CN107828269A - 一种耐高温复合流平剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，公开了一种耐高温复合流平剂，由流平剂A和流平剂B组成，按重量分数计，流平剂A 1‑100份，流平剂B 1‑100份，流平剂A由有机硅树脂和助剂组成，所述流平剂B由氟碳改性聚丙烯酸酯、甘油、环氧乙烷和/或环氧丙烷组成。本发明还公开了一种耐高温复合流平剂的制备方法，分别制备流平剂A和流平剂B，再将流平剂A和流平剂B混合，常温搅拌4‑20h充分混匀，得复合流平剂。本发明制得的复合流平剂，一方面具有降低表面张力的能力，另一方面保留完整的侧链甲基给予优良的滑爽性，制备工艺适应性好，生产效率高；产品不含铅、汞类有毒催化剂，环保性能好；同时产品具有良好的流平性和防污性。

Description

一种耐高温复合流平剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种耐高温复合流平剂及其制备方法。

背景技术

流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性的一类物质。可改善涂饰液的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。主要是表面活性剂，有机溶剂等。流平剂种类很多，不同涂料所用的流平剂种类也不尽相同。在溶剂型涂饰剂中可用高沸点溶剂或丁基纤维素。在水基型涂饰剂中则用表面活性剂或聚丙烯酸、羧甲基纤维素等。

流平剂大致分为两大类。一种是通过调整漆膜粘度和流平时间来起作用的，这类流平剂大多是一些高沸点的有机溶剂或其混合物，如异佛尔酮、二丙酮醇、Solvesso150等；另一种是通过调整漆膜表面性质来起作用的，一般人们所说的流平剂大多是指这一类流平剂。这类流平剂通过有限的相容性迁移至漆膜表面，影响漆膜界面张力等表面性质，使漆膜获得良好的流平。根据化学结构的不同，这类流平剂主要有三大类：丙烯酸类、有机硅类和氟碳化合物类。

丙烯酸类流平剂的表面张力较低，可以降低涂料与基材之间的表面张力而提高提高涂料对基材的润湿性，排除被涂固体表面所吸附的气体分子，防止被吸附的气体分子排除过迟而在固化涂膜表面形成凹穴、缩孔、桔皮等缺陷。但它们与普通环氧树脂、聚酯树脂或聚氨酯等涂料用树脂相容性很差，应用时会形成有雾状的涂膜。

有机硅类流平剂都是从聚二甲基硅氧烷衍生出来的。这类流平剂属于用聚醚、聚酯、长链烷基、芳烷基，或反应性基团如羟基、乙烯基等改性的聚二甲基硅氧烷，其化学结构主要有接枝型和嵌段型两类。随着改性基团结构、数量和分子量的不同，取代基位置的变化以及聚硅氧烷分子量的差异而在性能上和用途上有所区别，但大多数都可以强烈地降低涂料的表面张力，提高涂料对底材的润湿性，防止产生缩孔；能够减少湿膜表面因溶剂挥发或因涂装造成的凹凸不平表面而产生的表面张力梯度，缩短表面流动及上下对流的时间，帮助表面张力尽快均匀化，改善表面流动状态，避免出现橘皮、刷痕、辊痕、流挂、发花等弊病。该类助剂还能在涂膜表面形成一层极薄且光滑的膜，从而提高涂膜表面滑爽性及光泽，抗刮、防粘连。

中国专利CN101386722B描述了一种含有聚醚、烷烃、反应性有机基等多种有机基团改性的有机聚硅氧烷，它是由长链聚硅氧烷部分链节带Si原子上采用耐水解的Si-C键方式接上有机基团，即接枝型。这类改性有机聚硅氧烷化合物具有良好的润湿性，有效地改善流平性，增进光泽。但该结构对提高滑度和抗刮伤性能有限。

中国专利CN102153902A公开的一种涂料油墨用氟碳抗缩孔流平剂，通过将溶剂、含氟丙烯酸酯单体和引发剂混合加热搅拌制得，制得的流平剂表面张力21-24，具有一定的抗缩孔能力，但并未说明该结构产品对高温等其他因素的抵抗性能，同时制备过程中需要用到溶剂，增加了环境污染，以及产品使用对人体的危害程度。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种耐高温复合流平剂，同时提供一种耐高温复合流平剂的制备方法。

