CN101429400B

CN101429400B - 具有增强的防油防水性的丙烯酸涂料组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN101429400B
Application number: CN2007101667722A
Authority: CN
Inventors: 廖蓉
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: Co Ltd
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: CN101429400A

Abstract

本发明提供了具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物，它包含，以所述组合物的总重量计：20-60重量份的丙烯酸乳液；以及0.05-1.0重量份的氟碳表面活性剂。还提供了制备具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物的方法，它包括：将0.05-1.0重量份的氟碳表面活性剂、0.05-1.0重量份的聚乙二醇醚类分散剂和0.1-5.0重量份的聚四氟乙烯微粉与20-60重量份的丙烯酸乳液混合，得到具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物。

Description

具有增强的防油防水性的丙烯酸涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及改进的丙烯酸墙面漆。具体地说，涉及具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物，以及制备上述具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物的方法。

背景技术

现有的丙烯酸乳液因其具有耐水、耐洗刷、耐污染、耐老化等优点，已被广泛地应用于墙面漆(包括外墙漆和内墙漆)中。常见的丙烯酸乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液等，它们分别用于外墙、内墙等各类涂料的制备，达到相应的产品性能要求和不同用途的综合性能要求，已成为涂料(乳胶漆)基料的主流。

然而，随着人们对墙面漆性能的要求越来越高，需要能够在严酷的环境条件下长时间地防止表面污染(尤其是防油防水)的墙面漆，因此，现有的丙烯酸墙面漆已不能完全满足人们的要求。

迄今为止，现有技术中尚未制造出具有增强的防油防水性和耐擦洗性，能够在严酷的环境条件下长时间地防止表面污染的丙烯酸墙面漆。

因此，本领域迫切需要开发一种具有增强的防油防水性和耐擦洗性，能够在严酷的环境条件下长时间地防止表面污染的丙烯酸墙面漆。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有增强的防油防水性和耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物，该丙烯酸涂料组合物能够在严酷的环境条件下长时间地防止表面污染。

一方面，本发明提供了一种具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物，它包含，以所述组合物的总重量计：

20-60重量份的丙烯酸乳液；以及

0.05-1.0重量份的氟碳表面活性剂。

在一个优选的实施方式中，所述组合物还包含：

0.1-5.0重量份的聚四氟乙烯微粉；以及

0.05-1.0重量份的聚乙二醇醚类分散剂。

在另一个优选的实施方式中，所述聚四氟乙烯微粉的粒度为10-14微米。

在另一个优选的实施方式中，所述丙烯酸乳液选自纯丙乳液、乙丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、以及它们的混合物；所述氟碳表面活性剂选自FSO-100、FSN-100、FSG、以及它们的混合物；

在另一个优选的实施方式中，所述聚乙二醇醚类分散剂选自Tergitol 6、Tergitol 10、Tergitol 4、Tergitol 8、HYAE 03、HYAE 07、HYAE 09、HYAE10-86、以及它们的混合物。

在另一个优选的实施方式中，所述丙烯酸乳液的含量为30-40重量份，所述氟碳表面活性剂的含量为0.1-1.0重量份，以所述组合物的总重量计。

在另一个优选的实施方式中，所述聚四氟乙烯微粉的含量为0.2-0.5重量份，所述聚乙二醇醚类分散剂的含量为0.1-0.5重量份，以所述组合物的总重量计。

另一方面，本发明提供了一种制备具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物的方法，它包括：

将0.05-1.0重量份的氟碳表面活性剂与20-60重量份的丙烯酸乳液混合，得到具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物。

在一个优选的实施方式中，该方法还包括：

在将所述氟碳表面活性剂与的丙烯酸乳液混合之前，将所述氟碳表面活性剂和0.05-1.0重量份的聚乙二醇醚类分散剂混合，得到第一混合物；接着将0.1-5.0重量份的聚四氟乙烯微粉加入所述第一混合物中，得到第二混合物；最后将所述第二混合物与所述丙烯酸乳液混合，得到具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物。

在另一个优选的实施方式中，所述丙烯酸乳液的含量为30-40重量份，所述氟碳表面活性剂的含量为0.1-1.0重量份，所述聚四氟乙烯微粉的含量为0.2-0.5重量份，所述聚乙二醇醚类分散剂的含量为0.1-0.5重量份，以所述组合物的总重量计。

