CN101100568A - 一种可显著降低涂料粘度的涂料助剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属化工技术领域，涉及一种可显著降低涂料粘度的新型助剂的制备方法。这种新型助剂是一类疏水性毛发状聚合物微球，具备疏水毛发脂肪族聚酯长链构成的特殊功能壳层结构，将其加入到高固体分涂料中，能够大幅降低涂料的粘度，增加涂料的机械性能，稳定涂料的涂布效果。本发明相继采用无皂乳液聚合法和表面引发开环聚合法制备得到表面接枝线性脂肪族聚酯长链的苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球。将该类疏水性毛发状聚合物微球加入到高固体分羟基丙烯酸树脂中，借助其可在醋酸丁酯溶剂中伸展的疏水性脂肪族聚酯长链，可使羟基丙烯酸树脂粘度大大降低，使流平性得到改善。
Description
技术领域
本发明属化工技术领域，具体涉及一种可显著降低涂料粘度的涂料助剂及其制备方法。
技术背景
目前，随着人们环保意识的逐渐增强，对涂料中挥发性溶剂的含量的要求越来越严格，对高固体分涂料的研发力度越来越大，这使得高固体分涂料发展迅速，并已广泛应用于许多行业中。
但是，高固体分涂料往往带来涂料粘度的增加，由此会造成涂料的流平性不好，容易引起爬缩和缩孔，而且由于其固含量高，流挂现象也比较严重。这些都会对涂料的使用效果造成严重影响。因此高固体分涂料的研究重点是解决高固体分与涂料粘度之间的矛盾。传统的做法主要是降低树脂线型聚合物的分子量，这样树脂的粘度得到降低，流平性又不至于很差，但是分子量的降低可能会导致涂料涂膜性能(硬度、耐化学腐蚀性、耐水性、耐候性等)的下降。因此，技术的关键是使高固体分涂料能达到常温喷涂粘度要求下，粘度降低而分子量的降低尽可能少，以保证涂膜的性能。
本发明中，将一类疏水性毛发状聚合物微球作为一种新型助剂加入到高固体分涂料中，借助其伸展在溶剂中的疏水毛发长链构成的特殊壳层结构，大幅降低涂料的粘度，稳定涂料的涂布效果。同时，具有以羟基为代表的官能团还能够满足成膜过程中进行交联所需的多羟基要求，因此，可以保证较好的成膜效果和良好的涂膜性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可显著降低涂料粘度的新型助剂及其制备方法。
本发明的涂料助剂由如下步骤制备获得：(1)采用无皂乳液聚合法制备得到苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球，亦称Poly(St-co-HEMA)微球；(2)利用表面引发开环聚合法在步骤(1)的微球上进一步制备得到表面接枝线性脂肪族聚酯长链的苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球，即为所需助剂。
本发明提出的新型涂料助剂的制备步骤如下：
(1)采用无皂乳液聚合法制备苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球(Poly(St-co-HEMA)微球)：将5～10份的苯乙烯单体、0-10份(优选2-8份)丙烯酸酯单体或甲基丙烯酸酯单体、1～5份的甲基丙烯酸羟乙酯单体、0.5～2份的交联剂二乙烯基苯以及200份的去离子水混合均匀后，在氮气保护下升温至68-75℃，加入引发剂过硫酸钾水溶液引发聚合反应，保持反应18-22小时，得到均一乳液；聚合产物经分离、洗涤、干燥后放入真空干燥器中保存；
(2)利用表面引发开环聚合法制备表面接枝线性脂肪族聚酯长链的苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球：将1～2份Poly(St-co-HEMA)微球与5～20份脂肪族环酯单体(例如ε-己内酯、D，L-丙交酯、β-丁内酯或乙交酯，及各种环碳酸酯等)经超声均匀分散于100份的甲苯及0.2～0.6份的辛酸亚锡甲苯溶液中，密闭，并在氮气保护下升温至105-115℃，持续反应20-28小时；反应结束后，冷却至室温，聚合产物经分离、洗涤、干燥，即可得到所需助剂，为疏水性毛发状聚合物微球。
上述各物料的份按重量计算。
本发明的新型助剂可显著降低涂料粘度的性能，可通过将该类疏水性毛发状聚合物微球作为一种助剂加入至高固体分涂料中，配制成原型涂料，并测试原型涂料的粘度来表征。
本发明中，原型涂料的具体组成如下：
(1)疏水性毛发状聚合物微球，其用量占涂料重量的2～25％；
(2)羟基丙烯酸树脂，其用量占涂料重量的75～98％；
原型涂料按上述组成通过以下步骤进行配制：将该类疏水性毛发状聚合物微球按一定比例(占涂料重量的1wt％-25wt％)，同时保持涂料总固体份恒定为70wt％，加入到羟基丙烯酸树脂中，搅拌至二者完全混合均匀即可。
具体实施方式
实施例1：
(1)制备Poly(St-co-HEMA)微球：
取5.625g St、1.50g HEMA和0.375g交联剂DVB加入到142.5g去离子水中，搅拌分散，并在氮气保护下升温至70℃，加入引发剂KPS的水溶液引发聚合反应，继续保持反应20小时，得到均一乳液。聚合产物经分离、洗涤、干燥后放入真空干燥器中保存。
(2)制备Poly(St-co-HEMA)-g-PCL微球：
将0.1g Poly(St-co-HEMA)微球与1.0gε-己内酯装入经高温干燥过的单口烧瓶中，加入10.0g甲苯及0.2g10％的辛酸亚锡甲苯溶液，密封后，超声分散均匀，并在磁力搅拌下通氮气15分钟后，升温至110℃，持续反应24小时。反应结束后，冷却至室温，聚合产物经分离、洗涤、干燥后保存。
