CN113527964B - 一种水性丙烯酸防护涂料 - Google Patents

一种水性丙烯酸防护涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性丙烯酸防护涂料。包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液50‑70份、硅灰粉5‑10份、三水铝土5‑10份、改性膨润土1‑5份、云母5‑10份、分散剂1‑2份、消泡剂0.1‑0.3份、除锈剂0.1‑0.5份、成膜剂1‑3份、水1‑30份、增稠剂5‑10份。本发明通过对膨润土进行修饰改性，在体系中获得一个较好的相容性，使得涂料的成膜性更好；采用硅烷偶联剂对膨润土经行修饰改性，表面羟基消失，使得它具有较好的疏水性，同时形成一个比较好的核壳结构，在涂料成膜过程中，水和聚合物表面张力增大，推动了聚合物表面成膜；本发明的涂料具有较好的防腐蚀、耐磨、耐刮擦等防护性能，具有非常重要的现实意义。

Description

一种水性丙烯酸防护涂料
技术领域
本发明涉及涂料化工技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸防护涂料。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对环保防护材料的要求越来越高。现有的丙烯酸防护材料都存在以下缺陷和不足：（1）丙烯酸聚合物的保光性能及耐老化性能较好但是涂膜的致密性比较差，对水蒸气和氧气的屏蔽性能较差，容易导致金属材料表面被腐蚀；（2）由于水性涂料成膜过程伴随着水分的蒸发，且水分的蒸发速度会影响聚合物粒子的融合；（3）涂料中的无机粉体在水分蒸发后不容易在聚合物表面形成光滑致密的涂层。中国专利CN104830181A提供了水性丙烯酸体系通过成膜固化反应提高涂料交联度从而提高聚合物材料的成膜性。针对上述缺陷和不足，本发明提出了一种水性丙烯酸防护涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸防护涂料，使其具有较好的耐腐蚀、耐磨性以及具有较好的耐刮擦性能。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液50-70份、硅灰粉5-10份、三水铝土 5-10份、改性膨润土1-5份、云母5-10份、分散剂1-2份、消泡剂0.1-0.3份、除锈剂0.1-0.5份、成膜剂1-3份、水1-30份、增稠剂5-10份。本发明用的丙烯酸乳液，以水为稀释剂，辅助添加修饰改性的膨润土能够高效涂敷在金属材料表面，可形成较好的防护膜，使得制备的水性丙烯酸防护材料具有较好的防锈、防腐蚀，耐磨、高清洁等防护性能，具有非常重要的现实意义。
进一步，所述分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散剂。
进一步，所述消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述云母的粒径为200目。
进一步，所述成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成。使用该成膜剂在环境湿度较大的情况下也能进行较好的成膜。
进一步，所述改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
进一步，所述聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法如下：
（1）将膨润土分散于无水乙醇中并超声，搅拌，得到混合液A；
（2）将硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得到混合液B，并调节所述混合液B的pH为4；
（3）将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并加热反应，反应后离心，洗涤，干燥，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；
（4）将所述硅烷偶联剂改性的膨润土和PVP-K30分散于乙醇中并超声处理，然后加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下加热反应，反应后依次用无水乙醇和四氢呋喃洗涤，最后干燥，得到聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。该聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法；使用硅烷偶联剂（KH-570）作为有机化修饰改性剂，利用硅烷偶联剂与膨润土层间的羟基经行脱水缩合将硅烷偶联剂接到膨润土的表面，使得膨润土带有活泼的双键。然后在硅烷偶联剂修饰后的膨润土表面接枝聚苯乙烯，使其形成一个核壳结构，在表面形成一个疏水的表面，使得它具有较好的疏水性，同时形成一个比较好的核壳结构，在涂料成膜过程中，水和聚合物表面张力增大，推动聚合物表面成膜。
进一步，步骤（1）中所述膨润土的粒径为300目；所述膨润土与所述无水乙醇的质量体积比为25-40g/L；所述的超声时间为15-30分钟。
进一步，步骤（2）中所述硅烷偶联剂为KH570；所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子水的体积比为1:30:20。
进一步，步骤（3）中所述混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；所述加热温度为75-85℃；所述反应时间为4-6小时；所述洗涤用试剂为乙醇，洗涤3-5次；所述干燥为真空干燥，且干燥温度为50-60℃，干燥时间为20-24小时。
进一步，步骤（4）中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述PVP-K30的质量比为1:（0.2-0.3）；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比为25-35g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积比为（20-40）:1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为1.5-2.0g/L；所述超声处理时间为20-40分钟；所述加热温度为70-80℃；所述反应时间为15-20小时。步骤（4）中先用无水乙醇洗涤是为了洗去多余的PVP-K30，然后再用四氢呋喃洗涤可以除去自聚的聚苯乙烯（PS）。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过对膨润土进行有机化修饰改性，在体系中获得一个较好的相容性，使得涂料的成膜性更好；
（2）由于采用硅烷偶联剂（KH-570）对膨润土经行有机化修饰改性，表面羟基消失，使得它具有较好的疏水性，同时形成一个比较好的核壳结构，在涂料成膜过程中，水和聚合物表面张力增大，推动了聚合物表面成膜；