附图说明

图1示出了接触角的计算方法。

图2是根据本发明的一个实施方式的水和油分别在含有氟碳表面活性剂的漆膜上的接触角的照片。

图3是作为对照的水和油分别在不含氟碳表面活性剂的漆膜上的接触角的照片。

图4是根据本发明的一个实施方式的防油防水性试验结果的照片。

图5是根据本发明的另一个实施方式的水和油分别在含有聚四氟乙烯的漆膜上的接触角的照片。

图6是作为对照的水和油分别在不含聚四氟乙烯的漆膜上的接触角的照片。

图7-8是根据本发明的另一个实施方式的防油防水性试验结果的照片。

具体实施方式

本发明的发明人在进行了广泛而深入的研究之后发现，通过在常规的丙烯酸涂料中混入特定含量的氟碳表面活性剂，就可以改善丙烯酸涂料的防油防水性和耐擦洗性。并且，本发明的发明人进一步发现，通过在常规的丙烯酸涂料中混入特定含量的氟碳表面活性剂和聚乙二醇醚类分散剂，再在其中加入极少量的聚四氟乙烯(PTFE)微粉，就可得到具有显著增强的防油防水性和耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物。基于上述发现，本发明得以完成。

在本发明的第一方面，提供了一种具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物，它包含：丙烯酸乳液、以及氟碳表面活性剂。

在本发明中，对所述丙烯酸乳液没有特别的限制，可以是本领域常规的丙烯酸乳液，其代表性的例子包括，但不限于：纯丙乳液、乙丙乳液、硅丙乳液、以及苯丙乳液。以所述组合物的总重量计，所述丙烯酸乳液的含量约为20-60重量份，优选约为30-40重量份。

在本发明中，对所述氟碳表面活性剂没有特别的限制，可以是本领域常规的氟碳表面活性剂，其代表性的例子包括，但不限于：FSO-100(生产商：杜邦)、FSN-100(生产商：杜邦)、以及FSG(生产商：杜邦)。以所述组合物的总重量计，所述氟碳表面活性剂的含量约为0.05-1.0重量份，优选约为 0.1-1.0重量份。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述组合物还包含：聚四氟乙烯微粉、以及聚乙二醇醚类分散剂。

在本发明中，所述聚四氟乙烯微粉的粒度约为10-14微米。以所述组合物的总重量计，所述聚四氟乙烯微粉的含量约为0.1-5.0重量份，优选约为0.2-0.5重量份。

在本发明中，对所述聚乙二醇醚类分散剂没有特别的限制，可以是本领域常规的聚乙二醇醚类分散剂，其代表性的例子包括，但不限于：Tergitol 6(生产商：陶氏化学)、Tergitol 10(生产商：陶氏化学)、Tergitol 4(生产商：陶氏化学)、Tergitol 8(生产商：陶氏化学)、HYAE 03(生产商：罗门哈斯)、HYAE 07(生产商：罗门哈斯)、HYAE 09(生产商：罗门哈斯)、以及HYAE 10-86(生产商：罗门哈斯)。以所述组合物的总重量计，所述聚乙二醇醚类分散剂的含量约为0.05-1.0重量份，优选约为0.1-0.5重量份。

在本发明的第二方面，提供了一种制备具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物的方法，它包括：将上述氟碳表面活性剂与丙烯酸乳液混合，得到具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述制备具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物的方法还包括：在将所述氟碳表面活性剂与丙烯酸乳液混合之前，将所述氟碳表面活性剂和上述聚乙二醇醚类分散剂混合，得到第一混合物；接着将上述聚四氟乙烯微粉加入所述第一混合物中，得到第二混合物；最后将所述第二混合物与所述丙烯酸乳液混合，得到具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物。

本发明的主要优点在于：

本发明的丙烯酸涂料组合物具有增强的防油防水性和耐擦洗性，能够在严酷的环境条件下长时间地防止表面污染。

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例

实施例1：添加了氟碳表面活性剂的丙烯酸墙面漆

(I)制备

按如下步骤制备本发明的丙烯酸墙面漆，配方见下表1。

1.根据配方称取水。

2.在500rpm的低速搅拌下，缓慢投入定量的已二醇和增稠剂Natrosol250HBR，直到增稠剂溶解完毕。

3.保持低速搅拌，加入消泡剂Tego Foamex 800和Orontan 1124，继续搅拌10分钟。然后投入重钙和钛白粉，转为2000rpm的高速搅拌，直至分散到细度小于50μm。

