保證后續所得超支化型有機硅流平劑的性質,促進涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
上述的一種超支化型有機硅流平劑的應用,所述超支化型有機硅流平劑用于油墨流平劑,優選用于水性油墨流平劑,進一步優選用于在堿性環境下使用的水性涂料。
所述的超支化型有機硅流平劑適用于涂料流平劑,尤其使用于包括在高溫、堿性環境的條件下使用的水性油墨流平劑,可使涂料快速流平,在具有良好的相容性、流平性的基礎上,能夠進一步提高涂料的耐高溫性和抗堿性水解能力。
實施例1
一種超支化型有機硅流平劑的制備方法,包括:
(1)超支化苯基含氫硅油的制備:
在反應器中加入去離子水,將二甲基苯基一氯硅烷、甲基一氯硅烷和三甲基氯硅烷溶于甲苯中,攪拌均勻后,均勻滴加到反應器中,其中二甲基苯基一氯硅烷、甲基一氯硅烷、三甲基氯硅烷和去離子水的摩爾比為1:5:40:300,甲苯用量為二甲基苯基一氯硅烷、甲基一氯硅烷、三甲基氯硅烷和去離子水總質量的20%,控制反應溫度為0-1℃;滴加完畢后升溫至50-52℃,再反應60min,靜置分層;靜置分層后,將油層水洗至中性,在1kPa、50-52℃下減壓蒸餾2h,得到超支化苯基含氫硅油;
(2)超支化型有機硅流平劑的制備:
在反應器中加入單烯丙基聚醚(分子量為800,型號為DE-802,生產商為杭州丹維科技有限公司),升溫至60-62℃,加入鉑催化劑(鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷的異丙醇溶液,Pt元素的質量為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.005‰),攪拌30min,再升溫至80-82℃,滴加超支化苯基含氫硅油(單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵的摩爾比為1:1,即單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油的摩爾比為1:1),攪拌反應1h,得到所述超支化型有機硅流平劑。
實施例2
一種超支化型有機硅流平劑的制備方法,包括:
(1)超支化苯基含氫硅油的制備:
在反應器中加入去離子水,將甲基苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷和二甲基二氯硅烷溶于二甲苯中,攪拌均勻后,均勻滴加到反應器中,其中甲基苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和去離子水的摩爾比為10:50:90:300,二甲苯用量為甲基苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和去離子水總質量的80%,控制反應溫度為2-3℃;滴加完畢后升溫至68-70℃,再反應120min,靜置分層;靜置分層后,將油層水洗至中性,在1.5kPa、78-80℃下減壓蒸餾4h,得到超支化苯基含氫硅油;
(2)超支化型有機硅流平劑的制備:
在反應器中加入單烯丙基聚醚(分子量為800,型號為DE-802,生產商為杭州丹維科技有限公司),升溫至78-80℃,加入鉑催化劑(鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷的異丙醇溶液,Pt元素的質量為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.030‰),攪拌60min,再升溫至118-120℃,滴加超支化苯基含氫硅油(單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵的摩爾比為1.4:1,即單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油的摩爾比為1.4:1),攪拌反應12h,得到所述超支化型有機硅流平劑。
實施例3
一種超支化型有機硅流平劑的制備方法,包括:
(1)超支化苯基含氫硅油的制備:
在反應器中加入去離子水,將甲基苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷和二甲基二氯硅烷溶于乙酸丁酯中,攪拌均勻后,均勻滴加到反應器中,其中甲基苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和去離子水的摩爾比為3:20:60:300,乙酸丁酯用量為甲基苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和去離子水總質量的40%,控制反應溫度為3-4℃;滴加完畢后升溫至55-57℃,再反應80min,靜置分層;靜置分層后,將油層水洗至中性,在1.2kPa、60-62℃下減壓蒸餾2.5h,得到超支化苯基含氫硅油;
(2)超支化型有機硅流平劑的制備:
在反應器中加入單烯丙基聚醚(分子量為1500,型號為DE1502,生產商為杭州丹維科技有限公司),升溫至65-67℃,加入鉑催化劑(鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷的異丙醇溶液,Pt元素的質量為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.025‰),攪拌40min,再升溫至90-92℃,滴加超支化苯基含氫硅油(單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵的摩爾比為1.1:1,即單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油的摩爾比為1.1:1),攪拌反應4h,得到所述超支化型有機硅流平劑。
