CN101712838A - 一种水性低表面能涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料及涂料生产工艺技术领域，具体为一种水性低表面能涂料，其特征在于由低表面能涂料用乳液、杀菌防腐剂、消泡剂、润湿分散剂、pH值调节剂、颜填料、纳米微粉、成膜助剂、增稠剂、流平剂和水等组成，本发明根据用途需要可以加入颜填料、纳米微粉，本发明的工艺步骤是先按比例向分散罐内加入水并进行搅拌，再按比例向分散罐内依次加入润湿分散剂、消泡剂、杀菌剂搅拌均匀，最后按配比加入低表面能涂料用乳液、pH值调节剂、成膜助剂，增稠剂、流平剂并分散均匀，本发明的水性低表面能涂料具有耐擦洗、耐酸碱、耐盐水盐雾、耐老化、安全环保、易于施工的优点，本发明的低表面能涂料表面能较低、涂膜与水的接触角大于100°，与二碘甲烷的接触角大于70°。

Description

一种水性低表面能涂料及其制备方法

技术领域：

本发明属于涂料及涂料生产工艺技术领域，具体为一种水性低表面能涂料及其制备方法。

背景技术：

低表面能涂料涂层具有疏水、疏油、自清洁、减阻、防腐等一系列优异的性能，在建筑涂料、减阻涂料、防污涂料、防腐涂料、防水涂料、防雾防冰涂料、防涂鸦抗粘贴涂料等方面有着潜在的应用前景。

目前在低表面能涂料领域，以三氟树脂涂料及四氟树脂涂料居多，但这两种涂料的表面能只是相对的比环氧涂料、丙烯酸酯涂料、聚氨酯涂料等相对较低，并不能达到防小广告粘贴的要求；因此国内外一些厂家陆续开发出一系列的防涂鸦抗粘贴涂料，但这些涂料仍然存在着种种不足，比如有些“泛油”易脏、有些防粘效果差、有些反复粘贴后会失去防粘性、有些短期日晒雨淋就失去防粘性、有些产品品种单一装饰效果太差、有些产品价格高昂等等。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种价格适中、表面能较低、防粘性持久、耐酸碱、耐盐水盐雾、耐老化、耐擦洗、常温干燥、易于施工、高耐久性的一种水性低表面能涂料及其制备方法。

本发明可以通过如下措施达到：

一种水性低表面能涂料，其特征在于由低表面能涂料用乳液、杀菌防腐剂、消泡剂、润湿分散剂、成膜助剂和水组成，各组成成份的质量百分比为低表面能涂料用乳液30～80％、水10～50％、杀菌防腐剂0.01～0.5％、消泡剂0.05～0.5％、分散剂0.05～0.8％、成膜助剂0.1～1％。

本发明根据需要可以加入纳米微粉，纳米微粉的加入量占总质量不超过10％，纳米微粉为纳米钛白粉、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铁、纳米碳酸钙等纳米级粉体中的任意一种或任意几种混合物。

本发明根据需要可以加入颜填料，颜填料的加入量占总质量的0～60％。以调节颜色，扩大使用于范围。

本发明可以加入适量增稠剂、流平剂，加入量与总质量的配比为：增稠剂0.1～2％、流平剂0.1～1％。

本发明所述的低表面能涂料用乳液由氟丙烯酸酯、氟硅大单体、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺在水、乳化剂、引发剂、PH值缓冲剂的作用下共聚而成，各组成成份的质量百分比为：含氟丙烯酸酯1～30％、氟硅大单体1～20％、甲基丙烯酸烷基酯10～40％、丙烯酸烷基酯5～35％、羟烷基丙烯酰胺0.5～5％、水40～50％、引发剂0.05～1％、乳化剂0.1～4％、PH值缓冲剂0.1～1％。

本发明所述的氟硅大单体的通式为：

其中的R1、R2、R4为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、苯基等中的任意一种；R3的通式为CF3(CF2)m(CH2)n柣騂(CF2)x(CH2)n株渲衜≥0、n＝2～8、x≥2；氟硅大单体中的a＝2～8，b≥3，c≥3。