本发明通过以下方法实现：

一种耐高温复合流平剂，由流平剂A和流平剂B组成，按重量分数计，流平剂A 1-100份，流平剂B 1-100份。

其中，所述流平剂A由有机硅树脂和助剂组成，所述流平剂B由氟碳改性聚丙烯酸酯、甘油、环氧乙烷和/或环氧丙烷组成。

其中，所述流平剂A中，有机硅树脂占总质量的95-99％，助剂占1-5％。

其中，所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷中的一种或多种，所述助剂为乙氧基改性聚三硅氧烷、壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、乙醇、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一种或多种。

其中，所述流平剂B中，氟碳改性聚丙烯酸酯占总质量的60-80％，甘油占5-10％，环氧乙烷和/或环氧丙烷占10-35％。

一种耐高温复合流平剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取有机硅树脂和助剂，首先加入有机硅树脂总质量的50-60％，升温至60-80℃，加入助剂，充分搅拌2-4h，随后加入剩余有机硅树脂，继续搅拌2-4h，使得有机硅树脂和助剂充分接触；

(2)制备流平剂B：称取氟碳改性聚丙烯酸酯、甘油、环氧乙烷和/或环氧丙烷，取50-60％质量份数的氟碳改性聚丙烯酸酯升温至60-120℃，加入甘油搅拌充分混匀，并冷却至常温，加入剩余氟碳改性聚丙烯酸酯、环氧乙烷和/或环氧丙烷，充分搅拌2-4h；

(3)制备复合流平剂：取制得的流平剂A和流平剂B，在3000-4500W的功率下，常温充分搅拌4-20h，即得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明制备的复合流平剂，环氧乙烷极性高具有亲水性，环氧丙烷有亲油性，环氧乙烷、环氧丙烷的比例和数量提供不同的极性和溶解性，氟碳改性聚丙烯酸酯和有机硅树脂提供滑爽和低表面张力，表面张力可降低至15-18。有机硅链弓起如订书钉般排布在表面，表现典型的有机硅氧烷的特性；一方面具有降低表面张力的能力，另一方面保留完整的侧链甲基给予优良的滑爽性，因此具有相对最强的滑爽性。

2、本发明提供的复合流平剂的制备方法，可操作时间长，表干及实干(固化)时间较短；兼顾了操作时间与固化时间的平衡，因此工艺适应性好，生产效率高；产品不含铅、汞类有毒催化剂，环保性能好；同时产品具有良好的流平性和防污性。

具体实施方式：

下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的说明，但并非因此将本发明限制在实施例的范围内。

实施例1-9

实施例1-9中制备复合流平剂的原材料如表1所示

表1：复合流平剂的制作原材料

对比例1

本对比例制备流平剂的原料中只含有流平剂A，没有流平剂B。

对比例2

本对比例制备流平剂的原料中包含有流平剂B，没有流平剂A。

对比例3

本对比例流平剂为市售常用流平剂C。

实施1-9和对比例1-2中流平剂的制备方法如下:

(1)制备流平剂A：称取有机硅树脂和助剂，首先加入有机硅树脂总质量的50-60％，升温至60-80℃，加入助剂，充分搅拌2-4h，随后加入剩余有机硅树脂，继续搅拌2-4h，使得有机硅树脂和助剂充分接触；

(2)制备流平剂B：称取氟碳改性聚丙烯酸酯、甘油、环氧乙烷和/或环氧丙烷，取50-60％质量份数的氟碳改性聚丙烯酸酯升温至60-120℃，加入甘油搅拌充分混匀，并冷却至常温，加入剩余氟碳改性聚丙烯酸酯、环氧乙烷和/或环氧丙烷，充分搅拌2-4h；

