CN108219565A

CN108219565A - 一种高相容型涂料流平剂的制备方法

Info

Publication number: CN108219565A
Application number: CN201711315517.XA
Authority: CN
Inventors: 雷春艳; 杨立军; 张淑娴
Original assignee: Changzhou Wan Chang Chemical Co Ltd
Current assignee: Changzhou Wan Chang Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-06-29

Abstract

本发明涉及涂料助剂制备技术领域，具体涉及一种高相容型涂料流平剂的制备方法。本发明首先利用八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油在催化剂的作用下加热反应而成自制低含氢硅油，由于自制低含氢硅油含氢量增加时，含氢硅油相对分子质量就下降，从而硅油链段部分在产品中占的比例变小，有利于提高产品的相容性，继续通过烯丙醇和氢氧化钾以及环氧乙烷和环氧丙烷混合反应而成自制烯丙基聚醚，随着环氧乙烷和环氧丙烷这些气体的增加，聚醚部分含量逐渐增大，硅油部分含量变小，使得产品的相容性逐渐变好，以及末端‑CH3结构比末端是‑OH结构的产品具有更好的流平性和更低的表面张力，提高流平剂与涂料中树脂的相容性，具有广泛应用的前景。

Description

一种高相容型涂料流平剂的制备方法

技术领域

本发明涉及涂料助剂制备技术领域，具体涉及一种高相容型涂料流平剂的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，涂料越来越广泛的应用到了各个行业，在涂装施工过程中出现了很多不良弊病。涂料在干燥成膜的过程中：一方面随着溶剂的蒸发，涂膜表面和内部之间由于温度、密度和表面张力的差异形成旋涡，进而导致涂膜表面出现桔皮；另一方面，涂料中不溶性胶粒和外界存在的污染物会导致形成表面张力梯度，结果在涂膜表面形成缩孔。桔皮和缩孔属于流平缺陷，其破坏了涂料的装饰和防护功能。因此，需要添加流平剂来克服以上的缺陷，促使涂料在干燥过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。

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。随着人们对涂料外观要求的提高，流平剂的用量与品种也在增多，消费量递年增加。流平剂大致分为三大类。第一种涂料流平剂多采用醇类、酯类、酮类等高沸点有机溶剂，通过调整涂料涂刷后溶剂的挥发速度，使涂料在干燥过程中具有平均的挥发速度及溶解力，延长涂膜的干燥时间，从而达到改善流平的作用。第二种涂料流平剂是以相容性受限的长链树脂为主要组成物，如醋丁纤维类、聚（甲基）丙烯酸酯类等。这类流平剂既可原样使用，也可溶于有机溶剂中的溶液形式使用，其用量通常占所述涂料组合物重量的0.1～2%。第三种涂料流平剂是以相容性受限制的聚硅氧烷为主要组成物，有关的化合物通常包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等。由于其具有低的表面张力，极低用量即可有效降低涂料的表面张力，极大增强涂料在底材的润湿及铺展，因此其具有控制表面流动、改善流平作用。在常温干燥涂料中，通常会出现因溶剂蒸发快，涂料粘度过大，流平剂与涂料的树脂不完全相混溶，会在固化涂膜表面形成凹穴、缩孔、桔皮等缺陷。

因此，制备出一种高相容型涂料流平剂是今后研究发展的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常见的流平剂的分子量较低，与涂料的树脂不完全相混溶，这样会在固化涂膜表面形成凹穴和橘皮的缺陷，提供了一种高相容型涂料流平剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种高相容型涂料流平剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油和硫酸溶液混合置于装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的四口烧瓶中，搅拌反应，得到混合液，待自然冷却后，再向四口烧杯中加入混合液质量0.5～0.7倍的氢氧化钙溶液和混合液质量0.4～0.6倍的硫酸溶液，使混合液的pH值调节为6～8，过滤，去除滤渣，得到自制低含氢硅油；

（2）向装有回流冷凝器、油水分离器和搅拌器的四口烧瓶中，加入35～55mL烯丙醇和20～30g氢氧化钾混合搅拌，并加热升温，反应，自然冷却至室温，回收未反应的物质后，得到自制混合物；

（3）再向上述自制混合物中加入80～100mL甲苯，继续混合搅拌，用毛细管通入10～12mL环氧乙烷和12～16mL环氧丙烷反应，过滤，得到滤渣，用去离子水洗涤滤渣，放入烘箱中烘干，得到自制烯丙基聚醚；

（4）按重量份数计，分别称取自制低含氢硅油、自制烯丙基聚醚、氯铂酸、桃胶和去离子水，先向自制低含氢硅油中加入氯铂酸和去离子水，在氮气保护下搅拌，并加热升温，再添加自制烯丙基聚醚和桃胶，继续保温反应，自然冷却至室温，过滤，去除滤渣，出料，即可制得高相容型涂料流平剂。

步骤（1）所述的八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油和硫酸溶液的体积比为3：2：2：1，反应温度为40～60℃，反应时间为4～6h，氢氧化钙溶液的质量分数为5%，硫酸溶液的质量分数为45％。

