CN106084934A - 一种水性丙烯酸酯涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性丙烯酸酯涂料，由以下成分制成：丙烯酸丁酯、聚乙二醇、甲基丙烯酸甲酯、复配乳化剂、膨胀蛭石、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、钛酸乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、改性水滑石、活性稀释剂、消泡剂、去离子水。本发明涂料绿色无污染，能够降低常用水性丙烯酸酯涂料的硬度，提高其耐溶剂性能和降低热黏冷脆性，具有表面强度高、优良的耐腐蚀性，优异的耐污染性能以及良好的附着性、润滑性，硬度高，固化速度快、成本低、附着好和耐溶剂性优异，这些性能主要是通过本发明中合理的配方和正确的制备工艺获得的。在相同条件下使用，本发明涂料形成的涂层的寿命比一般水性丙烯酸酯涂料形成涂层的寿命要高72%。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，特别是涉及一种水性丙烯酸酯涂料。
背景技术
随着化工原材料价格的逐日增长，溶剂型涂料的价格成为制约其广泛应用的关键。相比溶剂型涂料，水性涂料由于其大大降低了有机溶剂的使用量，得到了研究者越来越多的关注。然而，在制作水性涂料的过程中往往面临原材料不容易溶解，硬度低，干燥慢，涂料光泽不好等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性丙烯酸酯涂料，通过以下技术方案实现：
一种水性丙烯酸酯涂料，按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯40、聚乙二醇20、甲基丙烯酸甲酯40、复配乳化剂2、膨胀蛭石4、改性甲基丙烯酸40、硅铝酸钠0.5、钛酸乙酯1、邻苯二甲酸二甲酯4、改性水滑石0.5、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100；
所述活性稀释剂按重量份计由以下成分制成：活性聚硅氧烷10、丙烯酸12、苄基缩水甘油醚8、辛二酸1、三丙二醇二丙烯酸酯3、烯丙基甲酚1；其制备方法为将活性聚硅氧烷、丙烯酸、苄基缩水甘油醚、辛二酸、三丙二醇二丙烯酸酯、烯丙基甲酚在12℃下进行预混合后，添加到反应釜中，将温度缓慢升高至48℃，以100r/min速度搅拌，保持10分钟后，将温度升高至62℃，以850r/min速度搅拌30分钟，再将温度降低至室温，以250r/min速度搅拌10分钟后，即可；
所述复配乳化剂按重量份计由以下成分制成：马来酸酐单酯硫酸钠4、丙二醇酯3、十二烷基磺酸钠1、醋酸乙烯酯2；其制备方法为：将马来酸酐单酯硫酸钠、丙二醇酯、十二烷基磺酸钠、醋酸乙烯酯在8-10℃下均匀混合后，添加到反应釜中，然后将温度调节到32℃，以100r/min速度搅拌10分钟，再将温度调节到60℃，以900r/min速度搅拌30分钟后，冷却至温室后，以320r/mi速度搅拌10分钟，静置4小时，即可；
所述消泡剂为有机硅消泡剂与聚醚消泡剂按3:1质量比例复配而成；
所述改性水滑石制备方法为：向水滑石中添加其质量1%的高岭土，混合均匀后，将混合物添加到质量浓度为1.58%的丙三醇溶液中，然后进行研磨45分钟，过滤，干燥，即可；
所述改性甲基丙烯酸由水性丙烯酸酯和改性剂按100:1的质量比例制成，将水性丙烯酸酯和改性剂进行共混，共混温度为117℃，共混时间25min，转速90r/min，自然冷却至室温，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：二羟甲基丙酸3、纳米二氧化钛1、直链氨基硅油2；其制备方法为：将二羟甲基丙酸、纳米二氧化钛、直链氨基硅油依次添加到反应釜中在1.0-1.2MPa的压力、60-62℃下，以450r/min速度间歇搅拌，间歇时间为2分钟，单次搅拌持续时间为6分钟。
一种水性丙烯酸酯涂料的制作方法，包括：
