CN107083100A - 一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料助剂技术领域，具体涉及一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法，该聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂由以下重量份的原料组成：功能性单体5‑35份、单体15‑75份、乳化剂1‑10份、引发剂0.1‑5份、助溶剂10‑50份和去离子水50‑80份。本发明的聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂流平效果好，在水性涂料体系中添加0.2%‑3%即可以得到极佳的流平效果，并且涂膜表面张力能够提升3‑4达因，可以解决涂层之间的附着和重涂的问题。

Description

一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料助剂技术领域，具体涉及一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂及其制备方法。
背景技术
水性木器漆与油性木器漆的基本性能对比，当前最环保的木器漆主要还是水性木器漆。其溶剂是对人体及环境无害的水，是一种安全和无污染的环保型涂料。其次，就效果而言，喷涂后的漆层，色粉覆盖整齐均匀，光泽度、遮盖力和附着力较油性漆更好。此外，水作为溶剂具有良好的阻燃性能，不易燃、不易爆，更易于安全储存和运输。由于水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高，污物易使涂膜产生缩孔，或者由于涂料中各种表面活性剂表面张力差导致涂膜表面出现涂膜表面凹凸不平，这就要求涂料中添加流平剂来解决这些问题，典型的流平剂有丙烯酸脂流平剂、有机硅型流平剂、有机氟流平剂；但是普通的流平剂只能提供流平的效果，甚至有机硅型流平剂还会导致漆膜重涂有问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，该聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂流平效果好，在水性涂料体系中添加0.2%-3%即可以得到极佳的流平效果，并且涂膜表面张力能够提升3-4达因，可以解决涂层之间的附着和重涂的问题。
本发明的另一目的在于提供一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，该制备方法步骤简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可达规模工业化生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，由以下重量份的原料组成：
功能性单体 5-35份
单体 15-75份
乳化剂 1-10份
引发剂 0.1-5份
助溶剂 10-50份
去离子水 50-80份。
优选的，由以下重量份的原料组成：
功能性单体 10-30份
单体 25-75份
乳化剂 1-10份
引发剂 0.1-5份
助溶剂 10-50份
去离子水 50-80份。
优选的，所述功能性单体为烯丙基聚醚甲酯、丙烯基聚醚甲酯、丙烯基聚醚丁酯、丙烯基聚醚乙酯和丙烯基聚醚丙酯中的至少一种；其中，聚醚的结构为-(CH2-CH20)n-或-(CH2-CH（CH3）-0)n-，n为1-30的整数。更为优选的，所述功能性单体是由丙烯基聚乙二醇甲酯和丙烯基聚丙二醇乙酯以重量比18-20:1组成的混合物。本发明通过采用上述功能性单体，制得的丙烯酸酯流平剂流平效果，并且涂膜表面张力能够提升3-4达因，可以解决涂层之间的附着和重涂的问题。
优选的，所述单体为丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸羟乙酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和苯乙烯中的至少一种。本发明通过采用上述单体，制得的丙烯酸酯流平剂流平效果，并且涂膜表面张力能够提升3-4达因，可以解决涂层之间的附着和重涂的问题。
优选的，所述丙烯酸单体为丙烯酸和/或丙烯酸酯。所述丙烯酸酯的结构式为CH2=CH-COO-（CH2）n1-H， 其中，n1为1-6的自然数。本发明通过采用上述丙烯酸单体，制得的丙烯酸酯流平剂流平效果，并且涂膜表面张力能够提升3-4达因，可以解决涂层之间的附着和重涂的问题。
优选的，所述甲基丙烯酸单体为甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯。所述甲基丙烯酸酯的结构式为：H2C=C(CH3)- COO-（CH2）n2-H，其中，n2为1-10的自然数。更为优选的，所述甲基丙烯酸单体是由甲基丙烯酸和甲基丙烯酸乙酯以重量比1:7-10组成的混合物。本发明通过采用上述甲基丙烯酸单体，制得的丙烯酸酯流平剂流平效果，并且涂膜表面张力能够提升3-4达因，可以解决涂层之间的附着和重涂的问题。
优选的，所述乳化剂为吐温系列、司盘系列、异构十三醇聚氧乙烯醚、棕榈醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸铵、丁二酸磺酸钠、二异丁基蔡磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种。本发明通过采用上述乳化剂，其乳化效果好，有利于聚合反应的进行。
优选的，所述吐温系列为吐温-20、吐温-21、吐温-40、吐温-60、吐温-61、吐温-80、吐温-81和吐温-85中的至少一种。本发明通过采用上述吐温系列乳化剂，其乳化效果好，有利于聚合反应的进行。
所述司盘系列为司盘-20、司盘-40和司盘-80中的至少一种。本发明通过采用上述司盘系列乳化剂，其乳化效果好，有利于聚合反应的进行。
