1.本发明涉及有机硅氧烷涂料的制备领域，尤其涉及一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法。
背景技术：
2.有机硅树脂是一种高分子量、三维交联的高分子化合物，其基本结构是由硅原子和氧原子组成主链。采用有机硅树脂制备的涂料具有优良的耐候性、耐热性、防水性、化学性质稳定、电气绝缘性等。
3.目前水性有机硅涂料制备，通常是在表面活性剂体系中，采用有机硅氧烷单体水解聚合制备，所得的有机硅涂料，包含有表面活性剂体系，由此所得到的涂层耐水性受到影响。
技术实现要素：
4.本发明为解决上述技术问题而提出的一种不需要表面活性剂，采用一种在水中可分散的锂皂石，其带正电的边缘与有机硅结合，锂皂石面上依然带有负电，从而使形成的有机硅可以稳定分散于水中，不仅绿色环保，具有较长的保质期，而提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
7.s1、称取一定比例的含双键的有机硅烷偶联剂和锂皂石；
8.s2、在30-60℃温度条件下，将有机硅烷偶联剂与锂皂石加入处于搅拌条件下的水中，用amp-95调节该混合体系ph至7.5-9.5；
9.s3、对s2中的混合体系继续搅拌，使其混合均匀，待混合均匀后继续搅拌一定时间；
10.s4、待s3中搅拌一定时间后，向此体系中缓慢滴加氧化还原自由基引发剂，引发体系中硅烷偶联剂的双键聚合；
11.s5、滴加完引发剂后，继续搅拌反应一定时间，停止反应，此混合体系即为水性有机硅树脂涂料。
12.优选地，所述s1中的有机硅偶联剂可选用乙烯基三甲氧基硅氧烷、乙烯基甲基二甲氧基硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷、乙烯基甲基二乙氧基硅氧烷，以及其它含乙烯基的硅烷偶联剂。
13.优选地，所述s4中的氧化还原自由基引发剂可选用过氧化氢/酒石酸、叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠、过氧化氢//雕白粉、叔丁基过氧化氢/雕白粉或过硫酸钾/亚硫酸氢钠。
14.优选地，所述s1中硅烷偶联剂和锂皂石的重量比例为10：(1-3)。
15.优选地，所述s2中硅烷偶联剂和锂皂石总重量与水的比例为(1-3)：10。
16.优选地，所述s4中氧化还原自由基引发剂与硅烷偶联剂重量比例为(0.1-0.8)：
100。
17.与现有技术相比，本发明提供了一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法，具备以下有益效果：
18.1.本发明的有益效果是：
19.本发明的目的是为了解决上述技术问题而提出不用表面活性剂，采用一种在水中可分散的锂皂石作为分散介质。锂皂石的化学结构通式为m
x
[li
x
mg
6-x
si8o
20
(oh)
yf4-y
](m＝na、li等)，是一种无机硅酸盐层状纳米矿物材料。其由硅-氧四面体和镁-氧八面体在竖直方向上以2：1的周期性排列堆积而成，其分子结构如图1所示。硅-氧四面体由一个si原子与四个o原子连接构成，si原子在四面体的中心，四个o原子在四面体的四个顶角处；镁-氧八面体中，镁原子位于八面体的中心，八面体顶点的氧原子还与相邻的镁原子组成另外的八面体。其中镁-氧八面体片层中正二价的镁离子被正一价的锂离子取代，导致层面带负电，层间吸附相应数量的阳离子如钠离子维持电中性。
[0020]
在水溶液中经过搅拌作用，锂皂石片层结构的层间吸附阳离子发生水合作用，体积增大，发生剥片式溶解。片层边缘由于mg-oh的质子化，带有少量的正电荷。在水中，当锂皂石达到一定浓度时，纳米片层的正电边缘和负电表面相互吸引，可形成“卡房子”的结构，形成含有大量水网络结构的触变性凝胶，整个过程如图2所示。
[0021]
本技术利用在水中锂皂石分散形成的面上带负电，边缘带正电的片层结构，通过加入含乙烯基的有机硅烷偶联剂，首先通过有机硅烷偶联剂的硅氧烷水解形成硅醇，其可以与片状锂皂石带正电边缘结合，如图3所示。片状锂皂石面上依然带有负电荷，从而避免单纯锂皂石片状形成“卡房子”的凝聚结构，而且由于面上仍然带有负电，避免沉聚。随后引发乙烯基聚合得到高分子的有机硅树脂涂料。在此聚合物中，由于片状的锂皂石面上依然带有负电，从而使形成的聚合有机硅可以稳定分散于水中，不仅绿色环保，具有较长的保质期。
