CN103897473B - 提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法 - Google Patents

提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法，即在丙烯酸涂料中添加有机钛化合物，其含量为丙烯酸涂料质量的0.05～3%；在丙烯酸涂料中添加分子结构中含有Si-H键或-H被CH3取代所得的Si-CH3或-H被-C2H5取代所得的Si-C2H5、环氧基或烷氧基的有机硅增粘剂，其含量为丙烯酸涂料质量的0.05～5%，在丙烯酸涂料中添加除水剂，其含量为丙烯酸涂料质量的0.1～5%，其效果主要体现在提高了丙烯酸涂料对玻璃、塑料、金属等基材的常态粘接、湿热粘接和高低温冲击后的粘接性能同时还可以提高涂料的耐候性和憎水性，降低涂层的水汽透过率，延长涂料的使用寿命。

Description

提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法
技术领域
本发明属于粘接涂覆用丙烯酸涂料配方设计的领域，具体涉及一种可以提高丙烯酸涂料对玻璃、塑料、金属、陶瓷等基材的粘接性能以及提高使用寿命的方法。
背景技术
丙烯酸涂料作为一种常见的化学品，由于其装饰性强、施工方便、粘接密封效果防腐性能好，广泛应用于人们的日常生活中，包括建筑、机械、电子行业。
丙烯酸涂料对基材的粘接是长期以来的一个重点考虑的问题，随着人们对涂料性能的要求越来越高，对粘接和湿热粘接等的要求也越来越严格。而普通未改性的丙烯酸涂料对玻璃、金属、塑料和陶瓷等基材的湿热和高低温粘接都存在一些缺陷，户外长期使用的环境下也会因为环境恶劣造成涂层老化而出现变脆、脱落等现象，严重影响使用。特别在建筑、汽车等行业甚至会影响到施工质量和生命安全，所以对于丙烯酸涂料的粘接和使用寿命的提高便成了非常重要的任务。
例如丙烯酸涂料在夹层玻璃上的使用：
GB/T15763.3-2009《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》规定，由于夹层玻璃中间粘接层可选用离子性中间层、PVB（聚乙烯醇缩丁醛）或EVA（乙烯－醋酸乙烯共聚体）等，这些热塑性聚合物分子具有亲水链节，水分子透过夹层玻璃边缘裸露胶片可渗入中间层，出现气泡、脱胶并逐渐向内部扩展，造成粘接失效。这种现象会影响制品的机械性能，已有的研究表明，PVB胶片含水率超过5‰的夹层玻璃，落球冲击试验及霰弹冲击下玻璃碎裂并与中间层剥离，丧失安全玻璃应有的功能；另外，中间层的绝缘性也会随含水率增大而降低。
夹层玻璃封边涂料是阻止湿气渗透，提高夹层玻璃耐久性的封边保护材料，目前在工程中应用的夹层玻璃封边涂料有多项专利产品。评定建筑夹层玻璃封边保护功能，主要参照GB/T15763.3《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》规定的耐湿热性试验方法，定性考察湿热测试后气泡的状态、尺寸、数量以及其他劣化现象。专利CN101638299B《夹层玻璃边缘保护涂料》中就采用了一种有机硅改性丙烯酸涂料的封边涂料。
发明内容
本发明克服了现有技术丙烯酸涂料对基材的湿热和高低温粘接不牢，容易脱落、变脆的不足，提供一种提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法的实施方式，提高丙烯酸涂料对基材的粘接性，延长使用寿命。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法，其特征在于：
1）在丙烯酸涂料原料中添加有机钛化合物，所述有机钛化合物的用量为丙烯酸涂料质量的0.05～3%；
2）在丙烯酸涂料原料中添加有机硅增粘剂，所述有机硅增粘剂的分子结构中含有0～3个Si-H键或Si-CH3或Si-C2H5、0～4个环氧基或烷氧基，所述有机硅增粘剂的用量为丙烯酸涂料质量的0.05～5%；
3）在丙烯酸涂料原料中添加除水剂，所述除水剂的用量为丙烯酸涂料质量的0.1～5%。
根据本发明的一个实施例：所述有机钛化合物为钛酸异丙酯，钛酸丁酯、聚钛酸丁酯、钛酸四异辛酯、四乙氧基钛、正丙基钛酸盐中的至少一种。
根据本发明的另一个一个实施例：所述有机钛化合物为乙酰乙酸乙酯钛复合物、钛酸四叔丁酯复合物、乙酰丙酮钛复合物中的至少一种。
更进一步的技术方案是：所述有机硅增粘剂为含环氧基或烷氧基或Si-H键的四环体甲基环硅氧烷、含环氧基或烷氧基或Si-H键的五环体甲基环硅氧烷中的至少一种。
更进一步的技术方案是：所述有机硅增粘剂为与丙烯酸涂料相容的含环氧基或烷氧基的改性含氢硅油中的至少一种。
更进一步的技术方案是：所述有机硅增粘剂为二甲氧基二氢硅烷通过硅氢加成接上1个环氧基后的结构、二乙氧基二氢硅烷通过硅氢加成接上1个环氧基后的结构、三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷中的至少一种。