4.转为500-600rpm的低速搅拌，加入成膜助剂Texanol和氟碳分散剂FSO-100，搅拌均匀，再加入Primal AC-261树脂、遮盖聚合物Ropaque-E、分散剂Triton X-405、增稠剂Acrysol RM-220NPR和水，搅拌30分钟。

表1

(II)测试

(1)涂料性能

下表2中示出了实施例1中制得的丙烯酸墙面漆的涂料性能的测试方法和测试结果。

表2

涂料性能	测试方法	测试结果
			Krebs粘度	ASTM D562	100-105KU
比重	ISO 2811	1.25-1.3
			耐擦洗性	ASTM D2486	大于750(带垫片的加速试验)
铅笔硬度	ASTM D3363	HB-B
			清洁性	ASTM D4213	灰色卡＝5(污染物为咖啡和茶)
外观	目测	无分层，无起泡，无沉降
			防起皮性能	ASTM D4946	7-9(无粘连)
细度	ASTM D1210	小于40μm
			pH值	E 70	8.5-10.0

(2)防油防水性

测试方法：本试验测试的是静态接触角，采用成像分析法，它是通过滴出一滴满足要求体积的液体于固体表面，通过影像分析技术，测量或计算出液体与固体表面的接触角值的简易方法。

如图1所示，接触角θ＝2θ₁＝2tan^-1(h/r)，其中θ₁＝tan^-1(h/r)，tanθ₁＝h/r。

下表3中示出了测试结果。

表3

参看图2-3。图2是水和油分别在含有FSO-100的漆膜上的接触角的照片(左边为水，右边为油)。如图2所示，水和油在含有FSO-100的漆膜上的接触角大，这说明实施例1的丙烯酸墙面漆的防油防水性优异。图3是作为对照的水和油分别在不含FSO-100的漆膜上的接触角的照片。如图3所示，水和油在不含FSO-100的漆膜上的接触角小，这说明防油防水性差。并且，如图4所示，实施例1的丙烯酸墙面漆的防油防水性优异。

(III)结论

通常用接触角的大小来说明材料的防油防水性。接触角大，说明材料的防油防水性越好。材料的防油防水性优异，那么材料的清洁性能优异。

由实施例1的试验结果可知，通过添加氟碳表面活性剂，可以提高丙烯酸墙面漆的防油防水性，也就是提高涂料的自清洁和易清洁性能。并且，涂料的耐擦洗性也得到改善。

实施例2：添加了氟碳表面活性剂、聚四氟乙烯微粉和聚乙二醇醚类分散剂的丙烯酸墙面漆

(I)制备

按如下步骤制备本发明的丙烯酸墙面漆，配方见下表4。

1.根据配方称取水。

3.保持低速搅拌，加入消泡剂Tego Foamex 800、Orontan 1124、Tergitol 6和Tergitol 10，继续搅拌10分钟。然后投入重钙、钛白粉和PTFE微粉，转为2000rpm的高速搅拌，直至分散到细度小于50μm。

4.转为500-600rpm的低速搅拌，加入成膜助剂Texanol，搅拌均匀，再加入Primal AC-261树脂、遮盖聚合物Ropaque-E、氟碳分散剂FSO-100、增稠剂Acrysol RM-220NPR和水，搅拌30分钟。

表4

(II)测试

(1)涂料性能

下表5中示出了实施例2中制得的丙烯酸墙面漆的涂料性能的测试方法和测试结果。

表5

涂料性能	测试方法	测试结果
			Krebs粘度	ASTM D562	100-105KU
比重	ISO 2811	1.25-1.3
			耐擦洗性	ASTM D2486	大于1000(带垫片的加速试验)
铅笔硬度	ASTM D3363	HB-B
			清洁性	ASTM D4213	灰色卡＝5(污染物为咖啡和茶)
外观	目测	无分层，无起泡，无沉降
			防起皮性能	ASTM D4946	8-10(无粘连)
细度	ASTM D1210	小于40μm
			pH值	E 70	8.5-10.0