(3)含Poly(St-co-HEMA)-g-PCL微球的原型涂料的配制及性能测试：
将0.5gPoly(St-co-HEMA)-g-PCL微球与0.29g醋酸丁酯预先混合以保持涂料总固体份恒定为70％，再加入2.0g羟基丙烯酸树脂，搅拌至二者完全混合均匀，即得到含Poly(St-co-HEMA)-g-PCL微球的原型涂料。经测试，得到原型涂料的粘度为197cP；与之相对比，未经本发明新型助剂改性过的涂料的粘度为2971cP。
实施例2：
(1)制备Poly(St-co-HEMA)-g-PCL微球：
与实施例1方法相同。
(2)含Poly(St-co-HEMA)-g-PCL微球的原型涂料的配制：
将0.1g Poly(St-co-HEMA)-g-PCL微球与0.14g醋酸丁酯预先混合以保持涂料总固体份恒定为70％，再加入2.0g羟基丙烯酸树脂，搅拌至二者完全混合均匀，即得到含Poly(St-co-HEMA)-g-PCL微球的原型涂料。经测试，得到原型涂料的粘度为1447cP。
实施例3：
(1)制备Poly(St-co-HEMA)微球：
与实施例1方法相同。
(2)含Poly(St-co-HEMA)微球的原型涂料的配制：
将0.1g Poly(St-co-HEMA)微球与0.14g醋酸丁酯预先混合以保持涂料总固体份恒定为70％，再加入2.0g羟基丙烯酸树脂，搅拌至二者完全混合均匀，即得到含Poly(St-co-HEMA)微球的原型涂料。经测试，得到原型涂料的粘度为1810cP。
实施例4：
(1)制备Poly(St-co-HEMA)微球：
与实施例1方法相同。
(2)制备Poly(St-co-HEMA)-g-PLA微球：
将0.1g Poly(St-co-HEMA)微球与1.0gD，L-丙交酯装入经高温干燥过的单口烧瓶中，加入10.0g甲苯及0.2g10％的辛酸亚锡甲苯溶液，密封后，超声分散均匀，并在磁力搅拌下通氮气15分钟后，升温至112℃，持续反应28小时。反应结束后，冷却至室温，聚合产物经分离、洗涤、干燥后保存。
(3)含Poly(St-co-HEMA)-g-PLA微球的原型涂料的配制：
将0.1g Poly(St-co-HEMA)-g-PLA微球与0.14g醋酸丁酯预先混合以保持涂料总固体份恒定为70％，再加入2.0g羟基丙烯酸树脂，搅拌至二者完全混合均匀，即得到含Poly(St-co-HEMA)微球的原型涂料。经测试，得到原型涂料的粘度为1863cP。
Claims (4)
1、一种可显著降低涂料粘度的涂料助剂，其特征在于由如下步骤制备获得：(1)采用无皂乳液聚合法制备得到苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球，亦称Poly(St-co-HEMA)微球；(2)利用表面引发开环聚合法在步骤(1)的微球上进一步制备得到表面接枝线性脂肪族聚酯长链的苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球，即为所需助剂。
2、一种如权利要求1所述的可显著降低涂料粘度的助剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)采用无皂乳液聚合法制备苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球：将5～10份的苯乙烯单体、0-10份丙烯酸酯单体或甲基丙烯酸酯单体、1～5份的甲基丙烯酸羟乙酯单体、0.5～2份的交联剂二乙烯基苯以及200份的去离子水混合均匀后，在氮气保护下升温至68-75℃，加入引发剂过硫酸钾水溶液引发聚合反应，保持反应18-22小时，得到均一乳液；聚合产物经分离、洗涤、干燥后放入真空干燥器中保存；
(2)利用表面引发开环聚合法制备表面接枝线性脂肪族聚酯长链的苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚微球：将1～2份步骤(1)制得的微球与5～20份脂肪族环酯单体经超声均匀分散于100份的甲苯及0.2～0.6份的辛酸亚锡甲苯溶液中，密闭，并在氮气保护下升温至105-115℃，持续反应20-28小时；反应结束后，冷却至室温，聚合产物经分离、洗涤、干燥，即得到所需助剂，为疏水性毛发状聚合物微球。
3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述脂肪族环酯单体为ε-己内酯、D，L-丙交酯、β-丁内酯、乙交酯或各种环碳酸酯。
4、如权利要求1所述的可显著降低涂料粘度的涂料助剂的应用，其特征在于将该助剂加入羟基丙烯酸树脂中，制备得到一类原型涂料，其组分配比如下：
(1)助剂，用量占涂料重量的2～25wt％；
(2)羟基丙烯酸树脂，用量占涂料重量的75～98wt％。
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| CN110511312A (zh) * | 2018-05-21 | 2019-11-29 | 北京化工大学 | 有机功能性微球及用其改性的无溶剂型单组分聚氨酯胶黏剂 |
| CN114393763A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-26 | 美盛隆制罐（惠州）有限公司 | 基于自组装的聚苯乙烯微球纳米压印母板及制法和应用 |
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2007
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