更进一步的技术方案是：所述除水剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或甲基三丁酮肟基硅烷中的至少一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明对已有的丙烯酸涂料添加增粘剂，极大的提高了涂料对夹层玻璃的粘接和耐湿热粘接性，有机钛化合物和除水剂配合有机硅增粘剂，提高湿热、高温后的粘接强度，同时提高涂料的耐候性和憎水性，降低了水汽透过率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
记作增粘剂1#
记作增粘剂2#
记作增粘剂3#
记作增粘剂4#
记作增粘剂5#
记作增粘剂6#
记作增粘剂7#
表1丙烯酸涂料原料合成方案举例
代号 原料 用量（g）
1 甲基丙烯酸甲酯 10
2 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.4
3 丙烯酸丁酯 5
4 乙酸乙酯 30
5 偶氮二异丁腈 0.03
测试依据：
常态粘接测试：GB/T9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验；
硬度测试：GB/T6739-2006涂膜硬度铅笔测定法；
耐老化测试：June30，2004-UL1703，ISBN0-7629-0760-6。
实施例1：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 87 见表1
钛酸异丙酯 3 有机钛化合物
增粘剂1# 5 增粘剂
甲基三甲氧基硅烷 5 除水剂
固化条件：涂覆于玻璃、塑料等基材上，25℃固化7天，以下实施例同。
本实施例采用的有机钛化合物为钛酸异丙酯，其还可以用钛酸丁酯、聚钛酸丁酯、钛酸四异辛酯、四乙氧基钛、正丙基钛酸盐中的一种或者多种的混合物代替。也可使用钛酸异丙酯与上述几种物质的混合物代替本实施例中的钛酸异丙酯。有机钛化合物的用量为最终丙烯酸涂料的质量的0.05～3%。本实施例中有机钛化合物的含量为3%。
本实施例中采用的增粘剂1#属于含有1个Si-H、3个三甲氧基的四环体甲基氢环硅氧烷。本实施例中的有机硅增粘剂还可以采用四环体甲基环硅氧烷、五环体甲基环硅氧烷、五环体甲基氢环硅氧烷，或者四环体甲基氢环硅氧烷（或四环体甲基环硅氧烷）与五环体甲基氢环硅氧烷（或者五环体甲基环硅氧烷）的混合物。有机硅增粘剂的用量含量为最终丙烯酸涂料的质量的0.05～5%。本实施例中，有机硅增粘剂的用量含量为5%。
本实施例中使用的除水剂为甲基三甲氧基硅烷，其可以采用甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或甲基三丁酮肟基硅烷中的任意一种代替，或者采用这些物质中的两种或多种的混合物代替，也可使用甲基三甲氧基硅烷与其它几种物质的混合物作为除水剂使用。除水剂的用量为最终丙烯酸涂料的0.1～5%。本实施例使用的除水剂用量含量为5%。
实施例2：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 99.8 见表1
钛酸丁酯 0.05 有机钛化合物
增粘剂2# 0.05 增粘剂
甲基三乙氧基硅烷 0.1 除水剂
本实施例中使用了钛酸丁酯作为有机钛化合物添加到丙烯酸涂料原料中去，使用增粘剂2#，增粘剂2#属于含3个Si-H，1个三甲氧基的四环体甲基氢环硅氧烷，除水剂使用了甲基三乙氧基硅烷。有机钛化合物、增粘剂和除水剂与也可以使用实施例1中列举的同类物质代替，以下实施例也可。本实施例各物质的用量见本实施例表格。
实施例3：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 95.5 见表1
聚钛酸丁酯 0.5 有机钛化合物
增粘剂3# 2 增粘剂
乙烯基三甲氧基硅烷 2 除水剂
本实施例所使用的有机钛化合物、增粘剂和除水剂见表格，其中增粘剂3#属于含3个Si-H，1个环氧基的四环体甲基氢环硅氧烷。
实施例4：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 97 见表1
乙酰乙酸乙酯钛复合物 0.5 有机钛化合物
钛酸丁酯 0.5 有机钛化合物
增粘剂4# 1 增粘剂
甲基三甲氧基硅烷 0.5 除水剂
甲基三乙氧基硅烷 0.5 除水剂
本实施例使用了乙酰乙酸乙酯钛复合物和钛酸丁酯共同作为有机钛的添加剂加入到丙烯酸涂料原料中。有机钛化合物可以是乙酰乙酸乙酯钛复合物、钛酸四叔丁酯复合物、乙酰丙酮钛复合物中的一种或者多种，因此可以使用钛酸四叔丁酯复合物、乙酰丙酮钛复合物代替乙酰乙酸乙酯钛复合物，或者使用这三种物质中的多种的混合物作为有机钛添加剂。增粘剂4#属于含2个Si-H，1个三甲氧基，1个环氧基的四环体甲基氢环硅氧烷。
实施例5：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 96.5 见表1
乙酰乙酸乙酯钛复合物 0.5 有机钛化合物
增粘剂5# 2 增粘剂
甲基三甲氧基硅烷 1 除水剂