(2)防油防水性

下表6中示出了测试结果。

表6

参看图5-6。图5是水和油分别在含有聚四氟乙烯的漆膜上的接触角的照片(左边为水，右边为油)。如图5所示，水和油在含有聚四氟乙烯的漆膜上的接触角大，这说明实施例2的丙烯酸墙面漆的防油防水性优异。图6是作为对照的水和油分别在不含聚四氟乙烯的漆膜上的接触角的照片。如图6所示，水和油在不含聚四氟乙烯的漆膜上的接触角小，这说明防油防水性差。

(III)结论

(i)分散剂种类及用量对接触角的影响

本试验的机理是利用氟碳表面活性剂极低的F-C键能，在涂料成膜干燥时，其氟原子向气固相移动，且有向气相排列的趋势，而氟碳表面活性剂和PTFE微粉有非常优异的相容性，带动PTFE分散相向漆膜表面迁移，使漆膜具有优异的防油防水性。

在试验过程中，尝试只使用聚乙二醇醚类非离子表面活性剂Tergitol 6和Tergitol 10而没有使用氟碳表面活性剂，发现只能得到较好的防水性。图7示出了试验结果。

在试验过程中，发现可以在采用其它种类的分散剂使填料和丙烯酸树脂分散好的前提下，使用极少量的氟碳表面活性剂、聚乙二醇醚类表面活性剂Tergitol 6和Tergitol 10、以及PTFE微粉，就能得到非常优异的防油防水性。图8示出了试验结果。

另外，在试验中，也采用其它的非离子表面活性剂，发现氟碳表面活性剂和聚乙二醇醚类的分散剂一起使用，可以使性能达到最好而且成本相对较低。

由此可见，通过添加PTFE微粉与氟碳表面活性剂和聚乙二醇醚类分散剂一起使用，可以大大提高丙烯酸墙面涂料的防油防水性，也就是提高涂料的自清洁和易清洁性能。并且涂料的耐擦洗性也显著提高。

(ii)PTFE微粉的粒度对接触角及耐擦洗性的影响

试验发现，PTFE粒度的大小对接触角也有不同的影响。平均粒度在10-14微米之间的PTFE微粉可以得到防油防水性都非常优异的涂料。

同时发现，PTFE粒度的大小对耐擦洗性也有不同的影响。粒度越大，耐擦洗性越好。

由此可见，采用PTFE微粉和氟碳表面活性剂以及聚乙二醇类分散剂共同作用，在极低的添加量下能得到防油防水性、以及耐擦洗性非常优异的丙烯酸涂料。

虽然为了清楚和理解的目的，已对本发明进行了详细的描述，但是在阅读了本申请说明书之后，本领域技术人员将会明白，在不偏离本发明的精神和实质的前提下，可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变均落入所附权利要求书及其等价内容所包括的范围之内。

Claims

1.一种具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物，它包含，以所述组合物的总重量计：

20-60重量份的丙烯酸乳液；以及

0.05-1.0重量份的氟碳表面活性剂，其中，所述组合物还包含：

0.1-5.0重量份的聚四氟乙烯微粉；以及

0.05-1.0重量份的聚乙二醇醚类分散剂。

2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚四氟乙烯微粉的粒度为10-14微米。

3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述丙烯酸乳液选自纯丙乳液、乙丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、以及它们的混合物；所述氟碳表面活性剂选自FSO-100、FSN-100、FSG、以及它们的混合物；

4.如权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述聚乙二醇醚类分散剂选自Tergitol 6、Tergitol 10、Tergitol 4、Tergitol 8、以及它们的混合物。

5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述丙烯酸乳液的含量为30-40重量份，所述氟碳表面活性剂的含量为0.1-1.0重量份，以所述组合物的总重量计。

6.如权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述聚四氟乙烯微粉的含量为0.2-0.5重量份，所述聚乙二醇醚类分散剂的含量为0.1-0.5重量份，以所述组合物的总重量计。

7.一种制备具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物的方法，它包括：

将0.05-1.0重量份的氟碳表面活性剂与20-60重量份的丙烯酸乳液混合，得到具有增强的防油防水性及耐擦洗性的丙烯酸涂料组合物，其中，该方法还包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸乳液的含量为30-40重量份，所述氟碳表面活性剂的含量为0.1-1.0重量份，所述聚四氟乙烯微粉的含量为0.2-0.5重量份，所述聚乙二醇醚类分散剂的含量为0.1-0.5重量份，以所述组合物的总重量计。