CN101831177B - 一种水分散聚芳醚砜类乳液的配方及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明的一种水分散聚芳醚砜类乳液的配方及生产工艺，属于高分子聚合物的技术领域。其组分包括：20～50wt％的聚芳醚砜类微粉，1～10wt％的分散剂，1～5wt％的增稠稳定剂，40～70wt％的蒸馏水和0.5～5wt％的磺化聚芳醚。生产工艺是将聚芳醚砜微粉、分散剂、去离子水、磺化聚芳醚按比例放入容器内，高速分散10～20分钟后过筛，再调入增稠稳定剂，低速搅拌30～60分钟。本发明的乳液不含有机溶剂，制备不使用有机溶剂，适应环境保护的要求；具有很好的稳定性；制备方法简单，生产效率高；可在制作耐热涂料、不沾涂料或涂料聚合物中使用。

Description

一种水分散聚芳醚砜类乳液的配方及生产工艺

技术领域

本发明属于高分子聚合物的技术领域，特别涉及用于耐热涂料或涂料聚合物的水分散聚芳醚砜类乳液的配方及生产工艺。

背景技术

聚醚砜具有良好的耐热性、耐水性、耐腐蚀性、着色性、无毒性等特性，为一种优良的特种工程速率，可用于不沾涂料的底涂层。但是目前在国内的聚醚砜不沾涂料都是溶剂型的为主，完全采用有机溶剂作为稀释溶剂，为解决环保问题，迫切需要发展水性聚醚砜不沾涂料系统。

已经有许多工作开始了水基聚醚砜乳液的制备研究。与本发明相近的现有技术是CN200510016655.9，所公开的是水基聚芳醚砜类分散液通过相反转溶媒挥发的方法来制得，聚芳醚砜粒径在0.1～10微米间。此技术制备得到的聚醚砜水分散液产品没有任何有机溶剂，但是不足的是，其制备过程中使用氯仿等有机溶剂，生产工艺复杂且不利于环境保护。

在CN200810006647.X专利中，利用聚醚砜超细微粉、色浆、超纯水和醇酮醚有机溶剂，配制成聚醚砜水溶性涂料，该涂料价格便宜，不仅能单独涂膜为成品，亦可作为双层氟树脂不沾涂料的底层。其不足之处在于，其产品中使用了部分有机溶剂作溶剂。

综上所述，本领域迫切需要一种制备简便，制备过程中不使用有机溶剂，产品中也不含有有机溶剂的水分散聚醚砜乳液，复合环保要求，达到人体无害的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，所制备的水分散聚芳醚砜类乳液是不含有有机溶剂的，制备过程中也不使用有机溶剂，且制备工艺简单。制备出的环保型水分散聚芳醚砜类乳液，适合于做涂料使用。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种水分散聚芳醚砜类乳液，其组分包括，

(1)：20～50wt％的聚芳醚砜类微粉，

(2)：1～10wt％的分散剂，

(3)：1～5wt％的增稠稳定剂，

(4)：40～70wt％的去离子水，和

(5)：0.5～5wt％的磺化聚芳醚。

在本发明的具体实施方式中，所述组分(1)聚芳醚砜类微粉选自粉末状聚芳醚砜类化合物；所述的聚芳醚砜类微粉的平均粒径范围为0.5～100μm，优选地，聚芳醚砜类微粉的平均粒径范围为1～20μm。所述聚芳醚砜类化合物是一类亚苯基环通过醚键和砜基连接而成的聚合物。

