CN105315817A - 一种水性丙烯酸树脂涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：丙烯酸树脂30～40份，填料10～15份，偶联剂2～4份，颜料1～4份，分散剂0.2～0.8份，溶剂20～25份，防闪锈剂0.3～0.8份，防沉剂1～2份，水性聚氨酯6～12份，PCDL？8～10份，多孔粉石英10～15份。本发明还提供了该水性丙烯酸树脂涂料的制备方法。本发明提供的水性丙烯酸树脂涂料具有较好的耐冲击性、耐磨性和耐刮伤性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种涂料，特别是涉及一种水性丙烯酸树脂涂料及其制备方法。
背景技术：
目前，传统溶剂型涂料在生产和使用过程中所释放的有机挥发性物质(VOC)产生的污染已被排在汽车之后，列为城市主要的污染源，因此作为溶剂型涂料替代品之一的水性涂料，已受到世界各国的重视。水性涂料是以水作为溶剂或分散介质的涂料，最早的商品化水性涂料是在20世纪30年代出现的。基于其对环境的相容性和保护性，并具有节省资源、节约能源的优点，水性涂料产品很快就被市场接受，并逐渐发展扩大。日本、美国1986年水性涂料分别占涂料总销售量的18％和22％，英国1995年水性涂料产量占全国涂料总产量的15％，我国从20世纪60年代开始研究水性涂料，目前的市场占有率虽然不是很高，但却具有广阔的发展前景。
可用作水性涂料基料的树脂包括醇酸、环氧、丙烯酸、聚氨酯和聚酯树脂，另需添加剂，如助溶剂、乳化剂、成膜助剂、增稠剂、消泡剂、催干剂、防霉杀菌剂、缓蚀剂等。其中，水性丙烯酸树脂涂料具有卓越的耐候、耐化学药品性，优良的保色性和附着力，具有高光泽和持久性，广泛用于汽车、家电、金属制品等的表面保护和装饰。不过，在用于保温杯外表面时，普通的水性丙烯酸树脂涂料存在耐冲击性、耐磨性和耐刮伤性不够理想的问题。
例如，公开号为CN102993867A、公开日为2013.03.27、申请人为安徽西格尔涂料科技有限公司的中国专利申请公开了“一种保温杯水性环保变色涂料的制备方法”，其特征在于：其各原料组分的重量比例为：水性丙烯酸树脂35-45、乙二醇单丁醚4-6、正丁醇4-6、变色粉4-6、甘油1-2、扩散剂MF1-2、硅烷偶联剂Z60400.2-0.3、二甲基硅油0.20-0.30、去离子水40-45。将此涂料覆于保温杯外壁，注入热水前为黑色杯身，杯中倒入20度以上的热水后，图案显现，冷却复原。瞬间的变幻，神秘与惊喜立显，传递出无限趣味、爱和欢乐。然而，该涂料同样存在耐冲击性、耐磨性和耐刮伤性不够理想的问题。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种水性丙烯酸树脂涂料，其具有较好的耐冲击性、耐磨性和耐刮伤性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：丙烯酸树脂30～40份，填料10～15份，偶联剂2～4份，颜料1～4份，分散剂0.2～0.8份，溶剂20～25份，防闪锈剂0.3～0.8份，防沉剂1～2份，水性聚氨酯6～12份，PCDL8～10份，多孔粉石英10～15份。
优选地，本发明所述丙烯酸树脂为水性环氧改性丙烯酸树脂。
优选地，本发明所述填料为玻璃微珠或粉煤灰微珠。
优选地，本发明所述偶联剂为硅氧烷偶联剂。
优选地，本发明所述颜料为金红石型纳米二氧化钛。
优选地，本发明所述分散剂为聚羧酸盐。
优选地，本发明所述溶剂为去离子水。
优选地，本发明所述防闪锈剂为有机螯合物类防闪锈剂。
优选地，本发明所述防沉剂为聚酰胺蜡。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述水性丙烯酸树脂涂料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将填料、偶联剂、颜料、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的溶剂混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将丙烯酸树脂、分散剂、防闪锈剂、防沉剂、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的溶剂加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
由上可见，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)PCDL是聚碳酸酯二醇的英文简写，其分子结构比较规整，不含有酯键，具有很好的弹性、柔韧性，与丙烯酸树脂基体可形成强度较好的共混，在涂料受到外力冲击时，柔性较好的PCDL分子链段可有效吸收消耗冲击能量，大大减少外力冲击对丙烯酸树脂基体造成的破坏，从而有效提高涂料的耐冲击性；此外，PCDL还有特别的弹性触感，在受到外力刮擦时会形成错位，避免涂料受到刮擦外力的直接作用，从而有效提高涂料的耐刮伤性。