(3)制备复合流平剂：取制得的流平剂A和流平剂B，大功率常温充分搅拌4-20h，减压蒸馏至固形物达50％，即得所需复合流平剂。

本发明实施例和对比例中的检测项目及其检测方法：

①流平剂用于水性涂料起泡性能测试：选择聚丙烯酸树脂配白漆(颜/基＝30/70)，各流平剂用量为树脂固体中质量数的0.3％，称取水性涂料(不含消泡剂)500g于1000mL烧杯中，开动搅拌机以3000r/min的转速搅拌15min，然后用涂料密度杯称量涂料密度。同样条件做不加流平剂的水性涂料密度作为空白。

②流平剂用于水性涂料表面张力测试：选择聚丙烯酸树脂配白漆(颜/基＝30/70)，各流平剂用量为树脂固体中质量数的0.3％，称取水性涂料(不含消泡剂)500g于1000mL烧杯中，开动搅拌机以3000r/min的转速搅拌15min，取各待测样品采用毛细管上升法，将一支毛细管插入液体中，液体将沿毛细管上升,升到一定高度后,毛细管内外液体将达到平衡状态,液体就不再上升了。此时,液面对液体所施加的向上的拉力与液体向下的力相等。则表面张力：γ＝ρghr/(2cosθ)。

③流平剂用于水性涂料冷热循环测试：选择聚丙烯酸树脂配白漆(颜/基＝30/70)，各流平剂用量为树脂固体中质量数的0.3％，称取水性涂料(不含消泡剂)500g于1000mL烧杯中，开动搅拌机以3000r/min的转速搅拌15min，均匀涂刷在聚酯板上，50℃下烘干30min至完全干燥，然后放置-50℃冷冻24h，取出看是否有开裂；之后再放入120℃烘箱4h，取出看表面是否发粘、有缩孔，测试三个循环。

表2：流平剂的性能测试结果

本发明制备的复合流平剂，表面张力可降低至15-18。有机硅链弓起如订书钉般排布在表面，表现典型的有机硅氧烷的特性；一方面具有降低表面张力的能力，另一方面保留完整的侧链甲基给予优良的滑爽性，因此具有相对最强的滑爽性。工艺适应性好，生产效率高；产品不含铅、汞类有毒催化剂，环保性能好；同时产品具有良好的流平性和防污性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐高温复合流平剂，其特征在于，由流平剂A和流平剂B组成，按重量分数计，流平剂A 1-100份，流平剂B 1-100份。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温复合流平剂，其特征在于，所述流平剂A由有机硅树脂和助剂组成，所述流平剂B由氟碳改性聚丙烯酸酯、甘油、环氧乙烷和/或环氧丙烷组成。

3.根据权利要求2所述的一种耐高温复合流平剂，其特征在于，所述流平剂A中，有机硅树脂占总质量的95-99％，助剂占1-5％。

4.根据权利要求3所述的一种耐高温复合流平剂，其特征在于，所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷中的一种或多种，所述助剂为乙氧基改性聚三硅氧烷、壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、乙醇、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的一种耐高温复合流平剂，其特征在于，所述流平剂B中，氟碳改性聚丙烯酸酯占总质量的60-80％，甘油占5-10％，环氧乙烷和/或环氧丙烷占10-35％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种耐高温复合流平剂的制备方法，其特种在于，包括以下步骤：

(1)制备流平剂A：称取有机硅树脂和助剂，首先加入有机硅树脂总质量的50-60％，升温至60-80℃，加入助剂，充分搅拌2-4h，随后加入剩余有机硅树脂，继续搅拌2-4h，使得有机硅树脂和助剂充分接触；

(2)制备流平剂B：称取氟碳改性聚丙烯酸酯、甘油、环氧乙烷和/或环氧丙烷，取50-60％质量份数的氟碳改性聚丙烯酸酯升温至60-120℃，加入甘油搅拌充分混匀，并冷却至常温，加入剩余氟碳改性聚丙烯酸酯、环氧乙烷和/或环氧丙烷，充分搅拌2-4h；

(3)制备复合流平剂：取制得的流平剂A和流平剂B，常温充分搅拌4-20h，减压蒸馏至固形物达50％，即得所需复合流平剂。