在本发明的具体实施方式中，所述组分(2)分散剂可以列举出，聚山梨醇酯类、二辛基琥珀酸磺酸盐类、脂肪酸甘油酯类、聚氧乙烯脂肪醇酯类、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物类、月桂基硫酸三乙醇胺类、阳离子咪唑啉类、烷基三甲基氯化铵类、脂肪醇类、脂肪醚类、脂肪酸类、氢化蓖麻油类、硫酸化蓖麻油类、聚丙烯酰胺类、聚乙烯醇类、聚乙二醇类、柠檬酸类、烷基丙烯酸酯交联共聚物类、脂肪醇硫酸盐类、脂肪醇聚氧乙烯醚单酯盐类、烷基硫酸盐类、烷基羧酸盐类、脂肪醇醚羧酸盐类、烷基苯羧酸盐类、烷基磷酸酯盐类、烷基磺酸盐类、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇聚氧乙烯醚类、脂肪酸烷醇酰胺类、硬脂酸甘油酯类、聚氧丙烯丁基醚类、聚氧乙烯脂肪醇醚类、聚氧乙烯烷基酚醚类、聚乙烯基吡咯烷酮类、聚氧丙烯酸类、氯(溴)化烷基吡啶类等。它们可以单独使用一种，或组合使用2-5种。其中，优选使用聚山梨醇酯类、烷基磺酸盐类、聚乙二醇类或聚乙烯醇类。

在本发明的具体实施方式中，所述组分(3)增稠稳定剂，可以列举出，淀粉衍生物类、干酪素类、聚丙烯酸类、聚氧化乙烯类、聚乙烯吡咯烷酮类、聚乙烯醇类、聚乙二醇类、低分子聚乙烯蜡类、聚丙烯酰胺类、聚氨基甲酸酯类、纤维素醚及其衍生物类(包括聚阴离子纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素等)、聚氨酯类等。它们可以单独使用一种，或组合使用2～5种。其中，优选使用聚丙烯酰胺类、纤维素醚及其衍生物类或聚丙烯酸类。

在本发明的具体实施方式中，所述组分(5)磺化聚芳醚，可以是磺化聚芳醚酮(SPAEK)类化合物或/和磺化聚芳醚砜(SPAES)类化合物，其中的磺化聚芳醚酮(SPAEK)类化合物可以列举出磺化聚醚醚酮(SPEEK)、磺化聚醚酮(SPEK)、磺化聚醚酮酮(SPEKK)、磺化酚酞型聚醚酮(SPEK-C)、磺化聚醚醚醚酮(SPEEEK)及磺化聚醚酮醚酮酮(SPEKEKK)等；磺化聚芳醚砜(SPAES)类化合物可以列举出磺化聚醚砜(SPES)，磺化聚醚醚砜(SPEES)、磺化聚亚苯基砜(SPPSU)、磺化聚砜(SPSU)、磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C)等。它们可以单独使用一种，或组合使用2～5种。

所述磺化聚芳醚的聚合物分子量没有具体限制，所述磺化聚芳醚的磺酸基含量没有具体限制。

本发明的水分散聚芳醚砜类乳液，包括如下生产工艺：将聚芳醚砜微粉、分散剂、去离子水、磺化聚芳醚按比例放入容器内，用分散机在1000～3000转/分转速下分散10～20分钟后，经100～400目过筛，再调入增稠稳定剂，在50～100转/分转速下搅拌约30～60分钟，即可得到水分散聚芳醚砜类乳液。

水分散聚芳醚砜类乳液制备的分散设备可以使用各种高速粉碎、分散设备，包括胶体磨、砂磨机、匀质机等。优选用胶体磨分散。

水基聚芳醚砜类乳液中悬浮物质的粒径依使用的聚芳醚砜类微粉粒子的大小而定。同等制备条件下，使用的聚芳醚砜类微粉粒子尺寸越小，则乳液稳定性越好。使用400目聚芳醚砜类微粉制备的乳液于常温放置3个月未见沉降分层，不影响使用。

这种水分散聚芳醚砜类乳液可以制作耐热涂料或涂料聚合物用，例如，金属类化学反应器或储罐的保护涂层；并可以和氟树脂组合，制备各种涂料，例如，制备不粘锅涂料，将水分散聚芳醚砜类乳液与聚四氟乙烯乳液及其它的添加剂混合，就可以制备不粘锅涂料。

水分散聚芳醚砜类分散液扩大了聚芳醚砜类聚合物工程材料的应用范围，避免了溶剂型聚芳醚砜类乳液对环境的污染，且由于制备过程中不使用有机溶剂，最终产品也不含有机溶剂，适应环保的要求。即，本发明的主要优点如下：

