CN102304203B

CN102304203B - 一种改性氯化聚丙烯的制备方法及其生产的塑钢门窗用涂料

Info

Publication number: CN102304203B
Application number: CN2011101926051A
Authority: CN
Inventors: 周运友; 郭世学; 孙军勇
Original assignee: Anhui Normal University
Current assignee: Anhui Normal University
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: CN102304203A

Abstract

本发明公开了一种氯化聚丙烯的改性及其制备的塑钢门窗用涂料，通过均相接枝技术，采用复合丙烯酸酯类单体对氯化聚丙烯进行改性，由于向主链中引入极性基团，使其可溶于酯类溶剂。通过调节软硬单体的比例，使改性树脂具有较高的硬度和良好的低温使用性。以改性的氯化聚丙烯树脂为主要成膜物质，加入分散剂、消泡剂、流平剂、紫外光吸收剂、颜料，经配料、分散、研磨、搅拌、过滤得成品涂料。本发明实现了塑钢门窗的彩色化，改善了涂料涂层的丰满度，换色灵活；涂料具有优良的附着力和耐候性，延长了门窗的使用寿命；环保，成本低，可以广泛使用。

Description

一种改性氯化聚丙烯的制备方法及其生产的塑钢门窗用涂料

技术领域

本发明属于氯化聚丙烯的改性及其制备的塑钢门窗用涂料。

背景技术

塑钢门窗是继木、钢、铝门窗后发展起来的一个新兴产业，由于其环保、节能保温等诸多产业优势，发展异常迅速。但塑钢门窗现在多为白色，不能满足消费者对门窗产品的个性化要求，且白色塑钢门窗也存在缺点，如花色品种单调，耐候性、耐酸碱性不好等。

现在市场仅有的彩色塑钢门窗大致分为三种着色工艺：一是型材生产工艺中加入双色共挤步骤，形成彩色型材，这就需要增加双色共挤设备，这种着色方法由于受设备投资的限制，若小批量生产则成本高，若大批量生产，一般加工单位难以承受，加之其保色性仅能保证3～5年，故没有形成规模；二是覆膜工艺，此种方法是在白色型材表面贴一层彩色薄膜，但这种方法适合于稍大面积的板材，而对于边角、沟缝较多的塑钢条型材并不适用，同时聚乙烯薄膜的强度较低、耐候性差，运输、安装过程中容易将薄膜划碎；三是喷涂着色法，这也是发达国家迄今为止首选的一种着色工艺。喷涂着色工艺是在型材或门窗表面喷涂优质塑钢型材专用着色涂料。

目前国内采用的塑钢门窗专用涂料有双组分固化型氟碳类涂料、双组分固化型丙烯酸酯类涂料和单组分挥发性丙烯酸酯类涂料，三种类型的涂料在性能和价格上有较大差异。氟碳类涂料的价格昂贵、使用不便，丙烯酸酯类涂料硬度不高，容易老化褪色，限制了在彩色塑钢门窗中的大量应用。研究和开发高性能、低成本的塑钢门窗专用涂料是实现彩色塑料门窗规模化的关键。

发明内容

本发明所要解决的第1个技术问题是提供一种做为彩色塑钢门窗涂料基料的改性氯化聚丙烯的制备方法。

本发明所要解决的第2个技术问题是上述彩色塑钢门窗涂料的组成。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种改性氯化聚丙烯的制备方法，包括以下工序：

a)将含氯量20％～40％氯化聚丙烯加入到有机溶剂，升温至70～80℃使物料完全溶解，得到氯化聚丙烯液；

b)将一定量的多元单体，用适量的有机溶剂溶解，得到混合单体液，做为接枝液；

c)准确称量一定质量的引发剂，将其中1/4～1/2称好的引发剂，用少许有机溶剂溶解，加入到a工序溶好的氯化聚丙烯溶液，再将剩余的引发剂加入到b工序配制好的接枝液中，然后将接枝液加入到恒压滴液漏斗中备用；

d)向含有引发剂的氯化聚丙烯液中通入氮气，待温度升至90～110℃，开始滴加含有引发剂的接枝液，整个滴加时间为0.5～2.5小时，滴加完成后保温反应3～5小时，降温至50℃以下，出料；

e)将d工序所得产物缓慢倒入甲醇中，静置2小时，过滤，再用甲醇洗涤1～3次，65～90℃真空干燥；

其中上述物质重量配比如下：

所述有机溶剂为甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物。

所述引发剂为过氧化二苯甲酰BPO、偶氮二异丁腈、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯中的一种或几种的混合物。

所述a工序中有机溶剂的重量份数为35～90份。

所述b工序中有机溶剂的重量份数为5～15份。

所述c工序中有机溶剂的重量份数为2～5份。

所述多元单体组成和重量配比如下：

硬单体 1～6

软单体 1～9

所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种的混合物。

所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种的混合物。

所述硬软单体的摩尔比为1∶(1～3)。

软硬单体配合使用，硬单体使涂层能够具有较高的硬度和一定的光泽，软单体赋予涂层一定的柔韧性，使其在低温下也具有良好的使用性。

所述的涂料，它由下述重量配比的原料制成：

所述消泡剂为含氟改性有机硅消泡剂、聚醚GPE消泡剂、磷酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷消泡剂中的一种或几种的混合物。