更为优选的，所述乳化剂是由吐温80和司盘60以重量比0.8-1.2:1组成的混合物。
优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种。本发明通过采用上述引发剂，其引发效果好，可以引发自由基聚合和共聚合反应，能提高单体的聚合速率。
所述助溶剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的至少一种。本发明通过采用上述助溶剂，其溶解效果好，有利于聚合反应的进行。
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）预乳液的制备：将乳化剂溶于占去离子水总量40%-80%的去离子水中，在400-800RPM转速下，搅拌均匀后，加入功能性单体和单体乳化10-60min，得到预乳液；
（2）引发剂溶液的制备：将引发剂用去离子水溶解并配制成质量分数为5%-10%的引发剂溶液；
（3）预聚物的制备：将剩余的去离子水和占引发剂溶液总量30%-80%的引发剂溶液加入反应釜中，在400-800RPM转速下升温至75-80℃，滴加占预乳液总量10%-15%的预乳液，滴加20-40min，滴加完毕之后，恒温预聚0.5-1.5h，得到预聚物；
（4）聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备：向预聚物中滴加余下的预乳液，预乳液1.5-4.0h匀速滴加完毕，同时滴加余下的引发剂溶液，引发剂溶液2.0-4.5h匀速滴加完毕，滴加过程中保持转速为400-800RPM，温度为75-80℃，所有物料滴加完毕之后保持温度在75-85℃保温0.5-2.0h，再升温至85-95℃保温0.5-3.0h，然后冷却至40-50℃后过滤，再在转速为500-800RPM搅拌状态下加入助溶剂进行相转变，制得聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂。
本发明的有益效果在于：本发明的聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂应用简单，流平效果好，其改性的重点在于本发明的聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂在涂膜干燥之后可以提高涂抹表面的表面张力和极性，为漆膜重涂的时候不影响重涂，而且能使涂层与涂层之间的附着力提升。本发明的聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂在水性涂料体系中添加0.2%-3%即可以得到极佳的流平效果，并且涂膜表面张力能够提升3-4达因，可以解决涂层之间的附着和重涂的问题。
本发明的制备方法步骤简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可达规模工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，由以下重量份的原料组成：
功能性单体 5份
单体 15份
乳化剂 1份
引发剂 0.1份
助溶剂 10份
去离子水 50份。
所述功能性单体为烯丙基聚醚甲酯、丙烯基聚醚甲酯、丙烯基聚醚丁酯、丙烯基聚醚乙酯或丙烯基聚醚丙酯；其中，聚醚的结构为-(CH2-CH20)n-或-(CH2-CH（CH3）-0)n-，n为1的整数。
所述单体为甲基丙烯酸羟乙酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺或苯乙烯。
所述乳化剂为吐温系列或司盘系列。
所述吐温系列为吐温-20、吐温-21、吐温-40、吐温-60、吐温-61、吐温-80、吐温-81或吐温-85；所述司盘系列为司盘-20、司盘-40或司盘-80。
所述引发剂为过硫酸钾中的至少一种；所述助溶剂为丙二醇甲醚。
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）预乳液的制备：将乳化剂溶于占去离子水总量40%的去离子水中，在400RPM转速下，搅拌均匀后，加入功能性单体和单体乳化10min，得到预乳液；
（2）引发剂溶液的制备：将引发剂用去离子水溶解并配制成质量分数为5%的引发剂溶液；
（3）预聚物的制备：将剩余的去离子水和占引发剂溶液总量30%的引发剂溶液加入反应釜中，在400RPM转速下升温至75℃，滴加占预乳液总量10%的预乳液，滴加20min，滴加完毕之后，恒温预聚0.5h，得到预聚物；
（4）聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备：向预聚物中滴加余下的预乳液，预乳液1.5h匀速滴加完毕，同时滴加余下的引发剂溶液，引发剂溶液2.0h匀速滴加完毕，滴加过程中保持转速为400RPM，温度为75℃，所有物料滴加完毕之后保持温度在75℃保温0.5h，再升温至85℃保温0.5h，然后冷却至40℃后过滤，再在转速为500RPM搅拌状态下加入助溶剂进行相转变，制得聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂。
实施例2
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，由以下重量份的原料组成：
功能性单体 10份
单体 25份
乳化剂 1份
引发剂 0.1份
助溶剂 10份
去离子水 50份。
所述功能性单体是由丙烯基聚乙二醇甲酯和丙烯基聚丙二醇乙酯以重量比18:1组成的混合物。
所述单体为甲基丙烯酸单体。
所述甲基丙烯酸单体是由甲基丙烯酸和甲基丙烯酸乙酯以重量比1:7组成的混合物。
所述乳化剂是由吐温80和司盘60以重量比0.8:1组成的混合物。
所述引发剂为过硫酸钠；所述助溶剂为乙二醇丁醚。