（3）本发明使用的成膜剂是由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成的混合溶剂，即使在环境湿度较大的情况下也能进行较好的成膜；
（4）本发明的水性丙烯酸防护涂料具有较好的防锈、防腐蚀，耐磨、耐刮擦以及高清洁等防护性能，具有非常重要的现实意义。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种水性丙烯酸防护涂料，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液50份、硅灰粉8份、三水铝土5份、改性膨润土3份、云母10份、分散剂1份、消泡剂0.3份、除锈剂0.2份、成膜剂1份、水10份、增稠剂5份；所述的分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散剂；所述的消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述的云母的粒径为200目；所述的成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成；所述的改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
上述实施例1中使用的聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为300目的膨润土分散于无水乙醇中，机械搅拌并超声处理30分钟，即得到混合液A；其中所述膨润土与所述无水乙醇的质量体积比为30g/L；
（2）将硅烷偶联剂KH570、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得到混合液B，然后向混合液B中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，调节体系的pH为4；其中所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子水的体积比为1：30：20；
（3）将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并在80℃下回流反应6小时，反应后高速离心，然后用乙醇洗涤3次，接着在真空条件下50℃干燥24小时，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；其中所述混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；
（4）然后将上述步骤（3）得到的硅烷偶联剂改性的膨润土和PVP-K30分散于乙醇中并超声处理30分钟，然后转移到三口烧瓶中，然后向三口烧瓶中加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下加热至75℃反应20小时，反应后先用无水乙醇洗去多余的PVP-K30，然后再用四氢呋喃多次洗涤除去自聚的聚苯乙烯，最后干燥，即得到聚苯乙烯包覆的膨润土粒子；其中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述PVP-K30的质量比为1:0.3；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比为30g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积比为30:1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为1.5g/L。
实施例2
一种水性丙烯酸防护涂料，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液60份、硅灰粉10份、三水铝土8份、改性膨润土1份、云母7份、分散剂2份、消泡剂0.2份、除锈剂0.5份、成膜剂2份、水2份、增稠剂8份；所述的分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散剂；所述的消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述的云母的粒径为200目；所述的成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成；所述的改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
上述实施例2中使用的聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为300目的膨润土分散于无水乙醇中，机械搅拌并超声处理15分钟，即得到混合液A；其中所述所述膨润土与所述无水乙醇的质量体积比为25g/L；
（2）将硅烷偶联剂KH570、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得到混合液B，然后向混合液B中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，调节体系的pH为4；其中所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子水的体积比为1：30：20；
（3）将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并在75℃下回流反应5小时，反应后高速离心，然后用乙醇洗涤3次，接着在真空条件下60℃干燥22小时，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；其中所述混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；
（4）然后将上述步骤（3）得到的硅烷偶联剂改性的膨润土和PVP-K30分散于乙醇中并超声处理20分钟，然后转移到三口烧瓶中，然后向三口烧瓶中加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下加热至80℃反应15小时，反应后先用无水乙醇洗去多余的PVP-K30，然后再用四氢呋喃多次洗涤除去自聚的聚苯乙烯，最后干燥，即得到聚苯乙烯包覆的膨润土粒子；其中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述PVP-K30的质量比为1:0.2；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比为25g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积比为20:1所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为2.0g/L。
实施例3