附图说明
[0022]
图1为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的锂皂石的层状结构示意图；
[0023]
图2为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的锂皂石在水中分散过程图；
[0024]
图3为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的有机硅与锂皂石的结合示意图；
[0025]
图4为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的实施例一固化涂层水滴图；
[0026]
图5为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的普通硅丙乳液固化涂层水滴图；
[0027]
图6为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的实施例二固化涂层水滴图；
[0028]
图7为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的实施例三固化涂层水滴图；
[0029]
图8为本发明提出的一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法的实施例四固化涂层水滴图。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0031]
实施例一：
[0032]
本发明提出一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法，具体的步骤如下：
[0033]
①
称取10g乙烯基三甲氧基硅烷和1.5g锂皂石。
[0034]
②
在温度50℃的条件下，将上述两者加入搅拌中的100g水中，搅拌速度设置300r/min，搅拌均匀，滴加amp-95调节ph为9左右，继续搅拌5小时。
[0035]
③
称取0.009g叔丁基过氧化氢与0.006g雕白粉，分别用少量水溶解，分别慢慢滴加到上述混合体系中，滴加完毕，继续搅拌反应3小时。
[0036]
④
反应结束后，倒出产品，所得均相混合物即为水性有机硅树脂涂料。
[0037]
将此有机硅树脂涂料直接涂抹在干净的不锈钢片上，室温固化12小时后，所得涂层透明度好，硬度约为3h，附着力约为2级，在水中浸泡18小时未出现异样。
[0038]
相较于普通硅丙乳液其疏水性明显增强，图4为此固化涂层滴水照片，图5为普通硅丙乳液固化层滴水照片。在此涂层上水滴难以铺开，接触角大约126
°
左右，属于不润湿状态，而普通硅丙乳液固化层水滴接触角大约69
°
左右，属于润湿状态。
[0039]
实施例二：
[0040]
本发明提出一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法，具体的步骤如下：
[0041]
①
称取15g乙烯基甲基二甲氧基硅烷和1.5g锂皂石。
[0042]
②
在60℃条件下，将上述两者加入搅拌中的100g水中，搅拌速度设置300r/min，搅拌均匀，滴加amp-95调节ph为8.5左右，继续搅拌5小时。
[0043]
③
称取0.009g叔丁基过氧化氢与0.006g雕白粉，分别用少量水溶解，分别慢慢滴加到上述混合体系中，滴加完毕，继续搅拌反应3小时。
[0044]
④
反应结束后，倒出产品，所得均相混合物即为水性有机硅树脂涂料。
[0045]
将此有机硅树脂涂料直接涂抹在干净的不锈钢片上，室温固化12小时后，所得涂层透明度好，硬度约为3h，附着力约为3级，在水中浸泡24小时未出现异样。图6为此固化涂层滴水照片，在此涂层上水滴难以铺开，接触角大约136
°
左右，属于不润湿状态。
[0046]
实施例三：
[0047]
本发明提出一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法，具体的步骤如下：
