CN111909575A - 一种可形成弹性涂层的涂料及其制备方法 - Google Patents

一种可形成弹性涂层的涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料领域，公开了一种可形成弹性涂层的涂料及其制备方法，该涂料包括以下组分：树脂乳液、发泡粉；所述发泡粉是具有核壳结构的塑料颗粒；该涂料还包括助剂、填料或溶剂中的至少一种。本发明在树脂乳液中加入发泡粉，使得制得的涂料经固化后形成的涂层具有良好的弹性，具有高仿皮质的效果。这样形成的涂层无需经过化学反应来发泡形成，相对于现有技术中利用聚氨酯发泡技术制得的涂层具有更好的均一性和弹性。

Description

一种可形成弹性涂层的涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，特别涉及一种可形成弹性涂层的涂料及其制备方法。
背景技术
传统的具有弹性的涂层通常采用聚氨酯发泡技术制得，但是聚氨酯发泡过程是一种化学过程，发泡过程不稳定，发泡厚度不均匀，气泡大小不均匀，因此，采用聚氨酯发泡技术制得的具有弹性的涂层质量很差，很难应用。
其次，现有技术中的一般涂料形成的涂层不具有弹性，或者弹性极差，十分容易破裂。
因此，希望提供一种可形成弹性涂层的涂料及其制备方法，该方法制得的涂料形成的涂层具有良好的弹性，且涂层性能均一。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可形成弹性涂层的涂料及其制备方法，所述涂料经固化形成的涂层具有良好的弹性，且涂层性能均一。
一种可形成弹性涂层的涂料，包括以下组分：树脂乳液、发泡粉；所述发泡粉是具有核壳结构的塑料颗粒。
本发明所述涂料，由于发泡粉与树脂乳液结合后，涂料固化，使得涂料形成的膜层结构致密，从而提高了涂层的弹性。
优选的，所述发泡粉是具有核壳结构的球状塑料颗粒。
优选的，所述发泡粉的外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物，内核为烷烃类气体。
具有核壳结构的球状塑料颗粒也称为热塑性膨胀微球，一般是一种热塑性空心高分子聚合物微球，由热塑性聚合物外壳和封入的烷烃气体组成。这些球状塑料颗粒的平均直径范围从10至100μm。当加热时，壳内气体压力增加并且热塑性外壳软化，从而使热塑性膨胀微球体积显著增加。当冷却时，热塑性膨胀微球外壳再次***，体积固定。经过轻微膨胀的热塑性膨胀微球，再次加热可二次膨胀。完全膨胀后，热塑性膨胀微球直径和体积都会发生变化。
优选的，所述发泡粉为已发泡微球EM-10(网址链接为http://www.sfep.cn/index.php/Index/proseries_data/pid/312)或日本积水的已发泡微球EML101、EMH204、EHM302(网址链接为https://b2b.hc360.com/supplyself/693820309.html)。
优选的，所述发泡粉的粒径大小为20-40μm。
优选的，所述树脂乳液选自丙烯酸乳液或弹性树脂乳液中的至少一种。
进一步优选的，所述树脂乳液选自苯丙乳液(苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得)、纯丙乳液(纯丙乳液由丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸酯类以及功能性助剂，共聚而成的乳液)、醋丙乳液(醋丙乳液以醋酸乙烯和丙烯酸丁酯为主要功能单体共聚而成的水性高分子树脂)中的至少一种。
进一步优选的，所述弹性树脂乳液为瓦克化学有限公司的VAE乳液(醋酸乙烯-乙烯共聚乳液)EZ3010或美国陶氏公司的AC-368乳液。
优选的，所述涂料还包括助剂、填料或溶剂中的至少一种。
优选的，所述助剂选自分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、pH调节剂、防冻剂或防腐剂中的至少一种。助剂的加入，有助于改进涂料的成膜性能或防冻性能或防腐性能。
分散剂和润湿剂使发泡粉和填料更好分散，涂层形成的漆膜更加均匀。增稠剂赋予涂料更好的流变性能，便利生产，提供开放时间(开发时间是指在基底上涂覆涂料后，固化成涂层前所需要的时间)等。防冻剂使涂料在低温下任然能够储存不变质，防腐剂使得涂料或涂料形成的涂层不受细菌，各种微生物的污染破坏。消泡剂是为了减少填料或发泡粉中的气泡。pH调节剂起到一定的润湿性能和调节pH。填料还能降低原料成本，以及赋予涂层良好的光泽。
