CN101781503A

CN101781503A - 一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成

Info

Publication number: CN101781503A
Application number: CN201010103616A
Authority: CN
Inventors: 万里鹰
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2010-07-21

Abstract

一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成，其特征是合成方法为：(1)乙二醇丁醚和异丙醇按体积比7∶3混合；(2)加入蒸馏水配成种子水溶胶；(3)再升至110℃，再按体积比20∶3∶0.1滴加丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-B-羟乙酯、二乙烯基苯混合单体即得IPN聚丙烯酸酯类水溶胶阻尼材料。本发明的优点是：(1)该方法不含外加乳化剂，涂膜具有较高的光泽度、附着力、耐水性；(2)IPN结构的形成，体系具有良好的阻尼性能；(3)IPN结构的涂料中存在物理交联和化学交联，扩大阻尼温度范围，玻璃化转变温度大70℃以上，最大耗散因子(tanδ)max达0.55，是一种具有广泛的应用前景的阻尼功能性涂料。

Description

一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成

技术领域

本发明涉及一种阻尼涂料的合成，尤其涉及一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成。

背景技术

阻尼材料(即减振材料)是指能大幅度衰减振动振幅的新型功能材料，它通过材料内部的各种阻尼机制吸收外部振动能，并将其转化成热能而不可逆的耗散，从而达到减振降噪功效。高分子阻尼材料是一种能消除振动和噪声，以聚合物为基质的功能材料。当高分子链段运动不能完全跟上振动的速率而产生分子链内摩擦，吸收一部分振动能，再以‘热’形式而耗散，这样就取到减少或降低振幅的作用。目前，各类阻尼材料已广泛应用于导弹、海军舰船、火箭、卫星等军事和高科技领域，随着现代工业、交通运输和宇航事业的发展及对环境保护的重视，阻尼材料必然日益需要，尤其是高性能的阻尼材料。本方法是一种新型互穿网络结构的丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料，把这种水溶胶型涂料直接涂覆在振动器件表面，就可起到减震作用，而且涂膜综合性能好，因此使用简单方便。

水性涂料分成乳液型、水溶胶型和水溶液型。区分这三种类型的依据是聚合物粒子的大小，粒子大小不同，涂料性能的差别很大。水溶胶体系兼有乳液型和水溶液型的优点，性能较为突出。

水溶胶体系作为涂料使用，其性能比较优越，具有以下特点：

(1)水溶胶的粒度比乳液小，具有一定的自乳化能力。因此，水溶胶涂料机械稳定性和冻融稳定性好，涂层的耐水性也好。

(2)与乳液相比，水溶胶的最低成膜温度(MFT)低。在低成膜温度下，可形成高硬度的涂层。

(3)水溶胶的粒度小，可形成均匀的涂料，且所得涂层的光泽度高。

(4)流平性比乳液好，具有类似牛顿流体的流动特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成，提供良好的硬度、耐摩擦性、耐候性、保光性、保色性的甲基丙烯酸甲酯为硬单体，以提供良好的柔韧性、冲击强度和附着力的丙烯酸丁酯为软单体，以丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯为官能团单体，赋予水溶胶优异的稳定性，且甲基丙烯酸羟乙酯的羟基还可与外加交联剂起化学交联固化作用。甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-B-羟乙酯、丙烯酸的共聚物作为种子水溶胶(即组分1)，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-B-羟乙酯的共聚物作为组分2，通过建立“核-壳”模型，首先组分1进行溶液聚合，聚合完毕，加胺微粒化，形成无皂水溶胶，由于组分1的丙烯酸自乳化作用，再加组分2，不需外加乳化剂可进行无皂水溶胶聚合，这样两步聚合得到具有IPN结构的水性涂料。

本发明是这样来实现的，其特征是合成方法为：

(1)乙二醇丁醚和异丙醇按体积比7∶3混合后，然后采用滴加法按体积比30∶4∶3∶0.1加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸-B-羟乙酯、二乙烯基苯混合于250ml四口瓶中，在110℃温度下聚合2～3小时；

(2)然后降温至60℃滴加中和剂二乙胺基乙醇，使中和度达到80％～100％，充分搅拌后，加入蒸馏水配成种子水溶胶；

(3)再升至110℃，再按体积比20∶3∶0.1滴加丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-B-羟乙酯、二乙烯基苯混合单体，无皂乳液聚合反应2～3小时结束，加水配制成50％的固含量，降至室温出料，即得IPN聚丙烯酸酯类水溶胶阻尼材料。