本实施例使用的增粘剂5#属于含3个Si-H，1个三甲氧基，1个环氧基的五环体甲基氢环硅氧烷。
实施例6：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 96.5 见表1
乙酰乙酸乙酯钛复合物 0.5 有机钛化合物
增粘剂6# 2 增粘剂
甲基三甲氧基硅烷 1 除水剂
本实施例使用的增粘剂6#属于含h个Si-H，1个环氧基，1个三甲氧基的改性含氢硅油，也可以使用其它含有烷氧基或环氧基的改性含氢硅油代替本实施例中的增粘剂6#。
实施例7：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 96.5 见表1
乙酰乙酸乙酯钛复合物 0.5 有机钛化合物
增粘剂7# 2 增粘剂
甲基三甲氧基硅烷 1 除水剂
本实施例中使用的增粘剂7#属于二甲氧基二氢硅烷通过硅氢加成接上1个环氧基后的结构，该增粘剂也可以使用二乙氧基二氢硅烷硅氢加成接上1个环氧基后的结构、三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷代替，或者使用这四种物质的至少两种的混合物代替。
实施例8：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 96.5 见表1
乙酰乙酸乙酯钛复合物 0.5 有机钛化合物
增粘剂4# 1 增粘剂
增粘剂5# 1 增粘剂
甲基三甲氧基硅烷 1 除水剂
本实施例使用的混合增粘剂为四环体甲基氢环硅氧烷、五环体甲基氢环硅氧烷的混合物。
对比例1：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 100 见表1
固化条件：涂覆于玻璃、塑料等基材上，25℃固化7天。
对比例2：
组分 用量（g） 备注
丙烯酸涂料原料 97 见表1
增粘剂4# 2 增粘剂
甲基三甲氧基硅烷 1 除水剂
固化条件：涂覆于玻璃、塑料等基材上，25℃固化7天。
本专利通过对实施例和对比例的性能对比结果如下：
丙烯酸涂料原料为一种已知配比的丙烯酸涂料。对比例1的方案得到的丙烯酸涂料在常态下对玻璃、塑料等基材的粘接通过划格法测试，有部分位置粘接会失效；而经过100℃水浸泡或耐湿热测试（85℃温度、85%湿度）、冷热冲击测试（85℃、-40℃循环）和UV辐照处理后会变脆而轻易剥落，失去效果。
对比例2添加了增粘剂和除水剂后，常态粘接非常牢固，符合划格法测试要求；而经过100℃水浸泡或耐湿热测试（85℃温度、85%湿度）、冷热冲击测试（85℃、-40℃循环）和UV辐照处理后粘接也非常好且不会变脆；但是耐湿热测试处理后会涂料层变成白色或黄白色，说明相容性不是很好。
而实施例1～8所涉及的改性丙烯酸涂料则不仅常态粘接非常牢靠，而经过100℃水浸泡或耐湿热测试（85℃温度、85%湿度）、冷热冲击测试（85℃、-40℃循环）和UV辐照处理后粘接非常好、且仍旧保持透明且不会变脆。而且，经过改性处理后的丙烯酸涂料不会影响工艺性和储存稳定性，更加符合的使用要求。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法，其特征在于：
1)在丙烯酸涂料原料中添加有机钛化合物，所述有机钛化合物的用量为丙烯酸涂料质量的0.05～3％；
2)在丙烯酸涂料原料中添加有机硅增粘剂，所述有机硅增粘剂的用量为丙烯酸涂料质量的0.05～5％，所述有机硅增粘剂为含环氧基或烷氧基或Si-H键的四环体甲基环硅氧烷、含环氧基或烷氧基或Si-H键的五环体甲基环硅氧烷中的至少一种，或者所述有机硅增粘剂为与丙烯酸涂料相容的含环氧基或烷氧基的改性含氢硅油中的至少一种，或者所述有机硅增粘剂为二甲氧基二氢硅烷通过硅氢加成接上1个环氧基后的结构、二乙氧基二氢硅烷通过硅氢加成接上1个环氧基后的结构、三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷中的至少一种；
3)在丙烯酸涂料原料中添加除水剂，所述除水剂的用量为丙烯酸涂料质量的0.1～5％。
2.根据权利要求1所述的提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法，其特征在于：所述有机钛化合物为钛酸异丙酯，钛酸丁酯、聚钛酸丁酯、钛酸四异辛酯、四乙氧基钛、正丙基钛酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法，其特征在于：所述有机钛化合物为乙酰乙酸乙酯钛复合物、钛酸四叔丁酯复合物、乙酰丙酮钛复合物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的提高丙烯酸涂料粘接性和使用寿命的方法，其特征在于：所述除水剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或甲基三丁酮肟基硅烷中的至少一种。
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