有高分散 性、高吸附性和高耐火绝热性等特点，其原料来源广泛，便于生产，价格低廉，对人类和环境 无毒无害。但是硅溶胶与有机高分子单体的相容性较差，在硅溶胶与高分子的聚合过程中 硅溶胶易于团聚，不能形成均匀的复合材料，其耐水性和耐候性均比较差，亲水效果也不理 想。本发明采用改性硅溶胶与高分子体系聚合形成主链上含有硅溶胶的含硅高分子，然后 主链上含有硅溶胶的含硅高分子再与普通硅溶胶发生凝聚反应，从而使得制备的涂料均匀 性好，耐水性和耐候性均比较好。
[0058] 本发明提供一种超亲水涂料，其原料包括0~10重量份的硅溶胶；0. 3~15重量 份的改性硅溶胶、0. 1~35重量份的高分子单体、0. 01~1重量份的引发剂和55~90重 量份的溶剂；
[0059] 其中超亲水涂料的原料中包括两种硅溶胶，一种是普通的硅溶胶，普通的硅溶胶 的用量为〇~140重量份，另一种是改性硅溶胶，改性硅溶胶的用量为0. 3~15份。本发 明中的采用的硅溶胶可以为市售的溶剂型或水性硅溶胶，其SiO2的质量百分含量为5%~ 35%，粒径为5nm~35nm。值得说明的是该普通的硅溶胶也是制备改性硅溶胶的原料。
[0060] 上述的改性硅溶胶为接枝有烯键和磺酸基的硅溶胶。本实施例中的接枝有烯键和 磺酸基的娃溶胶的分子结构式为：
[0061] CN 105176293 A 说明书 5/22 页
[0064] 本实施例中的改性硅溶胶的表面接枝有烯键（-C = C)和磺酸基（-SO3H)，所接枝 的烯键可以参与自由基反应，接枝的烯键可以与高分子单体在引发剂的存在下发生自由基 反应和交联从而形成均一的有机-无机杂化体系；硅溶胶表面接枝的磺酸基具有很高的亲 水性，其可以保证本发明的超亲水涂料的超亲水性能。
[0065] 原料中的所述高分子单体的的分子式为：
[0067] 其中R1为H或甲基，R为羟基、羟烷基、烷酯基、磺酸基、磺酸盐基、对磺酸苯基、对 横酸盐苯基、横酸烷基、横酸盐烷基或啦略烧酬基。
[0068] 需要说明的是高分子单体可以为多种。
[0069] 原料中的所述引发剂优选为自由基引发剂，最好为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、 偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
[0070] 原料中的所述溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、四氢呋 喃、甲苯、丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、环戊酮、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、正丁 酮、4-甲基-2-戊酮、环己酮、2-庚酮、γ - 丁内酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单甲醚、乙 二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丁内酯、二甲基甲酰胺以及二甲基乙酰 胺中的至少一种。不同溶剂可以以任意体积比混合。
[0071] 本发明中采用了改性硅溶胶，由于改性硅溶胶中的烯键和磺酸基均化学接枝在无 机物硅溶胶的表面（目前的纯高分子体系的涂料中起到亲水作用的亲水基团是直接接在 高分子主链上的，这种纯高分子体系的耐水性较差），反应时改性硅溶胶与有机高分子单体 先聚合生成主链上含有娃溶胶的含娃高分子溶液，含娃高分子再与娃溶胶聚合，此时高分 子单体的主链上的硅溶胶可以与硅溶胶发生凝胶化交联反应，生成交联网络，其亲水基团 位于硅溶胶上，从而避免了亲水基团直接接在高分子主链上而造成的耐水性和耐候性较差 的问题。同时由于硅溶胶的比表面积很大，其表面含有大量的羟基，因此采用本发明的超亲 水涂料制成的涂层的材料的水接触角在8度以下。