优选的，所述填料包括钛白粉和/或膨润土(膨润土在本发明中还可作为增稠剂使用)。膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，一小块膨润土加水后体积会胀大数倍，至20-30倍，在水溶液中呈现悬浮状。发泡粉为弹性的来源，使得涂料的漆膜干燥后具有弹性，膨润土起到增稠作用和发泡粉悬浮作用，使得气泡能够更好的均匀排列悬浮，有利于进一步改善涂层的弹性。
优选的，所述膨润土选自巴斯夫公司的ATT-50。
优选的，所述分散剂选自法国高泰公司的ECODIS P30、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸镁、聚磷酸盐、聚丙烯酸盐、聚苯乙烯/顺丁烯盐类、聚异丁烯顺丁烯二酸盐类或美国陶氏的AMP-95(美国陶氏的AMP-95还可用作pH调节剂)中中的至少一种。
进一步优选的，所述分散剂为法国高泰公司的ECODIS P30、聚磷酸盐、聚丙烯酸盐、聚苯乙烯/顺丁烯盐类、聚异丁烯顺丁烯二酸盐类或美国陶氏的AMP-95(美国陶氏的AMP-95还可用作pH调节剂)中的至少一种。
优选的，所述润湿剂选自科莱恩公司的EMUL SOGEN LCN 407、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、烷基芳基聚醚、聚氧乙烯烷芳基醚、聚乙氧基壬基酚或烷基琥珀磺酸钠中的至少一种。
进一步优选的，所述润湿剂为科莱恩公司的EMUL SOGEN LCN 407。
优选的，所述成膜助剂选自美国伊士曼公司的OE300、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
进一步优选的，所述成膜助剂为美国伊士曼公司的OE300、丙二醇丁醚或乙二醇丁醚中的至少一种。
优选的，所述消泡剂选自聚硅氧烷、聚醚改性硅油、脂肪酸、脂肪酸酯、硅油、硅氧烷-聚酯共聚物或脂肪酸胺中的至少一种。
优选的，所述增稠剂选自膨润土、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮或罗门哈斯亚乐顺公司的TT935中的至少一种。
优选的，所述增稠剂选自纤维素、碱溶胀增稠剂、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、膨润土、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮或亚乐顺公司的TT935中的至少一种。
优选的，所述纤维素选自美国亚跨龙公司的HBR-250。
优选的，所述pH调节剂使用的是美国陶氏的AMP-95。所述pH调节剂不仅具有调剂pH的作用，且具有一定的润湿作用。
优选的，防冻剂为丙二醇。
优选的，所述防腐剂选自英国托尔化学公司提供的EG CONC防腐剂、英国托尔化学公司提供的MBS 5050防腐剂、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、道维希尔-75或苯并米唑酯类中的至少一种。
进一步优选的，所述防腐剂为英国托尔化学公司提供的EG CONC防腐剂和英国托尔化学公司提供的MBS 5050防腐剂。
优选的，所述溶剂为水。
优选的，一种可形成弹性涂层的涂料，包括以下组分：按重量份数计，包括以下组分：
树脂乳液 20-60份
发泡粉 8-30份。
进一步优选的，一种可形成弹性涂层的涂料，包括以下组分：按重量份数计，包括以下组分：
树脂乳液 25-40份
发泡粉 12-20份。
优选的，所述涂料包括0.1-1.2份的分散剂；进一步优选的，所述涂料包括0.1-0.6份的分散剂。
优选的，所述涂料包括0.1-1.5份的润湿剂；进一步优选的，所述涂料包括0.1-0.6份的润湿剂。
优选的，所述涂料包括1-3.5份的成膜助剂；进一步优选的，所述涂料包括1.8-2.4份的成膜助剂。
优选的，所述涂料包括0.1-1份的消泡剂；进一步优选的，所述涂料包括0.2-0.4份的消泡剂。
优选的，所述涂料包括0.5-5份的增稠剂；进一步优选的，所述涂料包括0.86-1.4份的增稠剂。
优选的，所述涂料包括0.05-0.5份的pH调节剂；进一步优选的，所述涂料包括0.1-0.2份的调节剂。
优选的，所述涂料包括0.1-2份的防冻剂；进一步优选的，所述涂料包括0.2-0.4份的防冻剂。
