CN111909588A - 一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料及其应用 - Google Patents

一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料及其应用。本发明第一个方面提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，按重量份计，其制备原料包括30～50份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、30～50份丙烯酸酯单体、1.5～3份促进剂、0.01～0.1份除氧剂、0～5份触变剂、0～20份着色料、3～8份引发剂。本发明提供的聚甲基丙烯酸甲酯涂料具有较高的反应活性，配方可调范围宽泛，具有高强度高耐候性、高拉伸强度、高撕裂强度、高粘结强度、不易沾灰、耐高低温、防水的特点，能够成功满足桥面，尤其是钢桥面的铺装需求。

Description

一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料及其应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料及其应用。
背景技术
桥面铺装，特别是大跨径正交异性钢箱梁桥面的铺装一直是桥梁建设领域的一个难点和重要环节。因为目前应用的大多数防水材料很难从根本上解决苛刻环境、气候条件下存在的问题。这就要求一种防水材料具有很高的强度能够抗击碾压石子的刺穿，同时具有很高的韧性能够接受桥面的形变，最关键的是能够在寒冷地区仍具有非常好的低温柔性。MMA全称甲基丙烯酸甲酯涂料在国外已经广泛应用于市政道路、混凝土桥面板、钢结构桥面板、桥墩、管道、工业地坪、玻璃钢制品等，然而目前的MMA防水涂料的低温柔性差，同时易沾灰，无法适应极端的气候环境，这限制了MMA防水涂料的应用。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，按重量份计，其制备原料包括30～50份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、30～50份丙烯酸酯单体、1.5～3份促进剂、0.01～0.1份除氧剂、0～5份触变剂、0～20份着色料、3～8份引发剂。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备原料还包括0.05～0.2重量份石蜡。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述石蜡为微晶蜡和/或棕榈蜡。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中一种或多种。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法包括：将聚醚多元醇加入反应容器中，在温度为40～50℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在50～60℃反应，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在70～85℃反应，出料，即得。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述聚醚多元醇的重均分子量为2000～6000。
作为本发明的一种优选地技术方案，所述触变剂为有机改性膨润土，其选自BENTONE SD-2、THIXATROL ST、BENTONE 34、BENGEL 828、BENGEL 908、BENTONE SD-1中一种或多种。
本发明第二个方面提供了一种所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料在建筑材料中的应用。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供的聚甲基丙烯酸甲酯涂料具有较高的反应活性，配方可调范围宽泛，具有高强度高耐候性、高拉伸强度、高撕裂强度、高粘结强度、不易沾灰、耐高低温、防水的特点，能够成功满足桥面，尤其是钢桥面的铺装需求。
具体实施方式
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
本发明第一个方面提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，按重量份计，其制备原料包括30～50份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、30～50份丙烯酸酯单体、1.5～3份促进剂、0.01～0.1份除氧剂、0～5份触变剂、0～20份着色料、3～8份引发剂。
在一种实施方式中，所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备原料还包括0.05～0.2重量份石蜡。
在一种实施方式中，所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备原料还包括0.1～1重量份消泡剂。
在一种实施方式中，按重量份计，所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备原料包括50份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、50份丙烯酸酯单体、3份促进剂、0.1份除氧剂、5份触变剂、20份着色料、8份引发剂、0.2份石蜡、0.6份消泡剂。
聚氨酯丙烯酸酯齐聚物
在一种实施方式中，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法包括：将聚醚多元醇加入反应容器中，在温度为40～50℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在50～60℃反应，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在70～85℃反应，出料，即得。
优选地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯；更优选地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯。
本申请中异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的重量比本领域技术人员根据实际需要可作常规选择。
在一种实施方式中，所述聚醚多元醇的重均分子量为2000～6000。
本申请中聚醚多元醇的重均分子量在2000～6000，本领域技术人员根据实际需要可在2000～6000之间作任意选择。
本申请中聚醚多元醇的种类不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
优选地，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇。
所述羟基丙烯酸酯的种类不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
在一种实施方式中，所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯。
本发明所述催化剂不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
在一种实施方式中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
本发明对所述阻聚剂不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
所述阻聚剂包括但不限于对苯二酚、叔丁基对苯二酚、2 6-二叔丁基对甲酚等。
在一种实施方式中，所述阻聚剂为2 6-二叔丁基对甲酚。
本申请中聚醚多元醇、二异氰酸酯、羟基丙烯酸酯、催化剂、阻聚剂的重量比不作特别限定，本领域技术人员根据需要可作常规选择。
在一种实施方式中，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物在25℃的粘度为5000～50000mpa.s。
在一种优选地实施方式中，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法包括：将聚醚多元醇加入反应容器中，搅拌升温，温度控制在120～130℃，后在温度为40～50℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在50～60℃反应2～4h，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在70～85℃反应2～6h，出料，即得。
在一种更优选地实施方式中，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法包括：将聚醚多元醇加入反应容器中，搅拌升温，温度控制在125℃，后在温度为45℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在55℃反应2.5h，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在78℃反应4h，出料，即得。