[0048]
①
称取10g乙烯基三甲氧基硅烷和2g锂皂石。
[0049]
②
在45℃条件下，将上述两者加入搅拌中的100g水中，搅拌速度设置300r/min，搅拌均匀，滴加amp-95调节ph为9左右，继续搅拌5小时。
[0050]
③
称取0.009g叔丁基过氧化氢与0.006g雕白粉，分别用少量水溶解，分别慢慢滴
加到上述混合体系中，滴加完毕，继续搅拌反应3小时。
[0051]
④
反应结束后，倒出产品，所得均相混合物即为水性有机硅树脂涂料。
[0052]
将此有机硅树脂涂料直接涂抹在干净的不锈钢片上，室温固化12小时后，所得涂层透明度好，硬度约为4h，附着力约为2级，在水中浸泡18小时未出现异样。图7为此固化涂层滴水照片，在此涂层上水滴难以铺开，接触角大约118
°
左右，属于不润湿状态。
[0053]
实施例四：
[0054]
本发明提出一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法，具体的步骤如下：
[0055]
①
称取10g乙烯基甲基二甲氧基硅烷和2.5g锂皂石。
[0056]
②
在50℃条件下，将上述两者加入搅拌中的100g水中，搅拌速度设置300r/min，搅拌均匀，滴加amp-95调节ph为8.5左右，继续搅拌5小时。
[0057]
③
称取0.009g叔丁基过氧化氢与0.006g雕白粉，分别用少量水溶解，分别慢慢滴加到上述混合体系中，滴加完毕，继续搅拌反应3小时。
[0058]
④
反应结束后，倒出产品，所得均相混合物即为水性有机硅树脂涂料。
[0059]
将此有机硅树脂涂料直接涂抹在干净的不锈钢片上，室温固化12小时后，所得涂层透明度好，硬度约为4h，附着力约为2级，在水中浸泡18小时未出现异样。图8为此固化涂层滴水照片，在此涂层上水滴难以铺开，接触角大约115
°
左右，属于不润湿状态。
[0060]
实施例5：
[0061]
一种有机硅氧烷复合锂皂石的水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0062]
s1、称取一定比例的含双键的有机硅烷偶联剂和锂皂石；
[0063]
s2、在30-60℃温度条件下，将有机硅烷偶联剂与锂皂石加入处于搅拌条件下的水中，用amp-95调节该混合体系ph至7.5-9.5；
[0064]
s3、对s2中的混合体系继续搅拌，使其混合均匀，待混合均匀后继续搅拌一定时间；
[0065]
s4、待s3中搅拌一定时间后，向此体系中缓慢滴加氧化还原自由基引发剂，引发体系中硅烷偶联剂的双键聚合；
[0066]
s5、滴加完引发剂后，继续搅拌反应一定时间，停止反应，此混合体系即为水性有机硅树脂涂料。
[0067]
进一步，优选地，所述s1中的有机硅偶联剂可选用乙烯基三甲氧基硅氧烷、乙烯基甲基二甲氧基硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷、乙烯基甲基二乙氧基硅氧烷，以及其它含乙烯基的硅烷偶联剂。
[0068]
进一步，优选地，所述s4中的氧化还原自由基引发剂可选用过氧化氢/酒石酸、叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠、过氧化氢//雕白粉、叔丁基过氧化氢/雕白粉或过硫酸钾/亚硫酸氢钠。
[0069]
进一步，优选地，所述s1中硅烷偶联剂和锂皂石的重量比例为10：(1-3)。
[0070]
进一步，优选地，所述s2中硅烷偶联剂和锂皂石总重量与水的比例为(1-3)：10。
[0071]
进一步，优选地，所述s4中氧化还原自由基引发剂与硅烷偶联剂重量比例为(0.1-0.8)：100。
[0072]
本发明公开了一种通过含双键的硅烷偶联剂复合锂皂石的的水性有机硅树脂涂
料的制备方法。先通过硅氧烷偶联剂水解生成硅醇与分散的片状锂皂石边缘羟基复合。随后向体系中慢慢滴加引发自由基反应的氧化还原引发剂，引发硅氧烷乙烯基聚合，从而得到复合锂皂石的硅氧烷聚合物树脂涂料。
[0073]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。