1）将丙烯酸丁酯、聚乙二醇、膨胀蛭石、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、去离子水进行混合，混合均匀后，添加复配乳化剂进行复合乳化，并且加热至80℃时，添加经过甲基丙烯酸甲酯，混合均匀后，进行以120r/min速度搅拌10分钟，然后，静置1小时；
2）在快速分散机中添加1）中的所得原料，15分钟后，再添加改性水滑石、活性稀释剂，将温度调节到42℃，以300r/min转速搅拌，15分钟后，添加经过消泡剂，将温度调节到48℃，以450r/min转速搅拌，再过15分钟，添加钛酸乙酯，将温度调节到52℃，以550r/min转速搅拌15分钟，冷却至室温，再以1500r/min速度搅拌30分钟后，静置即可。
常用水性丙烯酸酯涂料存在硬度大、耐溶剂性能差和热黏冷脆的问题，本发明探讨了本发明中的各原材料对温度的敏感性，固化膜的热性能、表面形貌及物理机械性能；通过添加本发明配置的活性稀释剂，能够使得反应热降低，涂料保存期延长，有利于加快涂料的固化，提高其力学强度。研究了添加不同用量活性稀释剂对涂料体系的粘度、储存稳定性、固化物力学性能以及固化速度的都有不同的影响，结果表明：随着本发明活性稀释剂添加量的增大，体系的粘度显著降低，冲击强度明显提高，介质损耗呈上升趋势，储存稳定性逐渐降低，固化速度降低，当本发明活性稀释剂的添加量为10份时，涂料各方面综合性能达到最佳。
本发明通过大量实验研究制备的改性甲基丙烯酸，配合丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的协同作用，能够降低常用水性丙烯酸酯涂料的硬度，提高其耐溶剂性能和降低热黏冷脆性，并且能够有提高涂料的固化速度，具有良好的储存稳定性，通过配合添加膨胀蛭石和改性水滑石的协同作用，能够使得本发明涂料形成的涂层固化时间降低52%，并且，本发明涂料形成的涂层的收缩率降低为普通水性丙烯酸酯涂料形成涂层的收缩率的五分之一，可提高涂层涂层附着力，使得涂层与基体结合更加的紧密，提高其氧阻隔性，再配合本发明中添加的硅铝酸钠、钛酸乙酯、邻苯二甲酸二甲酯的协同作用使得本发明涂料形成的涂层的附着力和韧性分别提高了34%与42%。
本发明通过大量实验研究制备的复配乳化剂，能够提高涂料的化学稳定性及贮存稳定性，使得涂料长时间保存下，不会发生沉淀，极大的提高了涂料的经济效益，避免了大量生产导致长期储存失效的浪费。
本发明的有益效果是：本发明涂料绿色无污染，能够降低常用水性丙烯酸酯涂料的硬度，提高其耐溶剂性能和降低热黏冷脆性，具有表面强度高、优良的耐腐蚀性，优异的耐污染性能以及良好的附着性、润滑性，硬度高、耐划伤、耐盐雾、耐酸碱、光泽度高，固化速度快、成本低、附着好和耐溶剂性优异，这些性能主要是通过本发明中合理的配方和正确的制备工艺获得的。在相同条件下使用，本发明涂料形成的涂层的寿命比一般水性丙烯酸酯涂料形成涂层的寿命要高72%。
具体实施方式
一种水性丙烯酸酯涂料，按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯40、聚乙二醇20、甲基丙烯酸甲酯40、复配乳化剂2、膨胀蛭石4、改性甲基丙烯酸40、硅铝酸钠0.5、钛酸乙酯1、邻苯二甲酸二甲酯4、改性水滑石0.5、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100；
所述活性稀释剂按重量份计由以下成分制成：活性聚硅氧烷10、丙烯酸12、苄基缩水甘油醚8、辛二酸1、三丙二醇二丙烯酸酯3、烯丙基甲酚1；其制备方法为将活性聚硅氧烷、丙烯酸、苄基缩水甘油醚、辛二酸、三丙二醇二丙烯酸酯、烯丙基甲酚在12℃下进行预混合后，添加到反应釜中，将温度缓慢升高至48℃，以100r/min速度搅拌，保持10分钟后，将温度升高至62℃，以850r/min速度搅拌30分钟，再将温度降低至室温，以250r/min速度搅拌10分钟后，即可；
