CN104830192A - 一种高耐候性高韧性水性涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐候性高韧性水性涂料,其原料按重量份包括:改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液50-55份,甘油醇酸树脂15-18份,萜烯树脂14-17份,聚氧乙烯月桂酸酯3-6份,羟甲基纤维素2.5-2.8份,重质碳酸钙6-9份,滑石粉3-4份,氧化锌6-9份,亚油酸铝4-6份,分散剂0.3-0.6份,颜料5-7份,增韧剂2.2-2.5份,消泡剂0.7-1份,平流剂0.5-1份,防霉剂0.05-0.1份,溶剂38-42份。本发明耐候性、韧性优异,且具有防水性好、流平性好、强度高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域,尤其涉及一种高耐候性高韧性水性涂料。
背景技术
以水作为分散介质的涂料称为水性涂料,包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料,水性涂料的附着力好、易于涂刷、成本较低,应用范围为广泛,然而,但是水性涂料的耐候性和韧性往往不足,如何弥补这一缺点成为目前研究的重点方向。将氟离子引入丙烯酸酯中制成的新型材料具备优良的耐候性、防水性、机械性能,如何应用这一新型材料应用于水性涂料,成为一个热门课题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种高耐候性高韧性水性涂料,耐候性强、韧性好,且附着力、强度高,且具有防水性好、流平性好、强度高的特点。
本发明提出的一种高耐候性高韧性水性涂料,其原料按重量份包括:改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液50-55份,甘油醇酸树脂15-18份,萜烯树脂14-17份,聚氧乙烯月桂酸酯3-6份,羟甲基纤维素2.5-2.8份,重质碳酸钙6-9份,滑石粉3-4份,氧化锌6-9份,亚油酸铝4-6份,分散剂0.3-0.6份,颜料5-7份,增韧剂2.2-2.5份,消泡剂0.7-1份,平流剂0.5-1份,防霉剂0.05-0.1份,溶剂38-42份。
优选地,改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液、甘油醇酸树脂、萜烯树脂的重量比为52-53:16-17:15-16。
优选地,重质碳酸钙、滑石粉、氧化锌、亚油酸铝的重量比为7-8:3.2-3.5:7-8:4.5-5。
优选地,其原料按重量份包括:改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液52-53份,甘油醇酸树脂16-17份,萜烯树脂15-16份,聚氧乙烯月桂酸酯4-5份,羟甲基纤维素2.6-2.7份,重质碳酸钙7-8份,滑石粉3.2-3.5份,氧化锌7-8份,亚油酸铝4.5-5份,分散剂0.4-0.5份,颜料5.5-6份,增韧剂2.3-2.4份,消泡剂0.8-0.9份,平流剂0.6-0.8份,防霉剂0.06-0.08份,溶剂39-41份。
优选地,改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份将10-13份正硅酸乙酯、18-22份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至50-53℃,继续添加质量分数为20-23wt%的氨水、18-20份去离子水和8-10份无水乙醇,保温6-8h后,加入10-12份硅烷偶联剂KH-570并保温3-5h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 3-5次后并浓缩至固体含量为35-40%的物料B;接着将55-58份去离子水、2-2.3份十二烷基苯磺酸钠、1.5-1.8份碳酸氢钠加入第二反应容器,搅拌均匀并升温至70-73℃,继续加入8-10份丙烯酸丁酯、5.5-6.5份苯乙烯、2-3份甲基丙烯酸异冰片酯和1.5-1.8份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至80-85℃并保温30-35min得到物料C;向含有物料C的第一反应容器中加入11-14份甲基丙烯酸十二氟庚酯、4-8份丙烯酸丁酯和1.2-1.5份过硫酸铵,保温4-5h后冷却至室温并调节pH值为6.6-6.8,得到物料D,将物料B按3-5份/min的速度加入物料D并搅拌均匀得到改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液。