设合成的IPN聚丙烯酸酯类水溶胶阻尼材料中树脂为100％重量，则甲基丙烯酸甲酯的量为30％至70％，丙烯酸丁酯的量为30％至70％，甲基丙烯酸-B-羟乙酯的量为5％至20％，丙烯酸的量为5％至20％。

所述的乙二醇丁醚和异丙醇可由二乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、甲醇代替。

本发明的优点是：(1)该方法不含外加乳化剂，涂膜具有较高的光泽度、附着力、耐水性；(2)IPN结构的形成，体系具有良好的阻尼性能；(3)IPN结构的涂料中存在物理交联和化学交联，扩大阻尼温度范围，玻璃化转变温度大70℃以上，最大耗散因子(tanδ)max达0.55，是一种具有广泛的应用前景的阻尼功能性涂料。

附图说明

图1为本发明的玻璃化转变曲线曲线。

图2为本发明的tanδ-T曲线。

具体实施方式

甲基丙烯酸甲酯(甲基丙烯酸甲酯)作为硬单体，丙烯酸丁酯作为软单体，且可作为内增塑剂调节聚合物玻璃化转变温度。丙烯酸作为官能团单体是为共聚物提供羧基，共聚物用胺中和微粒化后，-COOH变成-COO^-，-COO^-之间的静电排斥使无皂水溶胶稳定存在。同时丙烯酸可起乳化剂作用，不需外加乳化剂，可进行无皂乳液聚合。另一种官能团单体是甲基丙烯酸羟乙酯，作为极性单体分别与硬单体、软单体共聚，增加硬单体、软单体两组分的相容性，同时其羟基的亲水性也可以提高水溶胶的稳定性。

实施例1

P(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸-co-甲基丙烯酸-B-羟乙酯)/P(丙烯酸丁酯-co-甲基丙烯酸-B-羟乙酯)采用“核-壳”模型方法制备，两网络均加化学交联剂，以乙二醇丁醚、异丙醇为混合溶剂，采用滴加法加入30ml甲基丙烯酸甲酯、6ml丙烯酸、4ml甲基丙烯酸-B-羟乙酯、0.1ml二乙烯基苯等混合单体1于250ml四口瓶中，在110℃温度下聚合2～3小时。然后降温至60℃滴加中和剂(中和度80％-100％)，充分搅拌后，加入蒸馏水配成水溶胶。再升至原温，滴加40ml丙烯酸丁酯、6ml甲基丙烯酸-B-羟乙酯、0.1ml二乙烯基苯混合单体2，反应2～3小时结束。加水配制成50％的固含量，降至室温出料，即得IPN聚丙烯酸酯类阻尼材料产物，为水溶胶状态。水溶胶玻璃化转变达75℃，最大耗散因子(tanδ)max达0.55。见图1和图2，图2的(tanδ)max＝0.55，水溶胶固化成涂膜后五项性能指标，光泽度(％)103.7；柔韧性(mm)1；硬度0.8；附着力(级)1；抗冲击强度(Kg·cm)50。

实施例2

采用实施例1相同的实验方法，但甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯两网络均不加网络交联剂二乙烯基苯，所得线性IPN聚丙烯酸酯类阻尼材料产物，为水溶胶状态。水溶胶玻璃化转变达60℃以上，最大耗散因子(tanδ)max达0.53。水溶胶固化成涂膜后五项性能指标，光泽度(％)95；柔韧性(mm)1；硬度0.75；附着力(级)1；抗冲击强度(Kg·cm)50。

实施例3

采用实施例1相同的实验方法，但调整配方甲基丙烯酸甲酯40ml、丙烯酸丁酯30ml，其它加入量均与例1一致，所得水溶胶玻璃化转变达70℃以上，最大耗散因子(tanδ)max达0.50。水溶胶固化成涂膜后五项性能指标，光泽度(％)97；柔韧性(mm)1；硬度0.88；附着力(级)2；抗冲击强度(Kg·cm)50。

Claims

1.一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成，其特征是合成方法为：

2.根据权利要求1所述的一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成，其特征是设合成的IPN聚丙烯酸酯类水溶胶阻尼材料中树脂为100％重量，则甲基丙烯酸甲酯的量为30％至70％，丙烯酸丁酯的量为30％至70％，甲基丙烯酸-B-羟乙酯的量为5％至20％，丙烯酸的量为5％至20％。

3.根据权利要求1所述的一种互穿网络丙烯酸酯水溶胶型阻尼涂料的合成，其特征是所述的乙二醇丁醚和异丙醇可由二乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、甲醇代替。