所述复配乳化剂按重量份计由以下成分制成：马来酸酐单酯硫酸钠4、丙二醇酯3、十二烷基磺酸钠1、醋酸乙烯酯2；其制备方法为：将马来酸酐单酯硫酸钠、丙二醇酯、十二烷基磺酸钠、醋酸乙烯酯在8-10℃下均匀混合后，添加到反应釜中，然后将温度调节到32℃，以100r/min速度搅拌10分钟，再将温度调节到60℃，以900r/min速度搅拌30分钟后，冷却至温室后，以320r/mi速度搅拌10分钟，静置4小时，即可；
所述消泡剂为有机硅消泡剂与聚醚消泡剂按3:1质量比例复配而成；
所述改性水滑石制备方法为：向水滑石中添加其质量1%的高岭土，混合均匀后，将混合物添加到质量浓度为1.58%的丙三醇溶液中，然后进行研磨45分钟，过滤，干燥，即可；
所述改性甲基丙烯酸由水性丙烯酸酯和改性剂按100:1的质量比例制成，将水性丙烯酸酯和改性剂进行共混，共混温度为117℃，共混时间25min，转速90r/min，自然冷却至室温，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：二羟甲基丙酸3、纳米二氧化钛1、直链氨基硅油2；其制备方法为：将二羟甲基丙酸、纳米二氧化钛、直链氨基硅油依次添加到反应釜中在1.0-1.2MPa的压力、60-62℃下，以450r/min速度间歇搅拌，间歇时间为2分钟，单次搅拌持续时间为6分钟。
一种水性丙烯酸酯涂料的制作方法，包括：
1）将丙烯酸丁酯、聚乙二醇、膨胀蛭石、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、去离子水进行混合，混合均匀后，添加复配乳化剂进行复合乳化，并且加热至80℃时，添加经过甲基丙烯酸甲酯，混合均匀后，进行以120r/min速度搅拌10分钟，然后，静置1小时；
2）在快速分散机中添加1）中的所得原料，15分钟后，再添加改性水滑石、活性稀释剂，将温度调节到42℃，以300r/min转速搅拌，15分钟后，添加经过消泡剂，将温度调节到48℃，以450r/min转速搅拌，再过15分钟，添加钛酸乙酯，将温度调节到52℃，以550r/min转速搅拌15分钟，冷却至室温，再以1500r/min速度搅拌30分钟后，静置即可。
本发明涂料与对比例涂料性能对比：
| 粘度(23±1℃粘度计，S) | 耐高温（130℃） | 耐油 (90# 汽油，56h) | 耐水性 (29±1℃ 240h) | 耐人工气候老化性（GB/T9755-2001) | |
| 本发明涂料 | 78 | ≥524h | 不起泡，不脱落 | 不起泡，不脱落 | ≥1260h |
| 对比例1 | 97 | ≥312h | 起泡，不脱落 | 起泡，脱落 | ≥660h |
| 对比例2 | 84 | ≥474h | 起泡，脱落 | 起泡，脱落 | ≥870h |
| 对比例3 | 83 | ≥470h | 不起泡，不脱落 | 不起泡，不脱落 | ≥930h |
表1
对比例1：按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯40、聚乙二醇20、甲基丙烯酸甲酯40、复配乳化剂2、膨胀蛭石4、水性甲基丙烯酸40、硅铝酸钠0.5、钛酸乙酯1、邻苯二甲酸二甲酯4、改性水滑石0.5、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100；除只采用普通甲基丙烯酸外，其它材料处理方法与制备方法与本发明相同；
对比例2：按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯40、聚乙二醇20、甲基丙烯酸甲酯40、复配乳化剂2、膨胀蛭石8、改性甲基丙烯酸40、硅铝酸钠0.5、钛酸乙酯1、邻苯二甲酸二甲酯4、改性水滑石4、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100；只增加膨胀蛭石和改性水滑石的量，其它材料处理方法与制备方法与本发明相同；