优选地,改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份将11-12份正硅酸乙酯、19-21份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至51-52℃,继续添加质量分数为21-22wt%的氨水、19-19.5份去离子水和9-9.5份无水乙醇,保温6.5-7h后,加入11-11.5份硅烷偶联剂KH-570并保温3.5-4h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 3-4次后并浓缩至固体含量为36-38%的物料B;接着将56-57份去离子水、2.1-2.2份十二烷基苯磺酸钠、1.6-1.7份碳酸氢钠加入第二反应容器,搅拌均匀并升温至71-72℃,继续加入8.5-9份丙烯酸丁酯、5.8-6.2份苯乙烯、2.2-2.6份甲基丙烯酸异冰片酯和1.6-1.7份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至82-84℃并保温33-34min得到物料C;向含有物料C的第一反应容器中加入12-13份甲基丙烯酸十二氟庚酯、5-6份丙烯酸丁酯和1.3-1.4份过硫酸铵,保温4.2-4.5h后冷却至室温并调节pH值为6.7-6.8,得到物料D,将物料B按3-4份/min的速度加入物料D并搅拌均匀得到改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液。
改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液52-53份,甘油醇酸树脂16-17份,萜烯树脂15-16份,聚氧乙烯月桂酸酯4-5份,羟甲基纤维素2.6-2.7份,重质碳酸钙7-8份,滑石粉3.2-3.5份,氧化锌7-8份,亚油酸铝
本发明以核壳氟聚丙烯酸酯溶液、氯磺化聚乙烯、三元乙丙橡胶作为成膜物质构成的水分散性水性涂料,具有分散性好、附着力高、耐候性强、耐腐蚀性能好、强度高、抗剪切力性能强的特点;核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,通过半连续种子乳液共聚合,在引发剂过硫酸铵的作用下,制备以丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸异冰片酯为核,甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯为壳的核壳型含氟聚丙烯酸酯乳液,由于氟离子电负性大、C-F键稳定且含氟侧链取向朝外,对含氟聚丙烯酸酯主链和内部分子可形成屏蔽保护,从而大大提高了本发明的化学惰性、耐候性、耐油耐水性,同时,C-F键键距短、键能大,从而大幅提高了本发明的力学性能,因此本发明具有回粘性好、成膜温度低、成膜性能优异的特点且物理化学稳定性高、机械性能良好;添加的改性二氧化硅、凹凸棒土、沸石粉进一步提高了本发明的耐候性、防水性能、附着力和强度,其中二氧化硅经硅烷偶联剂KH-570接枝改性得到固体含量为30-40%的改性二氧化硅与核壳氟聚丙烯酸酯溶液有极佳的相容性,当本发明收到外力作用时,改性二氧化硅能作为本发明分子间的交联点,均匀分布外力,防止本发明破裂,进一步增强本发明的机械性能、防水性和抗冲击性能;乙二醇由于含有丰富的羟基,为溶液分子间提供交联点,使本发明具备较高的交联程度,从而加快反应速度、增强溶液稳定性,并且大大增强了本发明的防腐性能和柔韧性;硫酸钡、三聚氰胺的使用,大大增强了本发明的阻燃性能。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高耐候性高韧性水性涂料,其原料按重量份包括:核壳氟聚丙烯酸酯溶液55份,氯磺化聚乙烯15份,三元乙丙橡胶6份,改性二氧化硅15份,凹凸棒土10份,沸石粉6份,硫酸钡2.5份,三聚氰胺2份,乙二醇4份,分散剂2份,消泡剂1.6份,成膜助剂0.8份,平流剂1.5份,平流助剂0.7份,增稠剂2.5份,去离子水20份;
核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份去将65份去离子水、3.2份十二烷基苯磺酸钠、1.8份碳酸氢钠加入第一反应容器,搅拌均匀并升温至70℃,继续加入10份丙烯酸丁酯、4份苯乙烯、2.5份甲基丙烯酸异冰片酯和1.1份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至83℃并保温32min得到物料A;向含有物料A的第一反应容器中加入17份甲基丙烯酸十二氟庚酯、5份丙烯酸丁酯和1.2份过硫酸铵,保温3h后冷却至室温并调节pH值为7,得到核壳氟聚丙烯酸酯溶液;
改性二氧化硅的制备过程中,按重量份将22份正硅酸乙酯、39份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至50℃,继续添加质量分数为22wt%的氨水、14份去离子水和10份无水乙醇,保温6h后,加入14份硅烷偶联剂KH-570并保温3h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 5次后并浓缩得到改性二氧化硅;其中,改性二氧化硅中固体含量为30%。
实施例2