一种水性丙烯酸防护涂料，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液70份、硅灰粉5份、三水铝土10份、改性膨润土5份、云母5份、分散剂1.5份、消泡剂0.1份、除锈剂0.1份、成膜剂3份、水30份、增稠剂10份；所述的分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散剂；所述的消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述的云母的粒径为200目；所述的成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成；所述的改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
上述实施例3中使用的聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为300目的膨润土分散于无水乙醇中，机械搅拌并超声处理20分钟，即得到混合液A；其中所述所述膨润土与所述无水乙醇的质量体积比为40g/L；
（2）将硅烷偶联剂KH570、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得到混合液B，然后向混合液B中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，调节体系的pH为4；其中所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子水的体积比为1：30：20；
（3）将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并在85℃下回流反应4小时，反应后高速离心，然后用乙醇洗涤5次，接着在真空条件下55℃干燥20小时，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；其中所述混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；
（4）然后将上述步骤（3）得到的硅烷偶联剂改性的膨润土和PVP-K30分散于乙醇中并超声处理40分钟，然后转移到三口烧瓶中，然后向三口烧瓶中加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下加热至70℃反应18小时，反应后先用无水乙醇洗去多余的PVP-K30，然后再用四氢呋喃多次洗涤除去自聚的聚苯乙烯，最后干燥，即得到聚苯乙烯包覆的膨润土粒子；所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述PVP-K30的质量比为1:0.25；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比为35g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积比为40:1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为1.8g/L。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液50-70份、硅灰粉5-10份、三水铝土 5-10份、改性膨润土1-5份、云母5-10份、分散剂1-2份、消泡剂0.1-0.3份、除锈剂0.1-0.5份、成膜剂1-3份、水1-30份、增稠剂5-10份；
所述的成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成；
所述的改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子；
所述聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法包括如下步骤：
（1）将膨润土分散于无水乙醇中并超声，搅拌，得到混合液A；
（2）将硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得到混合液B，并调节所述混合液B的pH为4；
（3）将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并加热反应，反应后离心，洗涤，干燥，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；
（4）将所述硅烷偶联剂改性的膨润土和PVP-K30分散于乙醇中并超声处理，然后加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下加热反应，反应后依次用无水乙醇和四氢呋喃洗涤，最后干燥，得到聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
2.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，所述分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散剂。
3.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，所述消泡剂用的是聚醚类消泡剂；所述云母的粒径为200目。
4.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤（1）中所述膨润土的粒径为300目；所述膨润土与所述无水乙醇的质量体积比为25-40g/L；所述超声时间为15-30分钟。
5.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤（2）中所述硅烷偶联剂为KH570；所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子水的体积比为1：30：20。
6.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤（3）中所述混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；所述加热温度为75-85℃；所述反应时间为4-6小时；所述洗涤用试剂为乙醇，洗涤3-5次；所述干燥为真空干燥，且干燥温度为50-60℃，干燥时间为20-24小时。
7.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤（4）中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述PVP-K30的质量比为1:（0.2-0.3）；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比为25-35g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积比为（20-40）:1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为1.5-2.0g/L；所述超声处理时间为20-30分钟；所述加热温度为70-80℃；所述反应时间为15-20小时。
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