CN109135474A - 一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阳离子丙烯酸‑醇酸树脂水性涂料，属于建筑材料技术领域。本发明将钛酸四丁酯与壳聚糖液按质量比1：10～1：20搅拌混合，接着滴加钛酸四丁酯质量0.03～0.05倍的戊二醛，搅拌混合，干燥，粉碎，过筛，炭化，即得改性填料；将分散剂，改性填料，改性添加料，晶须和水混合球磨，过筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸‑醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂搅拌混合，即得阳离子丙烯酸‑醇酸树脂水性涂料。本发明技术方案制备的阳离子丙烯酸‑醇酸树脂乳液具有优异的力学性能和耐腐蚀性能的特点。

Description

一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料
技术领域
本发明公开了一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，属于建筑材料技术领域。
背景技术
醇酸树脂涂料以醇酸树脂为主要成膜物质的合成树脂涂料。醇酸树脂是由脂肪酸（或其相应的植物油）、二元酸及多元醇反应而成的树脂。生产醇酸树脂常用的多元醇有甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷等；常用的二元酸有邻苯二甲酸酐（即苯酐）、间苯二甲酸等。醇酸树脂涂料具有耐候性、附着力好和光亮、丰满等特点，且施工方便。但涂膜较软，耐水、耐碱性欠佳，醇酸树脂可与其他树脂配成多种不同性能的自干或烘干磁漆、底漆、面漆和清漆。
按加入油的种类不同，醇酸树脂可分为干性油（亚麻油或脱水蓖麻油）和不干
长油醇酸树脂涂料性油（蓖麻油、棉子油或椰子油等）两类树脂。干性油醇酸树脂直接涂刷成薄层，在室温与氧作用下转化成连续的固体薄膜，可制成自干型与烘干型的清漆及磁漆。不干性油醇酸树脂则不能直接用作涂料，而是与其他种类树脂混合作用。醇酸树脂按油和苯酐的含量,可分为四种，醇酸树脂涂料按用途可分为七类。醇酸树脂涂料在干燥速率、附着力、硬度、光泽、耐候性和保光性等方面均优于油性漆，因此醇酸树脂涂料可广泛应用于机电产品、汽车、拖拉机、大型建筑等的涂装。
由于醇酸树脂油度的长短对醇酸树脂涂料的性能影响较大，从测定醇酸树脂清漆游离膜的性能可以看出油度在50%左右的醇酸树脂的涂膜力学性能最好。
然而，由于传统醇酸树脂涂料的防腐性能以及力学性能无法进一步，从而限制了其应用。为了弥补醇酸树脂水性涂料的缺陷，提高其综合性能，扩大其应用范围，需要对其进行改性。
因此，如何改善传统醇酸树脂涂料的防腐性能以及力学性能无法进一步提升的缺点，以获取更高综合性能的醇酸树脂涂料，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统醇酸树脂涂料的防腐性能以及力学性能无法进一步提高的缺点，提供了一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，是由以下重量份数的原料组成：
阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液 60～80份
分散剂 5～8份
改性填料 20～30份
增稠剂 8～10份
消泡剂 5～8份
改性添加料 10～20份
晶须 8～10份
水 40～60份
所述阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料的配制过程为：按原料组成称量各原料，将分散剂，改性填料，改性添加料，晶须和水混合球磨，过筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂搅拌混合，即得阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。
所述分散剂为分散剂分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中任意一种。
所述改性填料的制备过程为：将钛酸四丁酯与壳聚糖液按质量比1：10～1：20搅拌混合，接着滴加钛酸四丁酯质量0.03～0.05倍的戊二醛，搅拌混合，干燥，粉碎，过筛，炭化，即得改性填料。
所述增稠剂为羧甲基纤维素醚，聚乙烯醇或卡拉胶中的任意一种。
所述消泡剂为乳化硅油，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
所述改性添加料的制备过程为：将氧化石墨烯与水按质量比1：20～1：30混合，超声分散，接着滴加氨水调节pH至9.8～10.1，得预处理混合液，将黄麻纤维粉碎，过80目的筛，得黄麻纤维粉，按重量份数计，20～30份黄麻纤维粉，8～10份纤维素酶，40～60份水搅拌恒温处理，灭酶，得黄麻纤维混合液，将预处理混合液与黄麻纤维混合液按质量比1：5～1：10混合振荡，过滤，洗涤，干燥，即得改性添加料。
所述晶须为硫酸镁晶须，硼酸铝晶须或钛酸钾晶须中的任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加改性添加料，在制备过程中，首先，将预处理混合液与黄麻纤维混合液混合，由于氧化石墨烯片层结构边沿处含有羧基，在水中能够部分水解成羧酸根离子，使其带负电荷，带负电荷的氧化石墨烯之间产生静电排斥，使得氧化石墨烯能够良好的分散在体系中，其次，黄麻纤维与氧化石墨烯片层结构间易形成氢键结合，使得体系中形成氧化石墨烯片与黄麻纤维间形成复合结构，在使用过程中，由于改性填料表面氧化石墨烯带有负电荷，能够吸引阳离子丙烯酸，避免阳离子丙烯酸与醇酸树脂分子链发生缠绕，使得形成的乳胶颗粒得以细化，进一步提升了阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液的分散性，使得形成的涂层的致密度得到提升，一方面，使得涂层的力学性能得到提升，另一方面，阻碍了电解质溶液和氧气扩散到金属表面，从而使得阴阳两极反应不再同一界面上进行，导致阳极反应产生的电子不能及时补充阴极所消耗，使得腐蚀电流变小，使得体系表面的腐蚀速度减小，从而提升了体系的防腐蚀性能，另外，由于改性添加料与阳离子丙烯酸相互吸引，避免了改性填料间发生团聚，使得改性添加料能够良好的分散在体系中，使得涂层的力学性能得到提升。
具体实施方式