2)多孔粉石英是一种火山沉积岩，其硬度比丙烯酸树脂基体高很多，具有很好的耐磨性能，不过其表面极性较高，容易团聚，而且表面存在很多的羟基，导致其表面呈较强的亲水疏油性，使其在丙烯酸树脂基体中不能均匀分散，与基体之间的结合也较差，因而本发明通过YDH550对其进行改性，YDH550是γ－氨丙基三乙氧基硅烷的英文简写，其水解后产生了硅羟基，可与多孔粉石英表面的羟基发生键合反应，大大减少了羟基数量，将多孔粉石英表面的亲水疏油性变成了疏水亲油性，使其能均匀分散于基体内并形成界面强度较高的结合，在涂料受到磨损作用时，基料受到的磨损被大大减少，取而代之的是多孔粉石英承受大部分磨损，而由于多孔粉石英的耐磨性能较好，因此涂料整体受到的磨损被大幅度减少，耐磨性得到了较大的提高。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：水性环氧改性丙烯酸树脂35份，玻璃微珠12份，硅氧烷偶联剂2份，金红石型纳米二氧化钛4份，聚羧酸盐0.5份，去离子水24份，有机螯合物类防闪锈剂0.3份，聚酰胺蜡1.2份，水性聚氨酯7份，PCDL9.5份，多孔粉石英15份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将玻璃微珠、硅氧烷偶联剂、金红石型纳米二氧化钛、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的去离子水混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将水性环氧改性丙烯酸树脂、聚羧酸盐、有机螯合物类防闪锈剂、聚酰胺蜡、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的去离子水加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
实施例2
水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：水性环氧改性丙烯酸树脂40份，玻璃微珠10份，硅氧烷偶联剂3.5份，金红石型纳米二氧化钛2.5份，聚羧酸盐0.3份，去离子水22份，有机螯合物类防闪锈剂0.5份，聚酰胺蜡1.5份，水性聚氨酯9份，PCDL8份，多孔粉石英13份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将玻璃微珠、硅氧烷偶联剂、金红石型纳米二氧化钛、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的去离子水混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将水性环氧改性丙烯酸树脂、聚羧酸盐、有机螯合物类防闪锈剂、聚酰胺蜡、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的去离子水加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
实施例3
水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：水性环氧改性丙烯酸树脂36份，陶瓷微珠14份，硅氧烷偶联剂4份，金红石型纳米二氧化钛1份，聚羧酸盐0.7份，去离子水23份，有机螯合物类防闪锈剂0.7份，聚酰胺蜡1份，水性聚氨酯10份，PCDL8.5份，多孔粉石英11份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将陶瓷微珠、硅氧烷偶联剂、金红石型纳米二氧化钛、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的去离子水混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将水性环氧改性丙烯酸树脂、聚羧酸盐、有机螯合物类防闪锈剂、聚酰胺蜡、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的去离子水加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
实施例4
水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：水性环氧改性丙烯酸树脂30份，陶瓷微珠15份，硅氧烷偶联剂3份，金红石型纳米二氧化钛2份，聚羧酸盐0.6份，去离子水21份，有机螯合物类防闪锈剂0.4份，聚酰胺蜡2份，水性聚氨酯6份，PCDL10份，多孔粉石英14份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将陶瓷微珠、硅氧烷偶联剂、金红石型纳米二氧化钛、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的去离子水混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将水性环氧改性丙烯酸树脂、聚羧酸盐、有机螯合物类防闪锈剂、聚酰胺蜡、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的去离子水加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
实施例5