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）预乳液的制备：将乳化剂溶于占去离子水总量50%的去离子水中，在500RPM转速下，搅拌均匀后，加入功能性单体和单体乳化20min，得到预乳液；
（2）引发剂溶液的制备：将引发剂用去离子水溶解并配制成质量分数为6%的引发剂溶液；
（3）预聚物的制备：将剩余的去离子水和占引发剂溶液总量40%的引发剂溶液加入反应釜中，在500RPM转速下升温至76℃，滴加占预乳液总量11%的预乳液，滴加25min，滴加完毕之后，恒温预聚0.8h，得到预聚物；
（4）聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备：向预聚物中滴加余下的预乳液，预乳液2h匀速滴加完毕，同时滴加余下的引发剂溶液，引发剂溶液2.5h匀速滴加完毕，滴加过程中保持转速为500RPM，温度为76℃，所有物料滴加完毕之后保持温度在78℃保温0.8h，再升温至88℃保温1h，然后冷却至42℃后过滤，再在转速为550RPM搅拌状态下加入助溶剂进行相转变，制得聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂。
实施例3
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，由以下重量份的原料组成：
功能性单体 20份
单体 40份
乳化剂 5份
引发剂 2.5份
助溶剂 30份
去离子水 65份。
所述功能性单体是由丙烯基聚乙二醇甲酯和丙烯基聚丙二醇乙酯以重量比19:1组成的混合物。
所述单体为甲基丙烯酸单体。
所述甲基丙烯酸单体是由甲基丙烯酸和甲基丙烯酸乙酯以重量比1:8.5组成的混合物。
所述乳化剂是由吐温80和司盘60以重量比1:1组成的混合物。
所述引发剂为过硫酸铵；所述助溶剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚。
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）预乳液的制备：将乳化剂溶于占去离子水总量60%的去离子水中，在600RPM转速下，搅拌均匀后，加入功能性单体和单体乳化35min，得到预乳液；
（2）引发剂溶液的制备：将引发剂用去离子水溶解并配制成质量分数为8%的引发剂溶液；
（3）预聚物的制备：将剩余的去离子水和占引发剂溶液总量55%的引发剂溶液加入反应釜中，在600RPM转速下升温至78℃，滴加占预乳液总量12%的预乳液，滴加30min，滴加完毕之后，恒温预聚1h，得到预聚物；
（4）聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备：向预聚物中滴加余下的预乳液，预乳液3h匀速滴加完毕，同时滴加余下的引发剂溶液，引发剂溶液3h匀速滴加完毕，滴加过程中保持转速为600RPM，温度为78℃，所有物料滴加完毕之后保持温度在80℃保温1.2h，再升温至90℃保温2h，然后冷却至45℃后过滤，再在转速为650RPM搅拌状态下加入助溶剂进行相转变，制得聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂。
实施例4
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，由以下重量份的原料组成：
功能性单体 30份
单体 75份
乳化剂 10份
引发剂 5份
助溶剂 50份
去离子水 80份。
所述功能性单体是由丙烯基聚乙二醇甲酯和丙烯基聚丙二醇乙酯以重量比20:1组成的混合物。
所述单体为甲基丙烯酸单体。
所述甲基丙烯酸单体是由甲基丙烯酸和甲基丙烯酸乙酯以重量比1:10组成的混合物。
所述乳化剂是由吐温80和司盘60以重量比1.2:1组成的混合物。
所述引发剂为过硫酸钾；所述助溶剂为丙二醇丁醚。
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）预乳液的制备：将乳化剂溶于占去离子水总量60%的去离子水中，在700RPM转速下，搅拌均匀后，加入功能性单体和单体乳化50min，得到预乳液；
（2）引发剂溶液的制备：将引发剂用去离子水溶解并配制成质量分数为8%的引发剂溶液；
（3）预聚物的制备：将剩余的去离子水和占引发剂溶液总量60%的引发剂溶液加入反应釜中，在700RPM转速下升温至78℃，滴加占预乳液总量14%的预乳液，滴加35min，滴加完毕之后，恒温预聚1.2h，得到预聚物；
（4）聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备：向预聚物中滴加余下的预乳液，预乳液3.5h匀速滴加完毕，同时滴加余下的引发剂溶液，引发剂溶液4h匀速滴加完毕，滴加过程中保持转速为700RPM，温度为78℃，所有物料滴加完毕之后保持温度在82℃保温1.6h，再升温至92℃保温2.5h，然后冷却至48℃后过滤，再在转速为700RPM搅拌状态下加入助溶剂进行相转变，制得聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂。
实施例5
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，由以下重量份的原料组成：
功能性单体 35份
单体 75份
乳化剂 10份
引发剂 5份
助溶剂 50份
去离子水 80份。
所述功能性单体为烯丙基聚醚甲酯、丙烯基聚醚甲酯、丙烯基聚醚丁酯、丙烯基聚醚乙酯或丙烯基聚醚丙酯；其中，聚醚的结构为-(CH2-CH20)n-或-(CH2-CH（CH3）-0)n-，n为30的整数。
所述单体为丙烯酸单体。
所述丙烯酸单体为丙烯酸和/或丙烯酸酯；所述丙烯酸酯的结构式为CH2=CH-COO-（CH2）n1-H， 其中，n1为3。