优选的，所述涂料包括0.1-2份的防腐剂；进一步优选的，所述涂料包括0.2-0.4份的防腐剂。
优选的，所述涂料包括1-10份的钛白粉；进一步优选的，所述涂料包括3-8份的钛白粉。
优选的，所述涂料包括0.5-5份的膨润土；进一步优选的，所述涂料包括0.7-1.5份的膨润土。
优选的，所述涂料包括20-60份的水；进一步优选的，所述涂料包括30-50份的水。
优选的，所述涂料，按重量份数计，包括以下组分：
树脂乳液 25-40份
发泡粉 12-20份
助剂 3.1-6份。
进一步优选的，所述涂料，按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002566429730000051
一种可形成弹性涂层的涂料的制备方法，包括以下步骤：
将树脂乳液与发泡粉混合，即制得所述涂料。
优选的，一种可形成弹性涂层的涂料的制备方法，包括以下步骤：
将树脂乳液、发泡粉、助剂和膨润土混合，即制得所述涂料。
具体的，一种可形成弹性涂层的涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混：将部分的水与部分的增稠剂搅拌混合，然后加入分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、pH调节剂进行搅拌混合，制得混合物A；
(2)分散：向步骤(1)制得的混合物A中加入填料和发泡粉，搅拌混合，然后加入树脂乳液，搅拌混合，制得混合物B；
(3)向步骤(2)制得的混合物B中加入剩余的水、剩余的增稠剂和防腐剂，搅拌混合，制得所述涂料。
优选的，步骤(1)中将水与增稠剂搅拌混合的搅拌速度为300-500转/分钟，搅拌的时间为3-5分钟。
优选的，步骤(1)中加入分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、pH调节剂进行搅拌混合的搅拌速度为300-500转/分钟，搅拌的时间为3-5分钟。
优选的，步骤(2)中加入填料和发泡粉后的搅拌混合的搅拌速度为500-800转/分钟，搅拌的时间为5-10分钟。
优选的，步骤(2)中加入然后加入树脂乳液后的搅拌混合的搅拌速度为500-800转/分钟，搅拌的时间为5-10分钟。
优选的，步骤(3)中加入增稠剂和防腐剂后的搅拌混合的搅拌速度为500-800转/分钟，搅拌的时间为5-10分钟。
本发明制得的涂料形成的涂层具有弹性，具有高仿皮质效果。
一种设备，所述设备表面含本发明所述涂料形成的涂层。
优选的，所述设备选自桌、椅、地板、天花板、墙面中的任意一种。
所述涂料喷涂在设备表面，在常温下即可固化，形成涂层。
优选的，所述涂层的厚度为0.5-3mm。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明在树脂乳液中加入发泡粉，使得制得的涂料经固化后形成的涂层具有良好的弹性，具有高仿皮质的效果。这样形成的涂层无需经过化学反应来发泡形成，相对于现有技术中利用聚氨酯发泡技术制得的涂层具有更好的均一性和弹性。
(2)所述涂料中加入膨润土可进一步提升涂料形成的涂层的均匀性和弹性。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的涂料在地板上形成的涂层图；
图2为采用现有技术中的聚氨酯发泡技术在地板上制得的涂层图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
瓦克的VAE乳液EZ3010可由天津开发区国隆化工有限公司提供。
实施例1：涂料的制备
一种可形成弹性涂层的涂料，按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002566429730000071
树脂乳液为瓦克化学有限公司的VAE乳液；
发泡粉为已发泡微球EM-10；
分散剂为法国高泰公司的ECODIS P30；
润湿剂为科莱恩公司的EMUL SOGEN LCN 407；
成膜助剂为美国伊士曼公司的OE300；
消泡剂为聚硅氧烷；
纤维素为美国亚跨龙公司的HBR-250；
pH调节剂使用的是美国陶氏的AMP-95；
防腐剂为英国托尔化学公司提供的EG CONC防腐剂0.1份、英国托尔化学公司提供的MBS 5050防腐剂0.2份；
膨润土为巴斯夫公司的ATT-50。
