CN106349922B - 一种耐磨水性漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体公开了一种耐磨水性漆及其制备方法。所述耐磨水性漆各组分及质量百分含量如下：十二烷基硫酸钠3～6%、去离子水13～40%、聚氨酯树脂5～10%、有机硅聚氨酯树脂15～30%、氨丙基三乙氧基硅烷5～10%、2‑羟基‑4‑（2‑羟乙氧基）‑2‑甲基苯丙酮1.5～5%、聚乙烯基吡咯烷酮3～6%、浓盐酸0.5～2%、乙醇6～10%、异丙醇5～10%、正硅酸乙酯16～30%。本发明所述的耐磨水性漆通过加入有机硅聚氨酯树脂、氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯，形成二氧化硅与有机树脂网络，又通过各原料逐步加入的制备方法，使得形成的二氧化硅在体系中均匀分布，得到耐磨性能良好的耐磨水性漆。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐磨水性漆及其制备方法。
背景技术
水性漆用水来取代有机溶剂，可以大量减少排放到大气中的有害物质，从根本上解决溶剂型涂料对人体和环境的危害，这是水性漆最大的优势，水性漆是涂料发展的必然趋势。与溶剂型涂料相比，水性漆在节能、环保方面具有很大优越性。然而，目前国内水性漆的使用率不高，其主要原因是水性漆仍存在技术缺陷，如漆膜硬度及耐磨性差慢等。其中，耐磨性能对水性漆是非常重要的技术指标。已有研究表明，在水性漆中物理混合纳米氧化铝、纳米氧化锌等无机纳米材料，能较好地解决漆膜硬度低及耐磨性差的问题，但是，物理混合无机纳米材料，容易造成水性漆稳定性欠佳，大大限制其推广应用。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种耐磨水性漆，所述耐磨水性漆通过加入有机硅聚氨酯树脂、氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯，形成二氧化硅与有机树脂网络，又通过各原料逐步加入的制备方法，使得形成的二氧化硅在体系中均匀分布，得到耐磨性能良好的耐磨水性漆。
本发明的另一目的在于提供上述耐磨水性漆的制备方法，所述制备方法步骤简单，操作简便。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种耐磨水性漆，其由十二烷基硫酸钠、去离子水、聚氨酯树脂、有机硅聚氨酯树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮、聚乙烯基吡咯烷酮、浓盐酸、乙醇、异丙醇和正硅酸乙酯组成，以该耐磨水性漆的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：十二烷基硫酸钠3～6%、去离子水13～40%、聚氨酯树脂5～10%、有机硅聚氨酯树脂15～30%、氨丙基三乙氧基硅烷5～10%、2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮1.5～5%、聚乙烯基吡咯烷酮3～6%、浓盐酸0.5～2%、乙醇6～10%、异丙醇5～10%、正硅酸乙酯16～30%。
所述聚氨酯树脂为聚氨酯丙烯酸树脂预聚物。
所述有机硅聚氨酯树脂为有机硅聚氨酯丙烯酸树脂预聚物。
一种耐磨水性漆的制备方法，所述方法的具体操作步骤如下：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入3～6%十二烷基硫酸钠和13～40%去离子水，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟；然后，加入5～10%聚氨酯树脂、15～30%有机硅聚氨酯树脂、5～10%氨丙基三乙氧基硅烷和1.5～5% 2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮，在3000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到混合物a；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入3～6%聚乙烯基吡咯烷酮、0.5～2%浓盐酸和6～10%乙醇，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟，得到混合物b；
（3）按质量百分比计，在第三个反应釜中，加入5～10%异丙醇，然后，在500转/分钟的转速下，在室温下，同时分别匀速滴加16～30%正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b，正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b的滴加时间均为2小时，滴加完毕后，在500转/分钟的转速下，在室温下反应8小时，得到所述的耐磨水性漆。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
（1）本发明所述的耐磨水性漆，通过加入有机硅聚氨酯树脂和氨丙基三乙氧基硅烷，使得正硅酸乙酯在水解过程中形成的二氧化硅与有机树脂有效连接，形成二氧化硅与有机树脂网络；
（2）本发明所述的耐磨水性漆制备方法，通过各原料逐步加入，使得形成的二氧化硅在体系中均匀分布，从而得到耐磨性能良好的耐磨水性漆。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的耐磨水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入4%十二烷基硫酸钠和20%去离子水，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟；然后，加入6%聚氨酯树脂（长兴化学6147）、16%有机硅聚氨酯树脂（沙多玛CN990）、10%氨丙基三乙氧基硅烷和3% 2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮（光引发剂2959），在3000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到混合物a；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入6%聚乙烯基吡咯烷酮K30、1%浓盐酸和8%乙醇，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟，得到混合物b；
（3）按质量百分比计，在第三个反应釜中，加入6%异丙醇，然后，在500转/分钟的转速下，在室温下，同时分别匀速滴加20%正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b，正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b的滴加时间均为2小时，滴加完毕后，在500转/分钟的转速下，在室温下反应8小时，得到所述的耐磨水性漆。
本实施例制得的耐磨水性漆的耐磨性能为：磨耗值0.069克/100转。
实施例2
本实施例的耐磨水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入3%十二烷基硫酸钠和15%去离子水，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟；然后，加入10%聚氨酯树脂（长兴化学6147）、16%有机硅聚氨酯树脂（沙多玛CN990）、5%氨丙基三乙氧基硅烷和5% 2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮（光引发剂2959），在3000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到混合物a；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入3%聚乙烯基吡咯烷酮K30、1%浓盐酸和6%乙醇，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟，得到混合物b；
（3）按质量百分比计，在第三个反应釜中，加入6%异丙醇，然后，在500转/分钟的转速下，在室温下，同时分别匀速滴加30%正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b，正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b的滴加时间均为2小时，滴加完毕后，在500转/分钟的转速下，在室温下反应8小时，得到所述的耐磨水性漆。