将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌10～20min，静置溶胀3～5h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80～85℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解30～50min，得壳聚糖液；将钛酸四丁酯与壳聚糖液按质量比1：10～1：20置于2号烧杯中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，接着向2号烧杯中滴加钛酸四丁酯质量0.03～0.05倍的戊二醛，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，得凝胶块，接着将凝胶块置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥凝胶块，接着将干燥凝胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得凝胶粉，再将凝胶粉置于炭化炉中，并以60～90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为550～750℃条件下，炭化2～3h，即得改性填料；将氧化石墨烯与水按质量比1：20～1：30置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为55～75kHz条件下，超声分散40～60min，接着向3号烧杯中滴加质量分数为20～30%的氨水调节pH至9.8～10.1，得预处理混合液，将黄麻纤维置于粉碎机中粉碎，过80目的筛，得黄麻纤维粉，按重量份数计，20～30份黄麻纤维粉，8～10份纤维素酶，40～60份水置于2号烧杯中，于温度为30～35℃，转速为300～500r/min条件下，搅拌恒温处理40～60min后，升温至90～95℃灭酶20～30min，得黄麻纤维混合液，将预处理混合液与黄麻纤维混合液按质量比1：5～1：10置于旋涡振荡器中震荡5～10min，得混合浆液，接着将混合浆液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤3～5次，随后将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，即得改性添加料；按重量份数计，依次取60～80份阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，5～8份分散剂，20～30份改性填料，8～10份增稠剂，5～8份消泡剂，10～20份改性添加料，8～10份晶须和40～60份水，将分散剂，改性填料，改性添加料，晶须和水混合置于球磨机中球磨混合，过120目的筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂置于混料机中，于转速为1100～1200r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。所述分散剂为分散剂分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中任意一种。所述增稠剂为羧甲基纤维素醚，聚乙烯醇或卡拉胶中的任意一种。所述消泡剂为乳化硅油，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚二甲基硅氧烷中的任意一种。所述晶须为硫酸镁晶须，硼酸铝晶须或钛酸钾晶须中的任意一种。
将壳聚糖与水按质量比1：100置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌20min，静置溶胀5h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为85℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，得壳聚糖液；将钛酸四丁酯与壳聚糖液按质量比1：20置于2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，接着向2号烧杯中滴加钛酸四丁酯质量0.05倍的戊二醛，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得凝胶块，接着将凝胶块置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥凝胶块，接着将干燥凝胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得凝胶粉，再将凝胶粉置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化3h，即得改性填料；将氧化石墨烯与水按质量比1：30置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，超声分散60min，接着向3号烧杯中滴加质量分数为30%的氨水调节pH至10.1，得预处理混合液，将黄麻纤维置于粉碎机中粉碎，过80目的筛，得黄麻纤维粉，按重量份数计，30份黄麻纤维粉，10份纤维素酶，60份水置于2号烧杯中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，搅拌恒温处理60min后，升温至95℃灭酶30min，得黄麻纤维混合液，将预处理混合液与黄麻纤维混合液按质量比1：10置于旋涡振荡器中震荡10min，得混合浆液，接着将混合浆液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，随后将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性添加料；按重量份数计，依次取80份阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，8份分散剂，30份改性填料，10份增稠剂，8份消泡剂，20份改性添加料，10份晶须和60份水，将分散剂，改性填料，改性添加料，晶须和水混合置于球磨机中球磨混合，过120目的筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。所述分散剂为分散剂分散剂NNO。所述增稠剂为羧甲基纤维素醚。所述消泡剂为乳化硅油。所述晶须为硫酸镁晶须。