一种可形成弹性涂层的涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混：将31份的水与纤维素搅拌混合，搅拌速度为400转/分钟，搅拌的时间为4分钟，然后加入分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、pH调节剂进行搅拌混合，搅拌速度为400转/分钟，搅拌的时间为4分钟，制得混合物A；
(2)分散：向步骤(1)制得的混合物A中加入钛白粉、膨润土和发泡粉，搅拌混合，搅拌速度为600转/分钟，搅拌的时间为8分钟，然后加入树脂乳液，搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为10分钟，制得混合物B；
(3)向步骤(2)制得的混合物B中加入剩余的水、碱溶胀增稠剂和防腐剂，搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为10分钟，制得涂料。
实施例2：涂料的制备
一种可形成弹性涂层的涂料，按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002566429730000081
树脂乳液为瓦克化学有限公司的VAE乳液；
发泡粉为已发泡微球EM-10；
分散剂为法国高泰公司的ECODIS P30；
润湿剂为科莱恩公司的EMUL SOGEN LCN 407；
成膜助剂为美国伊士曼公司的OE300；
消泡剂为聚硅氧烷；
纤维素为美国亚跨龙公司的HBR-250；
pH调节剂使用的是美国陶氏的AMP-95；
防腐剂为英国托尔化学公司提供的EG CONC防腐剂0.1份、英国托尔化学公司提供的MBS 5050防腐剂0.2份；
膨润土为巴斯夫公司的ATT-50。
一种可形成弹性涂层的涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混：将42份的水与纤维素搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为5分钟，然后加入分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、pH调节剂进行搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为4分钟，制得混合物A；
(2)分散：向步骤(1)制得的混合物A中加入钛白粉、膨润土和发泡粉，搅拌混合，搅拌速度为700转/分钟，搅拌的时间为8分钟，然后加入树脂乳液，搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为10分钟，制得混合物B；
(3)向步骤(2)制得的混合物B中加入剩余的水、碱溶胀增稠剂和防腐剂，搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为10分钟，制得涂料。
实施例3：涂料的制备
一种可形成弹性涂层的涂料，按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002566429730000091
Figure BDA0002566429730000101
树脂乳液为瓦克化学有限公司的VAE乳液；
发泡粉为已发泡微球EM-10；
分散剂为法国高泰公司的ECODIS P30；
润湿剂为科莱恩公司的EMUL SOGEN LCN 407；
成膜助剂为美国伊士曼公司的OE300；
消泡剂为聚硅氧烷；
纤维素为美国亚跨龙公司的HBR-250；
pH调节剂使用的是美国陶氏的AMP-95。
一种可形成弹性涂层的涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混：将32份的水与纤维素搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为5分钟，然后加入分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、pH调节剂进行搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为4分钟，制得混合物A；
(2)分散：向步骤(1)制得的混合物A中加入钛白粉和发泡粉，搅拌混合，搅拌速度为600转/分钟，搅拌的时间为8分钟，然后加入树脂乳液，搅拌混合，搅拌速度为500转/分钟，搅拌的时间为10分钟，制得混合物B；
(3)向步骤(2)制得的混合物B中加入剩余的水、碱溶胀增稠剂，搅拌混合，搅拌速度为600转/分钟，搅拌的时间为10分钟，制得涂料。