步骤（2）所述的搅拌时间为30～45min，加热升温温度为55～75℃，反应时间为1～2h。

步骤（3）所述的搅拌时间为10～12min，反应温度为20～30℃，反应时间为1～3h，烘干温度为65～75℃，烘干时间为1～2h。

步骤（4）所述的按重量份数计，分别称取12～16份自制低含氢硅油、20～24份自制烯丙基聚醚、4～6份氯铂酸、5～7份桃胶和3～5份去离子水，搅拌时间为30～45min，加热升温温度为100～120℃，保温反应时间为2～4 h。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明首先利用八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油在催化剂的作用下加热反应而成自制低含氢硅油，由于八甲基环四硅氧烷和六甲基二硅氧烷添加量不断增加，导致自制低含氢硅油含氢量增加，含氢硅油相对分子质量就下降，从而硅油链段部分在产品中占的比例变小，有利于提高产品的相容性和重涂性，从而提高流平剂与涂料中树脂的相容性；

（2）本发明通过烯丙醇和氢氧化钾混合反应后，再通入环氧乙烷和环氧丙烷这些气体继续反应而成自制烯丙基聚醚，随着环氧乙烷和环氧丙烷这些气体的增加，使自制烯丙基聚醚相对分子质量增大，聚醚部分含量逐渐增大，硅油部分含量变小，使得产品的相容性和重涂性逐渐变好，但EO结构的产品比PO结构具有更好的滑爽性和光泽，以及末端-CH₃结构比末端是-OH结构的产品具有更好的流平性，由于甲基带来了更低的表面张力和更好的扩展性能，进一步提高流平剂与涂料中树脂的相容性，具有广泛应用的前景。

具体实施方式

按体积比为3：2：2：1将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油和质量分数为45％的硫酸溶液混合置于装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的四口烧瓶中，在温度为40～60℃下搅拌反应4～6h，得到混合液，待自然冷却后，再向四口烧杯中加入混合液质量0.5～0.7倍的质量分数为5%的氢氧化钙溶液和混合液质量0.4～0.6倍的质量分数为45％的硫酸溶液，使混合液的pH值调节为6～8，过滤，去除滤渣，得到自制低含氢硅油，向装有回流冷凝器、油水分离器和搅拌器的四口烧瓶中，加入35～55mL烯丙醇和20～30g氢氧化钾混合搅拌30～45min，并加热升温至55～75℃，反应1～2h，自然冷却至室温，回收未反应的物质后，得到自制混合物，再向自制混合物中加入80～100mL甲苯，继续混合搅拌10～12min，用毛细管通入10～12mL环氧乙烷和12～16mL环氧丙烷，在20～30℃下反应1～3h，过滤，得到滤渣，用去离子水洗涤滤渣，放入65～75℃的烘箱中烘干1～2h，得到自制烯丙基聚醚，按重量份数计，分别称取12～16份自制低含氢硅油、20～24份自制烯丙基聚醚、4～6份氯铂酸、5～7份桃胶和3～5份去离子水，先向自制低含氢硅油中加入氯铂酸和去离子水，在氮气保护下搅拌30～45min，并加热升温至100～120℃，再添加自制烯丙基聚醚和桃胶，继续保温反应2～4h，自然冷却至室温，过滤，去除滤渣，出料，即可制得高相容型涂料流平剂。

实例1

按体积比为3：2：2：1将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油和质量分数为45％的硫酸溶液混合置于装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的四口烧瓶中，在温度为40℃下搅拌反应4h，得到混合液，待自然冷却后，再向四口烧杯中加入混合液质量0.5倍的质量分数为5%的氢氧化钙溶液和混合液质量0.4倍的质量分数为45％的硫酸溶液，使混合液的pH值调节为6，过滤，去除滤渣，得到自制低含氢硅油，向装有回流冷凝器、油水分离器和搅拌器的四口烧瓶中，加入35mL烯丙醇和20g氢氧化钾混合搅拌30min，并加热升温至55℃，反应1h，自然冷却至室温，回收未反应的物质后，得到自制混合物，再向自制混合物中加入80mL甲苯，继续混合搅拌10min，用毛细管通入10mL环氧乙烷和12mL环氧丙烷，在20℃下反应1h，过滤，得到滤渣，用去离子水洗涤滤渣，放入65℃的烘箱中烘干1h，得到自制烯丙基聚醚，按重量份数计，分别称取12份自制低含氢硅油、20份自制烯丙基聚醚、4份氯铂酸、5份桃胶和3份去离子水，先向自制低含氢硅油中加入氯铂酸和去离子水，在氮气保护下搅拌30min，并加热升温至100℃，再添加自制烯丙基聚醚和桃胶，继续保温反应2h，自然冷却至室温，过滤，去除滤渣，出料，即可制得高相容型涂料流平剂。

