二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法技术领域
本发明涉及聚氨酯工业领域，具体涉及二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液的制备方
法。
背景技术
聚丙烯酸酯乳液材料具有很多优异的性能，如价格低廉、可塑性强，几乎没有挥发
性气体(VOC)以及优异的耐候性等，但其疏水性能不好、抗水性能较弱、力学性能一般、耐热
性能不佳等缺点限制了其更广泛的应用。因此，提高聚丙烯酸酯材料的疏水性能、力学性能
和热性能成为该领域的研究热点。
将聚丙烯酸酯乳液与纳米无机粒子复合，利用纳米无机粒子的特殊性质可改善聚
丙烯酸酯乳液成膜后的机械性能和热性能，其中，将纳米二氧化硅，加入到聚丙烯酸酯乳液
是一种有效的改性方法。然而，纳米二氧化硅与丙烯酸酯乳液直接混合时分散难度较大，容
易絮凝甚至沉淀，常用的改进方法是利用硅烷偶联剂来预处理纳米二氧化硅，但成本较高，
且纳米二氧化硅团聚的问题依然存在。
研究发现，硅溶胶可以较容易和聚合物形成有机／无机复合材料，且可达到较高的
含量。应用于复合乳液领域的硅溶胶一般利用正硅酸乙酯(TEOS)来制备，采用成本更低、水
解速度更快的正硅酸甲酯(TMOs)制备硅溶胶并用于复合材料领域的报道却很少。
发明内容
本发明目的在于提供一种操作简单，方便加工，且随复合乳液膜的拉伸强度和断
裂伸长率都有所提升，而吸水率下降，提升了复合乳液膜的热稳定性能的二氧化硅、聚丙烯
酸酯复合乳液的制备方法。
本发明二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括以下步骤：
第一步，硅溶胶的制备
将100mL的正硅酸甲酯加入到三口烧瓶，室温搅拌下将1：1的氢氧化铵溶液与水混合
后，经3h缓慢滴加进烧瓶内，持续搅拌3h，获得固含量为30％的甲醇硅溶胶，再经过蒸馏水
交换出甲醇，获得固含量为25-30wt％的硅溶胶；
第二步，半连续原位乳液聚合法制备二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液
将十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚十氧乙烯醚、硅溶胶、200mL去离子水、8 g甲基丙烯酸
甲酯和8g N-丙烯酸丁酯分别加入装有机械搅拌器、温度计和回流冷凝器的500mL四口烧瓶
中，常温下搅拌1h，升温至70-75度，加入溶有0.32g过硫酸铵水溶液，继续搅拌反应0.5h，在
随后的2 h内滴加完129甲基丙烯酸甲酯和12gN-丙烯酸丁酯混合液，继续保温反应1 h后自
然冷却至室温后过滤得到复合乳液。
优选地，1：1的氢氧化铵溶液的体积为5mL，与1：1的氢氧化铵溶液混合的水的体积
为60mL。
优选地，第二步中搅拌的速度为400转／min。
本发明操作简单，方便加工，且随复合乳液膜的拉伸强度和断裂伸长率都有所提
升，而吸水率下降，提升了复合乳液膜的热稳定性能。
具体实施方式
实施例一：
本发明二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括以下步骤：
第一步，硅溶胶的制备
将100mL的正硅酸甲酯加入到三口烧瓶，室温搅拌下将1：1的氢氧化铵溶液与水混合
后，经3h缓慢滴加进烧瓶内，持续搅拌3h，获得固含量为30％的甲醇硅溶胶，再经过蒸馏水
交换出甲醇，获得固含量为25-30wt％的硅溶胶；
第二步，半连续原位乳液聚合法制备二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液
将十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚十氧乙烯醚、硅溶胶、200mL去离子水、8 g甲基丙烯酸
甲酯和8g N-丙烯酸丁酯分别加入装有机械搅拌器、温度计和回流冷凝器的500mL四口烧瓶
中，常温下搅拌1h，升温至70-75度，加入溶有0.32g过硫酸铵水溶液，继续搅拌反应0.5h，在
随后的2 h内滴加完129甲基丙烯酸甲酯和12gN-丙烯酸丁酯混合液，继续保温反应1 h后自
然冷却至室温后过滤得到复合乳液。
实施例二：
本发明二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括以下步骤：
第一步，硅溶胶的制备
将100mL的正硅酸甲酯加入到三口烧瓶，室温搅拌下将1：1的氢氧化铵溶液与水混合
后，经3h缓慢滴加进烧瓶内，持续搅拌3h，获得固含量为30％的甲醇硅溶胶，再经过蒸馏水
交换出甲醇，获得固含量为25-30wt％的硅溶胶；
第二步，半连续原位乳液聚合法制备二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液
将十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚十氧乙烯醚、硅溶胶、200mL去离子水、8 g甲基丙烯酸
甲酯和8g N-丙烯酸丁酯分别加入装有机械搅拌器、温度计和回流冷凝器的500mL四口烧瓶
中，常温下搅拌1h，升温至70-75度，加入溶有0.32g过硫酸铵水溶液，继续搅拌反应0.5h，在
随后的2 h内滴加完129甲基丙烯酸甲酯和12gN-丙烯酸丁酯混合液，继续保温反应1 h后自
然冷却至室温后过滤得到复合乳液。
1：1的氢氧化铵溶液的体积为5mL，与1：1的氢氧化铵溶液混合的水的体积为60mL。
实施例三：
本发明二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括以下步骤：
第一步，硅溶胶的制备
将100mL的正硅酸甲酯加入到三口烧瓶，室温搅拌下将1：1的氢氧化铵溶液与水混合
后，经3h缓慢滴加进烧瓶内，持续搅拌3h，获得固含量为30％的甲醇硅溶胶，再经过蒸馏水
交换出甲醇，获得固含量为25-30wt％的硅溶胶；
第二步，半连续原位乳液聚合法制备二氧化硅、聚丙烯酸酯复合乳液
将十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚十氧乙烯醚、硅溶胶、200mL去离子水、8 g甲基丙烯酸
甲酯和8g N-丙烯酸丁酯分别加入装有机械搅拌器、温度计和回流冷凝器的500mL四口烧瓶
中，常温下搅拌1h，升温至70-75度，加入溶有0.32g过硫酸铵水溶液，继续搅拌反应0.5h，在
随后的2 h内滴加完129甲基丙烯酸甲酯和12gN-丙烯酸丁酯混合液，继续保温反应1 h后自
然冷却至室温后过滤得到复合乳液。
1：1的氢氧化铵溶液的体积为5mL，与1：1的氢氧化铵溶液混合的水的体积为60mL。
第二步中搅拌的速度为400转／min。
本发明操作简单，方便加工，且随复合乳液膜的拉伸强度和断裂伸长率都有所提
升，而吸水率下降，提升了复合乳液膜的热稳定性能。