本发明提出的一种高耐候性高韧性水性涂料,其原料按重量份包括:核壳氟聚丙烯酸酯溶液52份,氯磺化聚乙烯18份,三元乙丙橡胶3份,改性二氧化硅18份,凹凸棒土7份,沸石粉9份,硫酸钡1.5份,三聚氰胺3.5份,乙二醇3份,分散剂5份,消泡剂1.3份,成膜助剂1.2份,平流剂1.2份,平流助剂1份,增稠剂2份,去离子水40份;
核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份去将60份去离子水、3.5份十二烷基苯磺酸钠、1.6份碳酸氢钠加入第一反应容器,搅拌均匀并升温至75℃,继续加入8份丙烯酸丁酯、6份苯乙烯、2.2份甲基丙烯酸异冰片酯和1.4份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至80℃并保温35min得到物料A;向含有物料A的第一反应容器中加入14份甲基丙烯酸十二氟庚酯、8份丙烯酸丁酯和0.8份过硫酸铵,保温6h后冷却至室温并调节pH值为6.5,得到核壳氟聚丙烯酸酯溶液;
改性二氧化硅的制备过程中,按重量份将25份正硅酸乙酯、36份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至55℃,继续添加质量分数为20wt%的氨水、17份去离子水和7份无水乙醇,保温8h后,加入12份硅烷偶联剂KH-570并保温5h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 3次后并浓缩得到改性二氧化硅;其中,改性二氧化硅中固体含量为40%。
实施例3
本发明提出的一种高耐候性高韧性水性涂料,其原料按重量份包括:核壳氟聚丙烯酸酯溶液54份,氯磺化聚乙烯16份,三元乙丙橡胶5份,改性二氧化硅16份,凹凸棒土9份,沸石粉7份,硫酸钡2.2份,三聚氰胺2.6份,乙二醇3.7份,分散剂3份,消泡剂1.5份,成膜助剂0.9份,平流剂1.4份,平流助剂0.8份,增稠剂2.3份,去离子水25份;
核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份去将63份去离子水、3.3份十二烷基苯磺酸钠、1.7份碳酸氢钠加入第一反应容器,搅拌均匀并升温至72℃,继续加入9份丙烯酸丁酯、4.5份苯乙烯、2.4份甲基丙烯酸异冰片酯和1.2份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至82℃并保温33min得到物料A;向含有物料A的第一反应容器中加入16份甲基丙烯酸十二氟庚酯、6份丙烯酸丁酯和1.1份过硫酸铵,保温4h后冷却至室温并调节pH值为6.8,得到核壳氟聚丙烯酸酯溶液;
改性二氧化硅的制备过程中,按重量份将23份正硅酸乙酯、38份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至51℃,继续添加质量分数为21wt%的氨水、15份去离子水和9份无水乙醇,保温6.5h后,加入13.5份硅烷偶联剂KH-570并保温3.2h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 4次后并浓缩得到改性二氧化硅;其中,改性二氧化硅中固体含量为34%。
实施例4
本发明提出的一种高耐候性高韧性水性涂料,其原料按重量份包括:核壳氟聚丙烯酸酯溶液53份,氯磺化聚乙烯17份,三元乙丙橡胶4份,改性二氧化硅17份,凹凸棒土8份,沸石粉8份,硫酸钡1.8份,三聚氰胺3.2份,乙二醇3.3份,分散剂4份,消泡剂1.4份,成膜助剂1.1份,平流剂1.3份,平流助剂0.9份,增稠剂2.2份,去离子水30份;
核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份去将62份去离子水、3.4份十二烷基苯磺酸钠、1.6份碳酸氢钠加入第一反应容器,搅拌均匀并升温至73℃,继续加入8.5份丙烯酸丁酯、5份苯乙烯、2.3份甲基丙烯酸异冰片酯和1.3份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至81℃并保温34min得到物料A;向含有物料A的第一反应容器中加入15份甲基丙烯酸十二氟庚酯、7份丙烯酸丁酯和0.9份过硫酸铵,保温5h后冷却至室温并调节pH值为6.6,得到核壳氟聚丙烯酸酯溶液;
改性二氧化硅的制备过程中,按重量份将24份正硅酸乙酯、37份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至53℃,继续添加质量分数为20.5wt%的氨水、16份去离子水和8份无水乙醇,保温7h后,加入13份硅烷偶联剂KH-570并保温3.5h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 3次后并浓缩得到改性二氧化硅;其中,改性二氧化硅中固体含量为38%。
对实施例1-4进行性能测试,选取某款市售水性涂料作为对照组,检测结果如下:
检测项目 | 实施例1-4平均值 | 对照组 | 依据标准 |
附着力 | 1级 | 2级 | GB/T 9286-1998 |
硬度 | H | HB | GB/T 6739-2006 |