本发明所述的含氟丙烯酸酯为甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸十九氟酯、丙烯酸全氟辛基乙酯等中的一种或任意几种的混合物。

本发明所述的甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸(异)辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯等中的一种或任意几种。

本发明所述的丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸(异)辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸羟丁酯等中的一种或任意几种。

本发明所述的PH值缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、碳酸氢铵、氨水等中的任意一种。

本发明所述的乳化剂为非反应型乳化剂，含不饱和双键的反应型乳化剂中的任意几种的组合物。

本发明所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。

本发明所述的低表面能涂料用乳液将含氟丙烯酸酯、氟硅大单体、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺等单体在水中进行乳液聚合，使氟、硅以化学键形式结合在丙烯酸酯侧链上，利用有机氟、硅的卓越性能对丙烯酸酯树脂实现改性，得到了一种低表面能涂料用乳液，其涂膜表面能较低、疏水和疏油能力强。

本发明的水性低表面能涂料，是以低表面能涂料用乳液为成膜物质，以低表面能涂料用乳液中的氟、硅的优异性能，达到拒水、拒油的性能，配合纳米微粉改进涂膜表面的结构，进一步增强拒水、拒油的性能，并且颜填料能够提供多种装饰性，再加以助剂等改进了施工性能和低温成膜的性能，从而扩大了产品的应用范围。

一种水性低表面能涂料的制备方法，其特征在于步骤如下：

第一步，按比例向分散罐内加入水并进行搅拌，

第二步，按比例向分散罐内依次加入润湿分散剂、消泡剂、杀菌剂、搅拌均匀，

第三步，按配比加入低表面能涂料用乳液、成膜助剂、并分散均匀。

本发明可以在第二步后加入纳米微粉及颜填料，然后进行砂磨，控制砂磨细度小于30微米。

本发明可以在第三步加入增稠剂、流平剂，加入量与总质量的配比为：增稠剂0.1～2％、流平剂0.1～1％。

本发明所述的低表面能涂料用乳液制备方法，其特征在于步骤为：

第一步，按比例把水、引发剂、乳化剂加入到反应釜中，升温至60～80℃，

第二步，按比例向反应釜滴加甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯、氟硅大单体的混合液进行反应，反应4～12h后降温，

第三步，测量PH值，其值为7.0～9.0即可，可以向反应釜内加入PH值调节剂调PH值，使PH值为7.0～9.0。

本发明的低表面能涂料具有以下性能：

1.表面能较低，对水的接触角大于100°，对二碘甲烷的接触角大于70°。

2.防粘效果突出，胶水、浆糊、不干胶粘贴的小广告很容易剥落，或在风吹、日晒、雨淋等外力的作用下自动脱落。

3.优异的耐候性：人工加速老化1000h，涂膜无开裂，剥落、脱粉现象。

4.优异的耐洗刷性：耐擦洗10000次涂膜无异常。

5.优异的耐盐雾性：耐盐雾1000h涂膜无异常

附图说明：

图1是本发明水的接触角示意图。

图2是本发明二碘甲烷的接触角示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步描述，

一、本发明低表面能涂料用乳液的制备方法，

实施例1：

组成成份和组成成份的质量百分比：

1.氟硅大单体          6.0g

2.含氟丙烯酸酯        5.5g

3.甲基丙烯酸烷基酯    17.1g

4.丙烯酸烷基酯        15.0g

5.羟烷基丙烯酰胺      3.5g

6.乳化剂              4.3g

7.PH值缓冲剂          0.2g

8.引发剂              0.4g

9.水                  48.0

10.PH值调节剂         适量

制备步骤为：

第1步，把水、引发剂、乳化剂、PH值缓冲剂加入到反应釜中，升温至60℃，

第二步，反应釜加入甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯、氟硅大单体的混合液进行反应，反应时间4h后降温，