本申请人意外地发现在聚甲基丙烯酸甲酯涂料中加入聚氨酯丙烯酸酯齐聚物，特别是聚氨酯丙烯酸酯齐聚物在25℃的粘度为5000～50000mpa.s时可以解决聚甲基丙烯酸甲酯涂料成膜后的低温柔性差的缺点，同时还能够提高聚甲基丙烯酸甲酯涂料成膜后的拉伸强度。本申请人认为可能的原因是该条件下的聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的玻璃化温度高，韧性较好，保证了聚甲基丙烯酸甲酯涂料成膜后的耐低温性，同时该条件下的聚氨酯丙烯酸酯齐聚物中分子链之间的交联合适，聚氨酯丙烯酸酯齐聚物中合适的双键与丙烯酸酯单体聚合后保持了较高的交联强度。
丙烯酸酯单体
在一种实施方式中，所述丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中一种或多种。
优选地，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯。
本申请中甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯的重量比不作特别限制，本领域技术人员可作常规选择。
促进剂
在一种实施方式中，所述促进剂为苯胺类促进剂和/或金属盐类促进剂。
优选地，所述促进剂为苯胺类促进剂。
所述苯胺类促进剂包括但不限于N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺等。
优选地，所述苯胺类促进剂为N，N-二甲基对甲苯胺。
除氧剂
本发明所述除氧剂的种类不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
在一种优选地实施方式中，所述除氧剂为三苯基苯并呋喃。
触变剂
在一种实施方式中，所述触变剂为有机改性膨润土，其选自BENTONE SD-2、THIXATROL ST、BENTONE 34、BENGEL 828、BENGEL 908、BENTONE SD-1中一种或多种。
优选地，所述触变剂为BENTONE SD-2。
着色料
本发明所述着色料不作特别限制，本领域技术人员可作常规选择。
在一种实施方式中，所述着色料选自钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、铬黄、酞青蓝中一种或多种。
引发剂
本发明所述引发剂不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
在一种实施方式中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
石蜡
在一种实施方式中，所述石蜡为微晶蜡和/或棕榈蜡。
本申请人意外地发现当聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备原料中包括除氧剂和石蜡，特别是石蜡为微晶蜡和/或棕桐蜡时，可以显著解决聚甲基丙烯酸甲酯涂料成膜表面发粘的问题，本申请人认为可能的原因是微晶蜡和棕桐蜡中含有较多的脂肪链，可以有效将聚甲基丙烯酸甲酯中的制备原料和空气中的氧气隔绝，同时在除氧剂协同的作用下，进一步降低体系中的氧气，从而使得最终得到的聚甲基丙烯酸甲酯涂料成膜具有一定的韧性，解决了发粘的问题。
消泡剂
本申请中所述消泡剂不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
在一种实施方式中，所述消泡剂牌号为BYK-052。在一种实施方式中，所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法包括：将聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、丙烯酸酯单体、促进剂、除氧剂、触变剂、着色料、石蜡混合均匀，加入引发剂，即得。
在一种实施方式中，所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法包括：(1)配制组分A：分别将1/2聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、1/2丙烯酸酯单体、促进剂、1/2除氧剂、1/2触变剂、1/2着色料、1/2石蜡中混合均匀，得到组分A；(2)配置组分B：分别将剩余聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、丙烯酸酯单体、除氧剂、触变剂、着色料、石蜡混合均匀，得到组分B；(3)将引发剂加入到组分B中，再与组分A混合，即得。
本申请中聚甲基丙烯酸甲酯涂料需要现配现用。
本发明第二个方面提供了一种所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料在建筑材料中的应用。
在一种实施方式中，所述建筑材料为桥面。
实施例
在下文中，通过实施例对本发明进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是示例的而非限制性的。如果没有其它说明，下面实施例所用原料都是市售的。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，按重量份计，其制备原料为30份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、30份丙烯酸酯单体、1.5份促进剂、0.01份除氧剂、1份触变剂、10份着色料、3份引发剂、0.05份石蜡、0.1份消泡剂。
所述消泡剂牌号为BYK-052。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法为：将聚醚多元醇加入反应容器中，搅拌升温，温度控制在125℃，后在温度为45℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在55℃反应2.5h，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在78℃反应4h，出料，即得。
所述聚醚多元醇、二异氰酸酯、催化剂、羟基丙烯酸酯、阻聚剂的重量比为40/20/0.02/40/0.05。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯，其重量比为2/1。
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，重均分子量为2000；所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述阻聚剂为2 6-二叔丁基对甲酚。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物在25℃的粘度为5000～10000mpa.s。
所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯，其重量比为1/2。
所述促进剂为N，N-二甲基对甲苯胺；所述除氧剂为三苯基苯并呋喃；所述触变剂为BENTONE SD-2；所述着色料为氧化铁红；所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
所述石蜡为棕桐蜡，购自中国石油化工有限公司。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法包括：将聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、丙烯酸酯单体、促进剂、除氧剂、触变剂、着色料、石蜡混合均匀，加入引发剂，即得。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，按重量份计，其制备原料为50份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、50份丙烯酸酯单体、3份促进剂、0.1份除氧剂、5份触变剂、20份着色料、8份引发剂、0.2份石蜡、1份消泡剂。
所述消泡剂牌号为BYK-052。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法包括：将聚醚多元醇加入反应容器中，搅拌升温，温度控制在125℃，后在温度为45℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在55℃反应2.5h，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在78℃反应4h，出料，即得。
所述聚醚多元醇、二异氰酸酯、催化剂、羟基丙烯酸酯、阻聚剂的重量比为50/15/0.02/35/0.05。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯，其重量比为1/5。
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，重均分子量为6000；所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述阻聚剂为2 6-二叔丁基对甲酚。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物在25℃的粘度为30000～50000mpa.s。