柔韧性(mm) | 2 | 5 | GB/T 1731-1993 |
耐候性(5000h人工 | 无粉化、无龟裂 | 粉化、龟裂 | GB/T 1763-1989 |
老化试验) |
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高耐候性高韧性水性涂料,其特征在于,其原料按重量份包括:改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液50-55份,甘油醇酸树脂15-18份,萜烯树脂14-17份,聚氧乙烯月桂酸酯3-6份,羟甲基纤维素2.5-2.8份,重质碳酸钙6-9份,滑石粉3-4份,氧化锌6-9份,亚油酸铝4-6份,分散剂0.3-0.6份,颜料5-7份,增韧剂2.2-2.5份,消泡剂0.7-1份,平流剂0.5-1份,防霉剂0.05-0.1份,溶剂38-42份。
2.根据权利要求1所述高耐候性高韧性水性涂料,其特征在于,改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液、甘油醇酸树脂、萜烯树脂的重量比为52-53:16-17:15-16。
3.根据权利要求1或2所述高耐候性高韧性水性涂料,其特征在于,重质碳酸钙、滑石粉、氧化锌、亚油酸铝的重量比为7-8:3.2-3.5:7-8:4.5-5。
4.根据权利要求1-3任一项所述高耐候性高韧性水性涂料,其特征在于,其原料按重量份包括:改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液52-53份,甘油醇酸树脂16-17份,萜烯树脂15-16份,聚氧乙烯月桂酸酯4-5份,羟甲基纤维素2.6-2.7份,重质碳酸钙7-8份,滑石粉3.2-3.5份,氧化锌7-8份,亚油酸铝4.5-5份,分散剂0.4-0.5份,颜料5.5-6份,增韧剂2.3-2.4份,消泡剂0.8-0.9份,平流剂0.6-0.8份,防霉剂0.06-0.08份,溶剂39-41份。
5.根据权利要求1-4任一项所述高耐候性高韧性水性涂料,其特征在于,改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份将10-13份正硅酸乙酯、18-22份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至50-53℃,继续添加质量分数为20-23wt%的氨水、18-20份去离子水和8-10份无水乙醇,保温6-8h后,加入10-12份硅烷偶联剂KH-570并保温3-5h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 3-5次后并浓缩至固体含量为35-40%的物料B;接着将55-58份去离子水、2-2.3份十二烷基苯磺酸钠、1.5-1.8份碳酸氢钠加入第二反应容器,搅拌均匀并升温至70-73℃,继续加入8-10份丙烯酸丁酯、5.5-6.5份苯乙烯、2-3份甲基丙烯酸异冰片酯和1.5-1.8份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至80-85℃并保温30-35min得到物料C;向含有物料C的第一反应容器中加入11-14份甲基丙烯酸十二氟庚酯、4-8份丙烯酸丁酯和1.2-1.5份过硫酸铵,保温4-5h后冷却至室温并调节pH值为6.6-6.8,得到物料D,将物料B按3-5份/min的速度加入物料D并搅拌均匀得到改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液。
6.根据权利要求1-5任一项所述高耐候性高韧性水性涂料,其特征在于,改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液的制备过程中,按重量份将11-12份正硅酸乙酯、19-21份无水乙醇加入第一反应容器,升高第一反应容器及其内容物温度至51-52℃,继续添加质量分数为21-22wt%的氨水、19-19.5份去离子水和9-9.5份无水乙醇,保温6.5-7h后,加入11-11.5份硅烷偶联剂KH-570并保温3.5-4h得到物料A,用无水乙醇洗涤物料A 3-4次后并浓缩至固体含量为36-38%的物料B;接着将56-57份去离子水、2.1-2.2份十二烷基苯磺酸钠、1.6-1.7份碳酸氢钠加入第二反应容器,搅拌均匀并升温至71-72℃,继续加入8.5-9份丙烯酸丁酯、5.8-6.2份苯乙烯、2.2-2.6份甲基丙烯酸异冰片酯和1.6-1.7份过硫酸铵,升高第一反应容器温度至82-84℃并保温33-34min得到物料C;向含有物料C的第一反应容器中加入12-13份甲基丙烯酸十二氟庚酯、5-6份丙烯酸丁酯和1.3-1.4份过硫酸铵,保温4.2-4.5h后冷却至室温并调节pH值为6.7-6.8,得到物料D,将物料B按3-4份/min的速度加入物料D并搅拌均匀得到改性二氧化硅掺杂核壳氟聚丙烯酸酯溶液。
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