水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：水性环氧改性丙烯酸树脂34份，陶瓷微珠13份，硅氧烷偶联剂2.4份，金红石型纳米二氧化钛3.5份，聚羧酸盐0.2份，去离子水25份，有机螯合物类防闪锈剂0.6份，聚酰胺蜡1.6份，水性聚氨酯8份，PCDL8.8份，多孔粉石英12份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将陶瓷微珠、硅氧烷偶联剂、金红石型纳米二氧化钛、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的去离子水混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将水性环氧改性丙烯酸树脂、聚羧酸盐、有机螯合物类防闪锈剂、聚酰胺蜡、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的去离子水加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
实施例6
水性丙烯酸树脂涂料，按重量份计，由以下组份制成：水性环氧改性丙烯酸树脂32份，玻璃微珠11份，硅氧烷偶联剂2.5份，金红石型纳米二氧化钛3份，聚羧酸盐0.8份，去离子水20份，有机螯合物类防闪锈剂0.8份，聚酰胺蜡1.4份，水性聚氨酯12份，PCDL9份，多孔粉石英10份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将玻璃微珠、硅氧烷偶联剂、金红石型纳米二氧化钛、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的去离子水混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将水性环氧改性丙烯酸树脂、聚羧酸盐、有机螯合物类防闪锈剂、聚酰胺蜡、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的去离子水加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
将实施例1-6以及对比例的耐冲击性、耐磨性和耐刮伤性分别进行测试，其中，
对比例为公开号为CN102993867A的中国专利，
耐冲击性按照GB/T1732-1993《添膜耐冲击测定方法》测试；耐磨性按照GB/T1768-2006《漆膜耐磨性测定法》进行测试；耐刮伤性测试过程为：将各涂料制成的涂膜用涂料耐洗刷仪循环洗刷1000次后，测算洗刷前后涂膜的失光率，失光率越低，耐刮伤性越好；测试结果如下表所示。
由此可见，本发明的耐冲击性明显高于对比例，而磨耗量、失光率均明显低于对比例，表明本发明具有较好的耐冲击性、耐磨性和耐刮伤性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于，按重量份计，由以下组份制成：丙烯酸树脂30～40份，填料10～15份，偶联剂2～4份，颜料1～4份，分散剂0.2～0.8份，溶剂20～25份，防闪锈剂0.3～0.8份，防沉剂1～2份，水性聚氨酯6～12份，PCDL8～10份，多孔粉石英10～15份。
2.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述丙烯酸树脂为水性环氧改性丙烯酸树脂。
3.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述填料为玻璃微珠或粉煤灰微珠。
4.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述偶联剂为硅氧烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述颜料为金红石型纳米二氧化钛。
6.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述分散剂为聚羧酸盐。
7.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述溶剂为去离子水。
8.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述防闪锈剂为有机螯合物类防闪锈剂。
9.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述防沉剂为聚酰胺蜡。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)将多孔粉石英进行辊式破碎后过60目筛，然后加入搅拌球磨机中球磨60分钟，得到细度为800目的多孔粉石英粉备用，球磨时介质物料比为2:1，矿浆浓度为65％，球磨介质为玻璃球；
(2)将YDH550加入乙酸水溶液中，水解1小时后得到改性溶液，将步骤(1)制得的多孔粉石英粉与等重量的氨水混合，调节ph值为8，110℃下预热3小时脱除水分，加入改性溶液中，110℃下超声搅拌3小时，移至烘箱中110℃下干燥5小时，得到改性多孔粉石英备用；
(3)按配方称取各组分，将填料、偶联剂、颜料、步骤(2)制得的改性多孔粉石英粉以及一半的溶剂混合，加热至60℃，800r/min速度下搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤30μm，得到混合料，将丙烯酸树脂、分散剂、防闪锈剂、防沉剂、水性聚氨酯、PCDL以及剩余的溶剂加入混合料中，加热至70℃，900r/min速度下搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂涂料。
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