所述乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚、棕榈醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸铵、丁二酸磺酸钠、二异丁基蔡磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
所述引发剂为过硫酸钠；所述助溶剂为二乙二醇丁醚。
一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）预乳液的制备：将乳化剂溶于占去离子水总量80%的去离子水中，在800RPM转速下，搅拌均匀后，加入功能性单体和单体乳化60min，得到预乳液；
（2）引发剂溶液的制备：将引发剂用去离子水溶解并配制成质量分数为10%的引发剂溶液；
（3）预聚物的制备：将剩余的去离子水和占引发剂溶液总量80%的引发剂溶液加入反应釜中，在800RPM转速下升温至80℃，滴加占预乳液总量15%的预乳液，滴加40min，滴加完毕之后，恒温预聚1.5h，得到预聚物；
（4）聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备：向预聚物中滴加余下的预乳液，预乳液4.0h匀速滴加完毕，同时滴加余下的引发剂溶液，引发剂溶液4.5h匀速滴加完毕，滴加过程中保持转速为800RPM，温度为80℃，所有物料滴加完毕之后保持温度在85℃保温2.0h，再升温至95℃保温3.0h，然后冷却至50℃后过滤，再在转速为800RPM搅拌状态下加入助溶剂进行相转变，制得聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
功能性单体 5-35份
单体 15-75份
乳化剂 1-10份
引发剂 0.1-5份
助溶剂 10-50份
去离子水 50-80份。
2.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
功能性单体 10-30份
单体 25-75份
乳化剂 1-10份
引发剂 0.1-5份
助溶剂 10-50份
去离子水 50-80份。
3.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述功能性单体为烯丙基聚醚甲酯、丙烯基聚醚甲酯、丙烯基聚醚丁酯、丙烯基聚醚乙酯和丙烯基聚醚丙酯中的至少一种；其中，聚醚的结构为-(CH2-CH20)n-或-(CH2-CH（CH3）-0)n-，n为1-30的整数。
4.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述单体为丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸羟乙酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和苯乙烯中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述丙烯酸单体为丙烯酸和/或丙烯酸酯；所述甲基丙烯酸单体为甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯。
6.根据权利要求5所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述丙烯酸酯的结构式为CH2=CH-COO-（CH2）n1-H， 其中，n1为1-6的自然数；所述甲基丙烯酸酯的结构式为：H2C=C(CH3)- COO-（CH2）n2-H，其中，n2为1-10的自然数。
7.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述乳化剂为吐温系列、司盘系列、异构十三醇聚氧乙烯醚、棕榈醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸铵、丁二酸磺酸钠、二异丁基蔡磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述吐温系列为吐温-20、吐温-21、吐温-40、吐温-60、吐温-61、吐温-80、吐温-81和吐温-85中的至少一种；所述司盘系列为司盘-20、司盘-40和司盘-80中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种；所述助溶剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的至少一种。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）预乳液的制备：将乳化剂溶于占去离子水总量40%-80%的去离子水中，在400-800RPM转速下，搅拌均匀后，加入功能性单体和单体乳化10-60min，得到预乳液；
（2）引发剂溶液的制备：将引发剂用去离子水溶解并配制成质量分数为5%-10%的引发剂溶液；
（3）预聚物的制备：将剩余的去离子水和占引发剂溶液总量30%-80%的引发剂溶液加入反应釜中，在400-800RPM转速下升温至75-80℃，滴加占预乳液总量10%-15%的预乳液，滴加20-40min，滴加完毕之后，恒温预聚0.5-1.5h，得到预聚物；
（4）聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂的制备：向预聚物中滴加余下的预乳液，预乳液1.5-4.0h匀速滴加完毕，同时滴加余下的引发剂溶液，引发剂溶液2.0-4.5h匀速滴加完毕，滴加过程中保持转速为400-800RPM，温度为75-80℃，所有物料滴加完毕之后保持温度在75-85℃保温0.5-2.0h，再升温至85-95℃保温0.5-3.0h，然后冷却至40-50℃后过滤，再在转速为500-800RPM搅拌状态下加入助溶剂进行相转变，制得聚醚改性聚丙烯酸酯流平剂。
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