所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯，其重量比为5/1。
所述促进剂为N，N-二甲基对甲苯胺；所述除氧剂为三苯基苯并呋喃；所述触变剂为BENTONE SD-2；所述着色料为氧化铁红；所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
所述石蜡为棕桐蜡，购自中国石油化工有限公司。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法包括：将聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、丙烯酸酯单体、促进剂、除氧剂、触变剂、着色料、石蜡混合均匀，加入引发剂，即得。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，按重量份计，其制备原料为40份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、40份丙烯酸酯单体、2份促进剂、0.05份除氧剂、3份触变剂、15份着色料、5份引发剂、0.1份石蜡、0.6份消泡剂。
所述消泡剂牌号为BYK-052。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法包括：将聚醚多元醇加入反应容器中，搅拌升温，温度控制在125℃，后在温度为45℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在55℃反应2.5h，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在78℃反应4h，出料，即得。
所述聚醚多元醇、二异氰酸酯、催化剂、羟基丙烯酸酯、阻聚剂的重量比为50/20/0.02/30/0.05。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯，其重量比为1/1。
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，重均分子量为4000；所述羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述阻聚剂为2 6-二叔丁基对甲酚。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物在25℃的粘度为10000～30000mpa.s。
所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯，其重量比为1/1。
所述促进剂为N，N-二甲基对甲苯胺；所述除氧剂为三苯基苯并呋喃；所述触变剂为BENTONE SD-2；所述着色料为氧化铁红；所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
所述石蜡为棕桐蜡，购自中国石油化工有限公司。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法包括：将聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、丙烯酸酯单体、促进剂、除氧剂、触变剂、着色料、石蜡混合均匀，加入引发剂，即得。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
实施例4
本发明的实施例4提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述除氧剂的重量份为0。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法其具体实施方式同实施例3。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
实施例5
本发明的实施例5提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述石蜡的重量份为0。
所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法其具体实施方式同实施例3。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
实施例6
本发明的实施例6提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其具体实施例方式同实施例3，不同之处在于，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的重量份为20。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法其具体实施方式同实施例3。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
实施例7
本发明的实施例7提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其具体实施例方式同实施例3，不同之处在于，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物购自广州市利厚贸易有限公司，型号为RJ423。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法其具体实施方式同实施例3。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
实施例8
本发明的实施例8提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其具体实施例方式同实施例3，不同之处在于，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物购自广州市利厚贸易有限公司，型号为RJ4111。
所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备方法其具体实施方式同实施例3。
聚甲基丙烯酸甲酯涂料用于建筑材料表面成膜。
性能评估
分别将实施例1～8得到的聚甲基丙烯酸甲酯涂料进行喷涂或刮涂在玻璃板上，将涂膜取下对其性能进行测试。
其中，对实施例1～8得到的成膜的拉伸强度、低温柔性和易沾灰性进行测试，见表1。
再次对实施例3得到成膜的断裂延伸率、不透水性、耐热性、直角撕裂强度、邵氏硬度、抗冲击性、粘结强度进行测试，见表2。
表1
Figure BDA0002637545620000101
表2
Figure BDA0002637545620000102
Figure BDA0002637545620000111
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括30～50份聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、30～50份丙烯酸酯单体、1.5～3份促进剂、0.01～0.1份除氧剂、0～5份触变剂、0～20份着色料、3～8份引发剂。
2.根据权利要求1所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料的制备原料还包括0.05～0.2重量份石蜡。
3.根据权利要求2所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述石蜡为微晶蜡和/或棕榈蜡。
4.根据权利要求1所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中一种或多种。
5.根据权利要求4所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯。
6.根据权利要求1所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的制备方法包括：将聚醚多元醇加入反应容器中，在温度为40～50℃的条件下加入二异氰酸酯和催化剂，在50～60℃反应，然后加入羟基丙烯酸酯和阻聚剂，在70～85℃反应，出料，即得。
7.根据权利要求6所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯。
8.根据权利要求6所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇的重均分子量为2000～6000。
9.根据权利要求1～8任一项所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料，其特征在于，所述触变剂为有机改性膨润土，其选自BENTONE SD-2、THIXATROL ST、BENTONE 34、BENGEL 828、BENGEL908、BENTONE SD-1中一种或多种。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述聚甲基丙烯酸甲酯涂料在建筑材料中的应用。
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