第三步，测PH值，PH值为7.0即可，可以向反应釜内加入适量PH值调节剂，以调PH值。

实施例2：

组成成份和组成成份的质量百分比：

1.氟硅大单体          6.5g

2.含氟丙烯酸酯        9.0g

3.甲基丙烯酸烷基酯    17.8g

4.丙烯酸烷基酯        15.1g

5.羟烷基丙烯酰胺      1.8g

8.乳化剂              4.2g

10.PH值缓冲剂         0.3g

11.引发剂             0.4g

12.水                 48.0

10.PH值调节剂         适量

制备步骤为：

第1步，把水、引发剂、乳化剂、PH值缓冲剂加入到反应釜中，升温至80℃，

第二步，反应釜加入甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯、氟硅大单体的混合液进行反应，反应时间4h后降温，

第三步，测PH值，PH值为7.0即可，可以向反应釜内加入适量PH值调节剂，以调PH值。

实施例3：

组成成份和组成成份的质量百分比：

1.氟硅大单体          8.0g

2.含氟丙烯酸酯        7.0g

3.甲基丙烯酸烷基酯    16.1g

4.丙烯酸烷基酯        13.5g

5.羟烷基丙烯酰胺      2.8g

6.乳化剂              3.8g

7.PH值缓冲剂          0.3g

8.引发剂              0.5g

9.水                  48.0

10.PH值调节剂         适量

制备步骤为：

第1步，把水、引发剂、乳化剂、PH值缓冲剂加入到反应釜中，升温至70℃，

第二步，反应釜加入甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯、氟硅大单体的混合液进行反应，反应时间10h后降温，

第三步，测PH值，PH值为8.0即可，可以向反应釜内加入适量PH值调节剂，以调PH值。

实施例4：

组成成份和组成成份的质量百分比：

1.氟硅大单体        8.8g

2.含氟丙烯酸酯      10.0g

3.甲基丙烯酸烷基酯  16.6g

4.丙烯酸烷基酯      11.4g

5.羟烷基丙烯酰胺    1.0g

6.乳化剂            3.5g

7.PH值缓冲剂        0.3g

8.引发剂            0.4g

9.水                48.0

10.PH值调节剂       适量

制备步骤为：

第1步，把水、引发剂、乳化剂、PH值缓冲剂加入到反应釜中，升温至80℃，

第二步，反应釜加入甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯、氟硅大单体的混合液进行反应，反应时间12h后降温至室温，

第三步，测PH值，PH值为9.0即可，可以向反应釜内加入适量PH值调节剂，以调PH值。

二、水性低表面能涂料的制备方法。

实施例1：

清漆，组成成份和组成成份的质量：

水           314.0

杀菌剂       1.0

润湿分散剂   2.0

消泡剂       3.0

成膜助剂1    45.0

成膜助剂2    30.0

低表面能涂料用乳液   600.0

流平剂               2.0

增稠剂1              7.0

增稠剂2              5.0

实施例2：

白漆，组成成份和组成成份的质量：

水                  227.0

润湿剂              1.0

分散剂              5.0

消泡剂              3.0

杀菌剂              1.0

金红石型钛白粉      200

纳米微粉            10

滑石粉              40

成膜助剂1           20.0

成膜助剂2           30.0

低表面能涂料用乳液  450

流平剂              2.0

增稠剂1             6.0

增稠剂2             4.0

上述制备步骤如下：

第一步，按比例向分散罐内加入水并进行搅拌，

第二步，按比例向分散罐内依次加入润湿分散剂、消泡剂、杀菌剂、搅拌均匀。

第三步，按配比加入低表面能涂料用乳液、成膜助剂、纳米微粉、颜填料、增稠剂、流平剂，并分散均匀。

对上述实施例的水性低表面能涂料测试性能如下表：

	实施例1	实施例2
			水的接触角	108.6°	112.1°
二碘甲烷的接触角	77.1°	79.6°

耐水性涂膜无异常	≥96h
		耐碱性(饱和Ca(OH)2，涂膜无异常)	≥96h
耐酸性2(5％H2SO4)(涂膜无异常)	≥96h
		耐盐水性(10％NaCl)(涂膜无异常)	≥96h
耐盐雾性(涂膜无异常)	≥1000h
		耐人工气候老化性	1000h不起泡、不剥落、无裂纹，不脱粉
耐弯曲性/mm	≤2
		耐冲击性/cm	≥50
涂层耐温变性(5次循环)	无异常
		耐擦洗/次	≥10000
耐油性，120#溶剂油(涂膜无异常)	≥48h