實施例4
一種超支化型有機硅流平劑的制備方法,包括:
(1)超支化苯基含氫硅油的制備:
在反應器中加入去離子水,將苯基三氯硅烷、二甲基一氯硅烷和甲基三氯硅烷溶于甲苯中,攪拌均勻后,均勻滴加到反應器中,其中苯基三氯硅烷、二甲基一氯硅烷、甲基三氯硅烷和去離子水的摩爾比為7:30:70:300,甲苯用量為苯基三氯硅烷、二甲基一氯硅烷、甲基三氯硅烷和去離子水總質量的60%,控制反應溫度為4-5℃;滴加完畢后升溫至63-65℃,再反應100min,靜置分層;靜置分層后,將油層水洗至中性,在1.4kPa、68-70℃下減壓蒸餾3.5h,加入活性炭脫色,過濾,得到超支化苯基含氫硅油;
(2)超支化型有機硅流平劑的制備:
在反應器中加入單烯丙基聚醚(分子量為1500,型號為DE1502,生產商為杭州丹維科技有限公司),升溫至73-75℃,加入鉑催化劑(鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷的異丙醇溶液,Pt元素的質量為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.020‰),攪拌40-50min,再升溫至108-110℃,滴加超支化苯基含氫硅油(單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵的摩爾比為1.3:1,即單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油的摩爾比為1.3:1),攪拌反應8h,得到所述超支化型有機硅流平劑。
實施例5
一種超支化型有機硅流平劑的制備方法,包括:
(1)超支化苯基含氫硅油的制備:
在反應器中加入去離子水,將苯基三氯硅烷、二甲基一氯硅烷和甲基三氯硅烷溶于二甲苯中,攪拌均勻后,均勻滴加到反應器中,其中苯基三氯硅烷、二甲基一氯硅烷、甲基三氯硅烷和去離子水的摩爾比為5:25:65:300,二甲苯用量為苯基三氯硅烷、二甲基一氯硅烷、甲基三氯硅烷和去離子水總質量的50%,控制反應溫度為4-5℃;滴加完畢后升溫至68-72℃,再反應90min,靜置分層;靜置分層后,將油層水洗至中性,在1.3kPa、63-65℃下減壓蒸餾3h,加入活性炭脫色,過濾,得到超支化苯基含氫硅油;
(2)超支化型有機硅流平劑的制備:
在反應器中加入單烯丙基聚醚(分子量為1500,型號為DE1502,生產商為杭州丹維科技有限公司),升溫至68-72℃,加入鉑催化劑(鉑(0)-二乙烯四甲基二硅氧烷的異丙醇溶液,Pt元素的質量為單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油總質量的0.010‰),攪拌45min,再升溫至98-102℃,滴加超支化苯基含氫硅油(單烯丙基聚醚中的不飽和雙鍵與超支化苯基含氫硅油中的氫鍵的摩爾比為1.2:1,即單烯丙基聚醚與超支化苯基含氫硅油的摩爾比為1.2:1),攪拌反應6h,得到所述超支化型有機硅流平劑。
對本發明各實施例所制備的超支化苯基含氫硅油和超支化型有機硅流平劑進行檢測,結果如下:
表1 本發明超支化苯基含氫硅油和超支化型有機硅流平劑檢測結果
取1g本發明超支化型有機硅流平劑放在自然通風熱老化箱中,在300℃老化150h后,加入到99g水性涂料(納米改性內墻漆YMT-268,生產商為優美特(北京)環境材料科技股份公司)中,混勻后涂板,然后進行檢測,對比例為沒有添加本發明超支化型有機硅流平劑的水性涂料直接涂板,結果如下:
表2 本發明超支化型有機硅流平劑涂板檢測結果
通過表1和表2可以看出,采用本發明方法能夠得到均勻的黃色透明超支化型有機硅流平劑產品,并且超支化苯基含氫硅油和超支化型有機硅流平劑的收率高,適于在實際生產中推廣,超支化苯基含氫硅油的粘度適中,易于進行進一步反應,能夠充分保證反應效率;添加本發明超支化型有機硅流平劑的水性涂料涂膜摩擦系數<0.18ud,能夠降低水性涂料本身的摩擦系數,爽滑性更佳;即使在長時間老化后,添加本發明超支化型有機硅流平劑的水性涂料涂膜不產生縮孔和亮斑,有效改善了水性涂料的流平性;此外,本發明超支化型有機硅流平劑還具有良好的相容性、耐高溫性和抗堿性水解能力。
本發明超支化型有機硅流平劑可在0-80℃下進行長期使用,優選在40-70℃下進行使用,優選在pH=7-11的環境下進行使用,使用量為涂料配方原料總質量的0.2%-1.0%,在300攝氏度長時間(200h)老化后仍然可以正常使用。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明,然而應意識到,以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案,而非對其限制;本領域的普通技術人員應當理解:在不背離本發明的精神和范圍的情況下,可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍;因此,這意味著在所附權利要求中包括屬于本發明范圍內的所有這些替換和修改。