对比例3：按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯40、聚乙二醇20、甲基丙烯酸甲酯40、复配乳化剂2、膨胀蛭石4、改性甲基丙烯酸40、硅铝酸钠0.5、钛酸乙酯1、邻苯二甲酸二甲酯4、改性水滑石0.5、活性稀释剂14、消泡剂0.8、去离子水100；只增加活性稀释剂的量，其它材料处理方法与制备方法与本发明相同。
通过表1可以看出，采用本发明改性甲基丙烯酸与普通水性丙烯酸酯制备的涂料性能差异较大，增加本发明中膨胀蛭石与改性水滑石的量也会降低涂料的性能，增加活性稀释剂同样会降低涂料的性能。
Claims (2)
1.一种水性丙烯酸酯涂料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯40、聚乙二醇20、甲基丙烯酸甲酯40、复配乳化剂2、膨胀蛭石4、改性甲基丙烯酸40、硅铝酸钠0.5、钛酸乙酯1、邻苯二甲酸二甲酯4、改性水滑石0.5、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100；
所述活性稀释剂按重量份计由以下成分制成：活性聚硅氧烷10、丙烯酸12、苄基缩水甘油醚8、辛二酸1、三丙二醇二丙烯酸酯3、烯丙基甲酚1；其制备方法为将活性聚硅氧烷、丙烯酸、苄基缩水甘油醚、辛二酸、三丙二醇二丙烯酸酯、烯丙基甲酚在12℃下进行预混合后，添加到反应釜中，将温度缓慢升高至48℃，以100r/min速度搅拌，保持10分钟后，将温度升高至62℃，以850r/min速度搅拌30分钟，再将温度降低至室温，以250r/min速度搅拌10分钟后，即可；
所述复配乳化剂按重量份计由以下成分制成：马来酸酐单酯硫酸钠4、丙二醇酯3、十二烷基磺酸钠1、醋酸乙烯酯2；其制备方法为：将马来酸酐单酯硫酸钠、丙二醇酯、十二烷基磺酸钠、醋酸乙烯酯在8-10℃下均匀混合后，添加到反应釜中，然后将温度调节到32℃，以100r/min速度搅拌10分钟，再将温度调节到60℃，以900r/min速度搅拌30分钟后，冷却至温室后，以320r/mi速度搅拌10分钟，静置4小时，即可；
所述消泡剂为有机硅消泡剂与聚醚消泡剂按3:1质量比例复配而成；
所述改性水滑石制备方法为：向水滑石中添加其质量1%的高岭土，混合均匀后，将混合物添加到质量浓度为1.58%的丙三醇溶液中，然后进行研磨45分钟，过滤，干燥，即可；
所述改性甲基丙烯酸由水性丙烯酸酯和改性剂按100:1的质量比例制成，将水性丙烯酸酯和改性剂进行共混，共混温度为117℃，共混时间25min，转速90r/min，自然冷却至室温，即可；所述改性剂按重量份计由以下成分制成：二羟甲基丙酸3、纳米二氧化钛1、直链氨基硅油2；其制备方法为：将二羟甲基丙酸、纳米二氧化钛、直链氨基硅油依次添加到反应釜中在1.0-1.2MPa的压力、60-62℃下，以450r/min速度间歇搅拌，间歇时间为2分钟，单次搅拌持续时间为6分钟。
2.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸酯涂料的制作方法，其特征在于，包括：
1）将丙烯酸丁酯、聚乙二醇、膨胀蛭石、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、去离子水进行混合，混合均匀后，添加复配乳化剂进行复合乳化，并且加热至80℃时，添加经过甲基丙烯酸甲酯，混合均匀后，进行以120r/min速度搅拌10分钟，然后，静置1小时；
2）在快速分散机中添加1）中的所得原料，15分钟后，再添加改性水滑石、活性稀释剂，将温度调节到42℃，以300r/min转速搅拌，15分钟后，添加经过消泡剂，将温度调节到48℃，以450r/min转速搅拌，再过15分钟，添加钛酸乙酯，将温度调节到52℃，以550r/min转速搅拌15分钟，冷却至室温，再以1500r/min速度搅拌30分钟后，静置即可。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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