实施例4：涂料的制备
一种可形成弹性涂层的涂料，按重量份数计，包括以下组分：
苯丙乳液 22份
发泡粉 14份
分散剂 0.5份；
发泡粉为已发泡微球EM-10；
分散剂为法国高泰公司的ECODIS P30。
一种可形成弹性涂层的涂料的制备方法，包括以下步骤：
将苯丙乳液、发泡粉和分散剂搅拌混合，搅拌速度为600转/分钟，搅拌的时间为10分钟，制得涂料。
实施例5：涂料的制备
与实施例1相比，实施例5的区别仅在于，用醋丙乳液代替瓦克化学有限公司的VAE乳液，且不加成膜助剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂，其余组分和制备过程与实施例1相同。
实施例6：涂料的制备
与实施例1相比，实施例6的区别仅在于，涂料中还加入防冻剂丙二醇0.5份，其余组分和制备过程与实施例1相同。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的区别仅在于，涂料中不加入发泡粉(已发泡微球EM-10)，其余组分和制备过程与实施例1相同。
产品效果测试
将实施例1-6、对比例1制得的涂料等量涂覆在地板上，常温下固化，形成1mm厚的涂层，另外采用现有技术中的聚氨酯发泡技术在地板上制得涂层，测试涂层的弹性效果，涂层的弹性效果评分为1-10分，分数越高，表明弹性越好，结果如表1所示。
表1：
Figure BDA0002566429730000111
从表1可以看出，本发明实施例1-6制得的涂料形成的涂层的弹性效果得分明显优于对比例1和采用现有技术中的聚氨酯发泡技术制得的涂层的弹性效果。从实施例1-2与实施例3的弹性效果得分可以看出，实施例3相对实施例1-2而言是不含膨润土的，因此实施例3制得的涂料形成的涂层的弹性效果也相对差一点。
另外，图1为本发明实施例1制得的涂料在地板上形成的涂层图；图2为采用现有技术中的聚氨酯发泡技术在地板上制得的涂层图。从图1和图2可以看出，本发明实施例1制得的涂料在地板上形成的涂层更加均匀，无明显凹坑或气泡，制得的涂层的均一性良好；但采用现有技术中的聚氨酯发泡技术在地板上制得的涂层有明显的凹坑，发泡不均匀，制得的涂层的均一性差。
另外，取实施例1制得的涂料形成的涂层用指甲划过，发现涂层塌陷后在3秒内又恢复原状，因此起到更好的保护作用。

Claims (10)

1.一种涂料，其特征在于，包括以下组分：树脂乳液、发泡粉；所述发泡粉是具有核壳结构的塑料颗粒。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述发泡粉的外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物，内核为烷烃类气体。
3.根据权利要求2所述的涂料，其特征在于，所述发泡粉为已发泡微球EM-10。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述树脂乳液选自丙烯酸乳液或弹性树脂乳液中的至少一种；优选的，所述弹性树脂乳液为瓦克化学有限公司的VAE乳液EZ3010。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述涂料还包括助剂、填料或溶剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的涂料，其特征在于，所述助剂选自分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、pH调节剂、防冻剂或防腐剂中的至少一种；所述填料包括钛白粉和/或膨润土。
7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
树脂乳液 20-60份
发泡粉 8-30份。
8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
Figure FDA0002566429720000011
9.一种权利要求1-8中任一项所述涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将树脂乳液与发泡粉混合，即制得所述涂料。
10.一种设备，其特征在于，所述设备表面含权利要求1-8中任一项所述的涂料形成的涂层。
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