耐水性涂膜无异常	≥96h
		抗粘贴性(180°剥离强度)/(N/mm)	≤0.1
反复粘贴(50次)180°剥离强度/(N/mm)	≤0.1
			外观：无剥落、明显失光，无胶残留物
防涂鸦性	墨水    易清除，不留明显痕迹
			油性笔  易清除，不留明显痕迹
	自喷漆  易清除，不留明显痕迹

Claims (10)

1.一种水性低表面能涂料，其特征在于由低表面能涂料用乳液、杀菌防腐剂、消泡剂、润湿分散剂、成膜助剂和水组成，各组成成份的质量百分比为低表面能涂料用乳液30～80％、水10～50％、杀菌防腐剂0.01～0.5％、消泡剂0.05～0.5％、分散剂0.05～0.8％、成膜助剂0.1～1％。

2.根据权利要求1所述的一种水性低表面能涂料，其特征在于根据需要加入纳米微粉，纳米微粉的加入量占总质量不超过10％。

3.根据权利要求1所述的一种水性低表面能涂料，其特征在于加入颜填料，颜填料的加入量占总质量的0～60％。

4.根据权利要求1所述的一种水性低表面能涂料，其特征在于加入适量增稠剂、流平剂，加入量与总质量的配比为：增稠剂0.1～2％、流平剂0.1～1％。

5.根据权利要求1所述的一种水性低表面能涂料，其特征在于低表面能涂料用乳液由氟丙烯酸酯、氟硅大单体、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺在水、乳化剂、引发剂、PH值缓冲剂的作用下共聚而成，各组成成份的质量百分比为：含氟丙烯酸酯1～30％、氟硅大单体1～20％、甲基丙烯酸烷基酯10～40％、丙烯酸烷基酯5～35％、羟烷基丙烯酰胺0.5～5％、水40～50％、引发剂0.05～1％、乳化剂0.1～4％、PH值缓冲剂0.1～1％。

6.根据权利要求5所述的一种水性低表面能涂料，其特征在于所述的氟硅大单体的通式为：

其中的R1、R2、R4为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、苯基等中的任意一种；R3的通式为CF3(CF2)m(CH2)n柣騂(CF2)x(CH2)n枺渲衜≥0、n＝2～8、x≥2；氟硅大单体中的a＝2～8，b≥3，c≥3；所述的含氟丙烯酸酯为甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸十九氟酯、丙烯酸全氟辛基乙酯等中的一种或任意几种的混合物；所述的甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸(异)辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯等中的一种或任意几种；所述的丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸(异)辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸羟丁酯等中的一种或任意几种；所述的PH值缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、碳酸氢铵、氨水等中的任意一种；所述的乳化剂为非反应型乳化剂，含不饱和双键的反应型乳化剂中的任意几种的组合物；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。

7.一种水性低表面能涂料的制备方法，其特征在于步骤如下：

第一步，按比例向分散罐内加入水并进行搅拌，

第二步，按比例向分散罐内依次加入润湿分散剂、消泡剂、杀菌剂、搅拌均匀。

第三步，按配比加入低表面能涂料用乳液、成膜助剂、并分散均匀。

8.根据权利要求7所述的一种水性低表面能涂料的制备方法，其特征在于在第二步后加入纳米微粉及颜填料，然后进行砂磨，控制砂磨细度小于30微米。

9.根据权利要求7所述的一种水性低表面能涂料的制备方法，其特征在于在第三步加入增稠剂、流平剂，加入量与总质量的配比为：增稠剂0.1～2％、流平剂0.1～1％。

10.根据权利要求7所述的一种水性低表面能涂料的制备方法，其特征在于低表面能涂料用乳液的制备步骤为：

第一步，按比例把水、引发剂、乳化剂加入到反应釜中，升温至60～80℃，

第二步，按比例向反应釜滴加甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、羟烷基丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯、氟硅大单体的混合液进行反应，反应4～12h后降温，

第三步，测量PH值，其值为7.0～9.0即可，可以向反应釜内加入PH值调节剂调PH值，使PH值为7.0～9.0。

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