所述流平剂为改性聚丙烯酸酯流平剂、纯聚丙烯酸酯流平剂、聚二甲基硅氧烷流平剂、聚甲基苯基硅氧烷流平剂中的一种或几种的混合物。

所述分散剂为EFKA系分散剂、DISPER BYK系分散剂、有机膨润土中的一种或几种的混合物。

所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UVP-327中的一种或几种。

所述无机填充料为碳酸钙、硫酸钡、云母粉、滑石粉、硅藻土、高岭土中的一种或几种。

所述颜料为酞菁蓝、酞菁紫、酞菁红、金光红、联苯胺黄G、铅铬黄、铁蓝中的一种或几种。

所述溶剂为乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯中的一种或几种。

本发明所涉及的塑钢门窗用涂料的制备方法如下：

按配方先将改性氯化聚丙烯树脂用部分溶剂溶解，将颜料、填料和剩余溶剂高速分散、砂磨40～90分钟，将分散好的物料加入已溶解的改性氯化聚丙烯树脂液，再加入剩余组分，然后用砂磨机分散、砂磨60～90分钟后，经搅拌过滤出料，制得成品涂料。

根据极性相似相溶原理，当涂料和溶剂的溶度参数和塑钢的溶度参数接近时，彼此能很好的溶解，使涂料能渗透到型材内部，产生很好的附着力。本发明的氯化聚丙烯树脂溶度参数为16.72～21.15(J/cm³)^1/2，与硬质PVC的溶度参数19.44～19.85(J/cm³)^1/2相匹配。氯化聚丙烯属于弱极性物质，在溶度参数接近时，一般弱极性苯类溶剂为良溶剂，通过引入极性基团，增大了其极性，使其可以溶于极性较大的酯类溶剂中，还可以改善涂料涂层的丰满度。氯化聚丙烯树脂具有优良的耐老化、耐腐蚀等性能，可以延长型材的使用寿命，即便是型材产品有瑕疵或型材本身耐候性能指标达不到要求，也可以得到较好的“遮盖”。而且涂料颜色设计随意性大，户内外颜色可以随意搭配，充分满足个性化突出的市场需求。使用这种涂料，底材不需打磨处理，可用表面处理剂除去塑钢表面的增塑剂，不伤底材，还可以增强涂料附着力。

本发明与现有技术相比，利用均相接枝技术，采用复合丙烯酸酯类单体对氯化聚丙烯进行改性，由于向主链中引入极性基团，使其可溶于酯类溶剂，还增强了附着力，改善了涂层的丰满度，通过调节软硬单体的比例，使改性树脂具有较高的硬度和良好的低温使用性。以改性的氯化聚丙烯树脂为主要成膜物质，加入分散剂、消泡剂、流平剂、紫外光吸收剂、颜料，经配料、分散、研磨、搅拌、过滤得成品涂料。本发明实现了塑钢门窗的彩色化，换色灵活；涂料具有优良的附着力和耐候性，延长了门窗的使用寿命；环保，成本低，可以广泛使用。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。

本发明的份数均为重量份。

实施例1

改性氯化聚丙烯的制备：

a)将30份含氯量20％～40％氯化聚丙烯加入到76份甲苯中，升温至70～80℃使物料完全溶解，得到氯化聚丙烯液；

b)将4.0份甲基丙烯酸甲酯，5.1份得丙烯酸丁酯，用14份甲苯溶解，得到混合单体液，做为接枝液；

c)准确称量0.91份的引发剂过氧化二苯甲酰BPO，将其中0.23份称好的引发剂BPO，用2份甲苯溶解，加入到a工序溶好的氯化聚丙烯溶液中，再将0.68份的引发剂BPO加入到b工序配制好的接枝液中，然后将接枝液加入到恒压滴液漏斗中备用；

d)向含有引发剂的氯化聚丙烯液中通入氮气，待温度升至90℃，开始滴加含有引发剂的接枝液，整个滴加时间为2小时，滴加完成后保温反应3小时，降温至50℃以下，出料；

e)将c工序所得产物缓慢倒入甲醇中，静置2小时，过滤，再用甲醇洗涤3次，65～90℃真空干燥。

实施例2

改性氯化聚丙烯的制备：

a)将29份含氯量20％～40％氯化聚丙烯加入到73份二甲苯中，升温至70～80℃使物料完全溶解，得到氯化聚丙烯液；

b)将4.6份甲基丙烯酸乙酯，4.0份得丙烯酸乙酯，用12份二甲苯溶解，得到混合单体液，做为接枝液；

c)准确称量0.86份的引发剂偶氮二异丁腈，将其中0.43份称好的引发剂偶氮二异丁腈，用4份二甲苯溶解，加入到a工序溶好的氯化聚丙烯溶液中，再将0.43份引发剂偶氮二异丁腈加入到b工序配制好的接枝液中，然后将接枝液加入到恒压滴液漏斗中备用；