本实施例制得的耐磨水性漆的耐磨性能为：磨耗值0.050克/100转。
实施例3
本实施例的耐磨水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入3%十二烷基硫酸钠和40%去离子水，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟；然后，加入5%聚氨酯树脂（长兴化学6147）、15%有机硅聚氨酯树脂（沙多玛CN990）、5%氨丙基三乙氧基硅烷和1.5% 2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮（光引发剂2959），在3000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到混合物a；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入3%聚乙烯基吡咯烷酮K30、0.5%浓盐酸和6%乙醇，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟，得到混合物b；
（3）按质量百分比计，在第三个反应釜中，加入5%异丙醇，然后，在500转/分钟的转速下，在室温下，同时分别匀速滴加16%正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b，正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b的滴加时间均为2小时，滴加完毕后，在500转/分钟的转速下，在室温下反应8小时，得到所述的耐磨水性漆。
本实施例制得的耐磨水性漆的耐磨性能为：磨耗值0.092克/100转。
实施例4
本实施例的耐磨水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入3%十二烷基硫酸钠和13%去离子水，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟；然后，加入9%聚氨酯树脂（长兴化学6147）、30%有机硅聚氨酯树脂（沙多玛CN990）、6%氨丙基三乙氧基硅烷和4% 2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮（光引发剂2959），在3000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到混合物a；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入3%聚乙烯基吡咯烷酮K30、1%浓盐酸和6%乙醇，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟，得到混合物b；
（3）按质量百分比计，在第三个反应釜中，加入5%异丙醇，然后，在500转/分钟的转速下，在室温下，同时分别匀速滴加20%正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b，正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b的滴加时间均为2小时，滴加完毕后，在500转/分钟的转速下，在室温下反应8小时，得到所述的耐磨水性漆。
本实施例制得的耐磨水性漆的耐磨性能为：磨耗值0.065克/100转。
实施例5
本实施例的耐磨水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入6%十二烷基硫酸钠和15%去离子水，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟；然后，加入8%聚氨酯树脂（长兴化学6147）、19%有机硅聚氨酯树脂（沙多玛CN990）、8%氨丙基三乙氧基硅烷和1.5% 2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮（光引发剂2959），在3000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到混合物a；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入4.5%聚乙烯基吡咯烷酮K30、2%浓盐酸和10%乙醇，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟，得到混合物b；
（3）按质量百分比计，在第三个反应釜中，加入10%异丙醇，然后，在500转/分钟的转速下，在室温下，同时分别匀速滴加16%正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b，正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b的滴加时间均为2小时，滴加完毕后，在500转/分钟的转速下，在室温下反应8小时，得到所述的耐磨水性漆。
本实施例制得的耐磨水性漆的耐磨性能为：磨耗值0.083克/100转。
上述实施例制得的耐磨水性漆的耐磨性能用泰伯磨耗仪进行测定，具体方法为：将耐磨水性漆喷涂在长100mm、宽100mm的玻璃试验板上，通过高压汞灯履带机进行紫外光辐照固化，高压汞灯的功率为3kW，固化时间为2分钟；然后，将玻璃试验板固定到磨耗仪的工作转盘上，加上500g的负荷，在60转/分钟的转数下用橡胶砂轮研磨，磨完100转后，由磨蚀前后的重量差计算出失重大小，即磨耗值。每个样品测试5次，取磨耗值的平均值表示样品的耐磨性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种耐磨水性漆，其特征在于，所述耐磨水性漆由十二烷基硫酸钠、去离子水、聚氨酯树脂、有机硅聚氨酯树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮、聚乙烯基吡咯烷酮、浓盐酸、乙醇、异丙醇和正硅酸乙酯组成，以该耐磨水性漆的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：十二烷基硫酸钠3～6%、去离子水13～40%、聚氨酯树脂5～10%、有机硅聚氨酯树脂15～30%、氨丙基三乙氧基硅烷5～10%、2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮1.5～5%、聚乙烯基吡咯烷酮3～6%、浓盐酸0.5～2%、乙醇6～10%、异丙醇5～10%、正硅酸乙酯16～30%。
2.根据权利要求1所述的耐磨水性漆，其特征在于，所述聚氨酯树脂为聚氨酯丙烯酸树脂预聚物。
3.根据权利要求1所述的耐磨水性漆，其特征在于，所述有机硅聚氨酯树脂为有机硅聚氨酯丙烯酸树脂预聚物。
4.一种耐磨水性漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入3～6%十二烷基硫酸钠和13～40%去离子水，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟；然后，加入5～10%聚氨酯树脂、15～30%有机硅聚氨酯树脂、5～10%氨丙基三乙氧基硅烷和1.5～5% 2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮，在3000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到混合物a；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入3～6%聚乙烯基吡咯烷酮、0.5～2%浓盐酸和6～10%乙醇，在100转/分钟的转速下，在室温下搅拌10分钟，得到混合物b；
（3）按质量百分比计，在第三个反应釜中，加入5～10%异丙醇，然后，在500转/分钟的转速下，在室温下，同时分别匀速滴加16～30%正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b，正硅酸乙酯、步骤（1）制得的混合物a和步骤（2）制得的混合物b的滴加时间均为2小时，滴加完毕后，在500转/分钟的转速下，在室温下反应8小时，得到所述的耐磨水性漆。
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