1、采用了完全不使用有机溶剂的生产工艺制备水分散聚芳醚砜类乳液。

2、乳液具有很好的稳定性及很高的生产效率，可于室温放置3个月未见沉降分层，也不影响使用。

3、该水分散聚芳醚砜类乳液可单独成膜为成品，亦可与聚四氟乙烯乳液乳液复配制备成耐高温防腐蚀涂料。

本发明中的分散剂、增稠稳定剂、聚芳醚砜类微粉以及磺化聚芳醚可以通过市售原料和传统化学转化方式合成。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可用于本发明方法中。

实施例1

所述水分散聚芳醚砜类乳液配方如表1。

表1：基本涂料配方1

原料	重量百分比(％)
		聚芳醚砜类微粉	30
聚乙烯醇类(分散剂)	10
		聚丙烯酰胺(增稠稳定剂)	1.0
去离子水	58.5
		SPEK(磺化聚芳醚)	0.5
共计	100

该水分散聚芳醚砜类乳液，包括如下生产工艺：将聚芳醚砜微粉、分散剂、去离子水、磺化聚芳醚按比例放入容器内，用高速分散机(1000～3000转/分)分散10～20分钟后，经100～400目过筛，再调入增稠稳定剂，低速(50～100转/分)搅拌约30～60分钟，即可得到水分散聚芳醚砜类乳液。

本发明是使用80目的金刚砂，以轻喷砂的方式对待喷涂基材做粗糙化处理。接着添加水作为本涂料的稀释剂，调整到适当的喷涂粘度，再喷涂到基材，先在150～180℃的烘箱，预热3～10分钟后，再放到380～400℃的烘箱，烘烤10～15min，冷却以后，再进行各项物性测试。

物性测试数据请见实施例6。

实施例2

本是实施例的制备方法和施涂方法与实施例1相同，不同之处在于配方如下表2。

表2：基本涂料配方2

原料	重量百分比(％)
		聚芳醚砜类微粉	50
十二烷基苯磺酸钠(分散剂)	2.0
		聚丙烯酸类(增稠稳定剂)	3.0
去离子水	40
		SPES(磺化聚芳醚)	5.0
共计	100

物性测试数据请见实施例6。

实施例3

本是实施例的制备方法和施涂方法与实施例1相同，不同之处在于配方如下表3。

表3：基本涂料配方3

原料	重量百分比(％)
		聚芳醚砜类微粉	20
聚乙二醇类(分散剂)	4.0
		羟甲基纤维素(增稠稳定剂)	5.0
去离子水	70
		S-PPSU(磺化聚芳醚)	1.0
共计	100

物性测试数据请见实施例6。

实施例4

本是实施例的制备方法和施涂方法与实施例1相同，不同之处在于配方如下表4。

表4：基本涂料配方4

原料	重量百分比(％)
		聚芳醚砜类微粉	30
聚山梨醇酯类(分散剂)	1.0
		聚丙烯酰胺类(增稠稳定剂)	2.0
去离子水	54
		S-PEEK(磺化聚芳醚)	3.0
聚四氟乙烯乳液(以聚四氟乙烯干粉记重量)	10
		共计	100

物性测试数据请见实施例6。

实施例5

在实施例1～4中，使用的分散剂可以替换为发明内容中所述分散剂的1种或2～5种配合使用；使用的磺化聚芳醚可以替换为发明内容中所述分散剂的1中或2～5种配合使用；使用的增稠稳定剂可以替换为发明内容中所述分散剂的1中或2～5种配合使用。

本实施例的水分散聚芳醚砜类乳液，物性测试数据基本相同，请见实施例6。

实施例6

本发明制备的涂层适用的基材一般是铝、铝合金、铁板或钢板等，基材要先经过除油除锈处理以确保表面无油脂、灰尘及污染物，并给与基材适当的粗糙化处理，以增加附着力。本发明是使用80目的金刚砂，以轻喷砂的方式来做粗糙化处理。接着可以添加适量的水作为本涂料的稀释剂，调整到适当的喷涂粘度，再喷涂到基材，先在150～180℃的烘箱，预热3～10分钟后，再放到380～400℃的烘箱，烘烤10～15分钟，冷却以后，再进行各项的物性测试，如涂膜厚度，涂膜硬度，画格附着力，采用国家标准测试方法，如下表5所示。