d)向含有引发剂的氯化聚丙烯液中通入氮气，待温度升至100℃，开始滴加含有引发剂的接枝液，整个滴加时间为1.5小时，滴加完成后保温反应4小时，降温至50℃以下，出料；

e)将c工序所得产物缓慢倒入甲醇中，静置2小时，过滤，再用甲醇洗涤2次，65～90℃真空干燥。

实施例3

改性氯化聚丙烯的制备：

a)将25份含氯量20％～40％氯化聚丙烯加入到62份甲苯，升温至70～80℃使物料完全溶解，得到氯化聚丙烯液；

b)将2.5份甲基丙烯酸甲酯，5份得丙烯酸乙酯，用12份甲苯溶解，得到混合单体液，做为接枝液；

c)准确0.75份的引发剂过氧化二苯甲酰BPO，将其中0.25份称好的引发剂，用2份甲苯溶解，加入到a工序溶好的氯化聚丙烯溶液中，再将0.50份引发剂加入到b工序配制好的接枝液中，然后将接枝液加入到恒压滴液漏斗中备用；

d)向含有引发剂的氯化聚丙烯液中通入氮气，待温度升至110℃，开始滴加含有引发剂的接枝液，整个滴加时间为1小时，滴加完成后保温反应5小时，降温至50℃以下，出料；

实施例4

塑钢门窗用涂料的制备：

实施例5

塑钢门窗用涂料的制备：

实施例6

塑钢门窗用涂料的制备：

以上塑钢门窗用涂料的制备实施案例均采用以下方法：

按配方先将改性氯化聚丙烯树脂用35～110份的乙酸丁酯溶解，将颜料、填料和5～15份乙酸丁酯高速分散、砂磨40～90分钟，将分散好的物料加入已溶解的改性氯化聚丙烯树脂液，再加入剩余组分，然后用砂磨机分散、砂磨60～90分钟后，经搅拌过滤出料，制得成品涂料。最后对研磨好的物料各项指标进行检测。

实施例4～6所制的塑钢门窗用涂料达到的性能指标如下

本发明塑钢门窗用涂料可以在5～15分钟实现表干，12个小时达到初期附着力(指甲不易刮破)，24～72小时完全达到附着力。

Claims

1.一种改性氯化聚丙烯的制备方法，包括以下工序：

a）将含氯量20％～40％氯化聚丙烯加入到有机溶剂，升温至70～80℃使物料完全溶解，得到氯化聚丙烯液；

b）将一定量的多元单体，用适量的有机溶剂溶解，得到混合单体液，作为接枝液；

c）称量一定质量的引发剂，将其中1/4 ～ 1/2称好的引发剂，用少许有机溶剂溶解，加入到a工序溶好的氯化聚丙烯溶液，再将剩余的引发剂加入到b工序配制好的接枝液中；

d）向含有引发剂的氯化聚丙烯液中通入氮气，待温度升至90～110℃，开始滴加含有引发剂的接枝液，整个滴加时间为0.5～2.5小时，滴加完成后保温反应3～5小时，降温至50℃以下，出料；

e）将d工序所得产物缓慢倒入甲醇中，静置2小时，过滤，再用甲醇洗涤1～3次，65～90℃真空干燥；

其中上述物质质量配比如下：

氯化聚丙烯 15～35

多元单体 3～12

引发剂 0.3～1.2

有机溶剂 42～110；

所述的多元单体组成和质量配比如下：

硬单体 1～6

软单体 1～9；

所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种改性氯化聚丙烯的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过氧化二苯甲酰BPO、偶氮二异丁腈、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种改性氯化聚丙烯的制备方法，其特征在于：所述的软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种改性氯化聚丙烯的制备方法，其特征在于：所述的硬软单体的摩尔比为1︰（1～3）。

5.一种含有权利要求1所制的改性氯化聚丙烯的涂料，由下述重量配比的原料制成:

6.根据权利要求5所述的涂料，其特征在于：

所述的消泡剂为含氟改性有机硅消泡剂、聚醚GPE消泡剂、磷酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷消泡剂中的一种或几种的混合物；

所述的流平剂为改性聚丙烯酸酯流平剂、纯聚丙烯酸酯流平剂、聚二甲基硅氧烷流平剂、聚甲基苯基硅氧烷流平剂中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求5所述的涂料，其特征在于：

所述的分散剂为EFKA系分散剂、DISPER BYK系分散剂、有机膨润土中的一种或几种的混合物；

8.根据权利要求5所述的涂料，其特征在于：

所述的无机填充料为碳酸钙、硫酸钡、云母粉、滑石粉、硅藻土、高岭土中的一种或几种；

所述的颜料为酞菁蓝、酞菁紫、酞菁红、金光红、联苯胺黄G、铅铬黄、铁蓝中的一种或几种；

所述的溶剂为乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯中的一种或几种。