实例2

按体积比为3：2：2：1将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油和质量分数为45％的硫酸溶液混合置于装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的四口烧瓶中，在温度为50℃下搅拌反应5h，得到混合液，待自然冷却后，再向四口烧杯中加入混合液质量0.6倍的质量分数为5%的氢氧化钙溶液和混合液质量0.5倍的质量分数为45％的硫酸溶液，使混合液的pH值调节为7，过滤，去除滤渣，得到自制低含氢硅油，向装有回流冷凝器、油水分离器和搅拌器的四口烧瓶中，加入45mL烯丙醇和25g氢氧化钾混合搅拌36min，并加热升温至65℃，反应1.5，自然冷却至室温，回收未反应的物质后，得到自制混合物，再向自制混合物中加入90mL甲苯，继续混合搅拌11min，用毛细管通入11mL环氧乙烷和14mL环氧丙烷，在25℃下反应2h，过滤，得到滤渣，用去离子水洗涤滤渣，放入70℃的烘箱中烘干1.5h，得到自制烯丙基聚醚，按重量份数计，分别称取14份自制低含氢硅油、22份自制烯丙基聚醚、5份氯铂酸、6份桃胶和4份去离子水，先向自制低含氢硅油中加入氯铂酸和去离子水，在氮气保护下搅拌36min，并加热升温至110℃，再添加自制烯丙基聚醚和桃胶，继续保温反应3h，自然冷却至室温，过滤，去除滤渣，出料，即可制得高相容型涂料流平剂。

实例3

按体积比为3：2：2：1将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油和质量分数为45％的硫酸溶液混合置于装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的四口烧瓶中，在温度为60℃下搅拌反应6h，得到混合液，待自然冷却后，再向四口烧杯中加入混合液质量0.7倍的质量分数为5%的氢氧化钙溶液和混合液质量0.6倍的质量分数为45％的硫酸溶液，使混合液的pH值调节为8，过滤，去除滤渣，得到自制低含氢硅油，向装有回流冷凝器、油水分离器和搅拌器的四口烧瓶中，加入55mL烯丙醇和30g氢氧化钾混合搅拌45min，并加热升温至75℃，反应2h，自然冷却至室温，回收未反应的物质后，得到自制混合物，再向自制混合物中加入100mL甲苯，继续混合搅拌12min，用毛细管通入12mL环氧乙烷和16mL环氧丙烷，在30℃下反应3h，过滤，得到滤渣，用去离子水洗涤滤渣，放入75℃的烘箱中烘干2h，得到自制烯丙基聚醚，按重量份数计，分别称取16份自制低含氢硅油、24份自制烯丙基聚醚、6份氯铂酸、7份桃胶和5份去离子水，先向自制低含氢硅油中加入氯铂酸和去离子水，在氮气保护下搅拌45min，并加热升温至120℃，再添加自制烯丙基聚醚和桃胶，继续保温反应4h，自然冷却至室温，过滤，去除滤渣，出料，即可制得高相容型涂料流平剂。

对比例以黄山市某公司生产的流平剂作为对比例对本发明制得的高相容型涂料流平剂和对比例中的流平剂进行检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法

相容性试验：分别在醇酸树脂、聚氨酯及丙烯酸树脂中放入本发明制备的实例1～3和对比例的流平剂0.3%（基于各种涂料总质量数），搅拌均匀，刮涂于玻璃板上，105℃烘烤1h，以同样方式做空白实验，观察涂膜。

流平性能测试：选择聚丙烯酸树脂配白漆（颜/基=40/60），本发明制备的实例1～3和对比例的流平剂用量为树脂固体中质量数的0.3%，配漆喷板，140℃烘烤20min。同样条件做不加流平剂漆板，观察涂膜。

耐冲击性能：参照GB/T 9286规定进行测试。

表1

注：相容性等级：1-非常好，2-好，3-一般，4-差。

根据表1中数据可知，本发明制得的高相容型涂料流平剂在大多数体系中有很好的相容性，加入本发明的流平剂后，涂料的流平性能得到了很大程度的改善，因此，具有广阔的使用前景。

Claims

1.一种高相容型涂料流平剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种高相容型涂料流平剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、含氢硅油和硫酸溶液的体积比为3：2：2：1，反应温度为40～60℃，反应时间为4～6h，氢氧化钙溶液的质量分数为5%，硫酸溶液的质量分数为45％。

3.根据权利要求1所述的一种高相容型涂料流平剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的搅拌时间为30～45min，加热升温温度为55～75℃，反应时间为1～2h。

4.根据权利要求1所述的一种高相容型涂料流平剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的搅拌时间为10～12min，反应温度为20～30℃，反应时间为1～3h，烘干温度为65～75℃，烘干时间为1～2h。

5.根据权利要求1所述的一种高相容型涂料流平剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的按重量份数计，分别称取12～16份自制低含氢硅油、20～24份自制烯丙基聚醚、4～6份氯铂酸、5～7份桃胶和3～5份去离子水，搅拌时间为30～45min，加热升温温度为100～120℃，保温反应时间为2～4 h。