[0072] 其中含硅高分子溶液的制备过程可以表示为：
[0074] 其中，η = 0~3, R1为H或甲基；
[0075] R为羟基、羟烷基、烷酯基、磺酸基、磺酸盐基、对磺酸苯基、对磺酸盐苯基、磺酸烷 基、横酸盐烷基或啦略烧酬基；
[0077] 较佳的，所述超亲水涂料的原料还包括0. 05~5重量份的带烯键的硅烷偶联剂， 加入带烯键的硅烷偶联剂可以进一步增强改性硅溶胶与高分子单体的交联度。
[0078] 进一步的，上述带烯键的硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯 基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷中的至少一种。
[0079] 在较佳的一个实施例中，所述高分子单体由0. 3~15重量份的带羟基的（甲基） 丙烯酸酯类高分子单体、〇. 2~12重量份的（甲基）丙烯酸酯类高分子单体、0. 1~8重量 份的带磺酸基的高分子单体和〇. 1~8重量份带吡咯烷酮的高分子单体组成。
[0080] 更有的，所述带羟基的丙烯酸酯类高分子单体为（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基） 丙烯酸羟丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯中的至少一种；
[0081] 所述（甲基）丙烯酸酯类高分子单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲 酯和2-甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正 丁酯中的至少一种；
[0082] 所述带磺酸基的高分子单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸钾、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、对苯乙烯磺酸、对 苯乙烯磺酸钠或对苯乙烯磺酸钾的至少一种；
[0083] 所述带吡咯烷酮的高分子单体为N-乙烯基吡咯烷酮，3-甲基-1-乙烯基-2-吡咯 烷酮，4-甲基-1-乙烯基-2-吡咯烷酮中的至少一种。
[0084] 较佳的，所述超亲水涂料的固含量为5~30%。
[0085] 本发明的超亲水涂料的制备方法为将0~10重量份的硅溶胶；0. 3~15重量份 的改性硅溶胶、0. 1~35重量份的高分子单体、0. 01~1重量份的引发剂、55~90重量份 的溶剂、〇~5重量份的带烯键的硅烷偶联剂和0~1重量份的（甲基）丙烯酸按一定重量 份数比混合均匀，然后在保护气氛下反应4小时~6小时后即可得到所述的超亲水涂料，反 应温度为25°C至70°C。
[0086] 上述反应过程中，其温度可以根据下述过程控制：首先升温至30°C保温1. 5小 时~2. 5小时，然后升温至45°C保温1. 5小时~2. 5小时，之后再升温至60°C保温0. 3小 时~0. 6小时后反应完成。
[0087] 其中，原料中的改性硅溶胶为接枝有烯键和磺酸基的硅溶胶，所述接枝有烯键和 磺酸基的硅溶胶的制备方法包括如下步骤：
[0088] SlOO :制备接枝有烯键的硅溶胶。
[0089] 较佳地，作为一种可实施方式，制备接枝有烯键的硅溶胶包括以下步骤：
[0090] Sl 10,取一定量的娃溶胶进行活化处理。
[0091] 由于硅溶胶在静置时容易出现团聚现象，较佳地，在使用之前，需要将硅溶胶进行 活化处理，使硅溶胶中的颗粒均匀分散，以增加后续反应的均匀性。作为一种可实施方式， 将硅溶胶在超声波中活化IOmin~60min。此外，也可采用其他方式进行活化，例如，可通过 加热或高速搅拌等方式活化硅溶胶。