表5：国家标准测试方法

测试项目	测试方法
		涂膜厚度	GB/T 13452.2-92
涂膜硬度	GB/T 6739-1996
		涂膜附着力	GB/T 19286-1998

耐酸性测试、耐碱性测试、耐盐性测试及耐热水性测试，其测试方法，如下所述。

耐酸性测试：将涂膜用松香与石蜡1∶1的重量比配置的混合物封边，置入10wt％的稀盐酸水溶液中，室温浸泡24小时，取出，用水洗净，再放置1天，看皮膜是否有掉漆或者起泡若无以上现象，表示通过测试。

耐碱性测试：将涂膜用松香与石蜡1∶1的重量比配置的混合物封边，置入10wt％的稀氢氧化钠水溶液中，室温浸泡24小时，取出，用水洗净，再放置1天，看皮膜是否有掉漆或者起泡若无以上现象，表示通过测试。

耐盐性测试：将涂膜用松香与石蜡1∶1的重量比配置的混合物封边，置入10wt％的稀氯化钠水溶液中，室温浸泡24小时，取出，用水洗净，再放置1天，看皮膜是否有掉漆或者起泡若无以上现象，表示通过测试。

耐热水性测试：将涂膜置入水中，煮沸30分钟，取出，用水洗净，再放置1天，看皮膜是否有掉漆或者起泡若无以上现象，表示通过测试。

由以上测试方法的测试结果，如表6所示，显示本发明的水分散聚芳醚砜类乳液制备的水性聚醚砜涂料，具有良好的耐酸碱性、耐热水性等物性，与一般的油性聚醚砜涂料物性相当，与一般的水性聚醚砜涂料物性相当。

表6：测试结果

物性	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						涂料厚度	20～25μm	20～25μm	20～25μm	20～25μm	20～25μm
涂膜硬度	3H	3H	3H	3H	2H
						画格附着力	1级	1级	1级	1级	1级
耐酸性测试	通过	通过	通过	通过	通过
						耐碱性测试	通过	通过	通过	通过	通过
耐盐性测试	通过	通过	通过	通过	通过
						耐热水性测试	通过	通过	通过	通过	通过

本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲述内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种水分散聚芳醚砜类乳液，其特征在于，组分及其质量百分含量包括，

20～50％的聚芳醚砜类微粉，

1～10％的分散剂，

1～5％的增稠稳定剂，

40～70％的去离子水，和

0.5～5％的磺化聚芳醚。

2.根据权利要求1所述的水分散聚芳醚砜类乳液，其特征在于，所述的聚芳醚砜类微粉，选自粉末状聚芳醚砜类化合物；粉末状聚芳醚砜类化合物的平均粒径范围为1～100μm。

3.根据权利要求1或2所述的水分散聚芳醚砜类乳液，其特征在于，所述的磺化聚芳醚，是磺化聚芳醚酮类化合物或/和磺化聚芳醚砜类化合物。

4.根据权利要求1或2所述的水分散聚芳醚砜类乳液，其特征在于，所述的分散剂，是聚山梨醇酯类、烷基磺酸盐类、聚乙二醇类或聚乙烯醇类。

5.一种权利要求1的水分散聚芳醚砜类乳液的制备方法，有如下步骤：将聚芳醚砜微粉、分散剂、去离子水、磺化聚芳醚按比例放入容器内，用分散机在1000～3000转/分转速下分散10～20分钟后，经100～400目过筛，再调入增稠稳定剂，在50～100转/分转速下搅拌30～60分钟，得到水分散聚芳醚砜类乳液。

6.一种权利要求1的水分散聚芳醚砜类乳液的用途，在制作耐热涂料或涂料聚合物中使用，或与聚四氟乙烯乳液组合制备不沾涂料。