[0092] 需要说明的是，本步骤中所述的硅溶胶是指未经改性的硅溶胶，通常为二氧化硅 颗粒（由SiO2分子及附着在SiOAv子表面的羟基等构成）在溶剂中的分散液，其中，溶剂 可以为去离子水、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸正丁酯和防白水中的至少 一种。
[0093] 较佳地，本步骤中，硅溶胶的固含量为5wt%~35wt%。其中，硅溶胶的固含量是 指二氧化硅颗粒在整个分散液中的质量百分含量。更佳地，该硅溶胶中二氧化硅颗粒的粒 径为纳米级，优选为5nm~100nm，更优为5nm~35nm〇
[0094] S120,用乙酸、盐酸或柠檬酸将活化后的硅溶胶的pH至调节至2~5并进行搅拌， 边搅拌边滴加含有烯键的硅烷偶联剂。
[0095] 其中，含有烯键的硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲 基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三 (β-甲氧基乙氧基）硅烷的至少一种。
[0096] 步骤S120中，采用边搅拌边滴加反应物的方式将活化后的硅溶胶与含有烯键的 硅烷偶联剂进行混合，有效防止了硅溶胶的团聚，增加了反应速率及反应均匀性；并且，采 用正滴的方式（将含有烯键的硅烷偶联剂滴加至硅溶胶中），有利于反应过程的控制，能够 保证目标反应物的生成。
[0097] 为了控制烯键的引入量，提高改性后的硅溶胶与有机高分子单体的相容性，优 选地，步骤S120中，所加入的含有烯键的硅烷偶联剂与硅溶胶的固含量的质量份数比为 0. 5~2:1，更优地，所加入的含有烯键的硅烷偶联剂与硅溶胶的固含量的质量份数比为 0· 8 ~1:1〇
[0098] 较佳地，向硅溶胶中滴加含有烯键的硅烷偶联剂时，含有烯键的硅烷偶联剂的滴 加时间控制在30min~120min之间；更佳地，含有烯键的硅烷偶联剂的滴加时间控制在 60min ~80min 之间。
[0099] 为了有效防止烯键的氧化，步骤S120在保护气氛中进行。其中，保护气氛可以为 氮气气氛、氩气气氛、氦气气氛或其他惰性气体气氛。
[0100] S130,滴加完含有烯键的硅烷偶联剂之后，继续搅拌Ih~5h，然后陈化12h~ 48h，得到接枝有烯键的硅溶胶。
[0101] 本步骤的目的为使硅溶胶与含有烯键的硅烷偶联剂充分反应，将烯键成功接枝到 硅溶胶中。较佳地，步骤130中的搅拌步骤在保护气氛中进行。
[0102] S200 :制备接枝有磺酸基的硅溶胶。
[0103] 较佳地，作为一种可实施方式，制备接枝有磺酸基硅溶胶包括以下步骤：
[0104] S210,取一定量的硅溶胶进行活化处理。其中，本步骤中的硅溶胶及具体活化过程 参见步骤S110。
[0105] S220,用乙酸、盐酸或柠檬酸将活化后的硅溶胶的pH至调节至2~5并进行搅拌， 边搅拌边滴加含有巯基的硅烷偶联剂。较优地，步骤S220在保护气氛中进行。
[0106] 其中，含有疏基的硅烷偶联剂为y _疏丙基二乙氧基硅烷、y _疏丙基二甲氧基娃 烷和γ-巯丙基三（β-甲氧基乙氧基）中的至少一种。
[0107] 步骤S220中，采用边搅拌边滴加反应物的方式将活化后的硅溶胶与含有巯基的 硅烷偶联剂混合，有效防止了硅溶胶的团聚，增加了反应速率及反应均匀性；并且，采用正 滴的方式（将含有巯基的硅烷偶联剂滴加至硅溶胶中），有利于反应过程的控制，能够保证 目标反应物的生成。
[0108] 作为优选，步骤S220中，加入的含有疏基的硅烷偶联剂与娃溶I父的固含量的质量 份数比为0. 5~2:1，更优地，加入的含有巯基的硅烷偶联剂与硅溶胶的固含量的质量份数 比为1~1. 5:1。
[0109] $父佳地，向娃溶Jj父中滴加含有疏基的硅烷偶联剂时，含有疏基的硅烷偶联剂的滴 加时间控制在30min~120mi