将壳聚糖与水按质量比1：100置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌20min，静置溶胀5h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为85℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，得壳聚糖液；将氧化石墨烯与水按质量比1：30置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，超声分散60min，接着向3号烧杯中滴加质量分数为30%的氨水调节pH至10.1，得预处理混合液，将黄麻纤维置于粉碎机中粉碎，过80目的筛，得黄麻纤维粉，按重量份数计，30份黄麻纤维粉，10份纤维素酶，60份水置于2号烧杯中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，搅拌恒温处理60min后，升温至95℃灭酶30min，得黄麻纤维混合液，将预处理混合液与黄麻纤维混合液按质量比1：10置于旋涡振荡器中震荡10min，得混合浆液，接着将混合浆液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，随后将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性添加料；按重量份数计，依次取80份阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，8份分散剂，10份增稠剂，8份消泡剂，20份改性添加料，10份晶须和60份水，将分散剂，改性添加料，晶须和水混合置于球磨机中球磨混合，过120目的筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。所述分散剂为分散剂分散剂NNO。所述增稠剂为羧甲基纤维素醚。所述消泡剂为乳化硅油。所述晶须为硫酸镁晶须。
将壳聚糖与水按质量比1：100置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌20min，静置溶胀5h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为85℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，得壳聚糖液；将钛酸四丁酯与壳聚糖液按质量比1：20置于2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，接着向2号烧杯中滴加钛酸四丁酯质量0.05倍的戊二醛，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得凝胶块，接着将凝胶块置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥凝胶块，接着将干燥凝胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得凝胶粉，再将凝胶粉置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化3h，即得改性填料；按重量份数计，依次取80份阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，8份分散剂，30份改性填料，10份增稠剂，8份消泡剂，10份晶须和60份水，将分散剂，改性填料，晶须和水混合置于球磨机中球磨混合，过120目的筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。所述分散剂为分散剂分散剂NNO。所述增稠剂为羧甲基纤维素醚。所述消泡剂为乳化硅油。所述晶须为硫酸镁晶须。
将壳聚糖与水按质量比1：100置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌20min，静置溶胀5h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为85℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，得壳聚糖液；将钛酸四丁酯与壳聚糖液按质量比1：20置于2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，接着向2号烧杯中滴加钛酸四丁酯质量0.05倍的戊二醛，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得凝胶块，接着将凝胶块置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥凝胶块，接着将干燥凝胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得凝胶粉，再将凝胶粉置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化3h，即得改性填料；将氧化石墨烯与水按质量比1：30置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，超声分散60min，接着向3号烧杯中滴加质量分数为30%的氨水调节pH至10.1，得预处理混合液，将黄麻纤维置于粉碎机中粉碎，过80目的筛，得黄麻纤维粉，按重量份数计，30份黄麻纤维粉，10份纤维素酶，60份水置于2号烧杯中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，搅拌恒温处理60min后，升温至95℃灭酶30min，得黄麻纤维混合液，将预处理混合液与黄麻纤维混合液按质量比1：10置于旋涡振荡器中震荡10min，得混合浆液，接着将混合浆液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，随后将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得改性添加料；按重量份数计，依次取80份阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，8份分散剂，30份改性填料，10份增稠剂，8份消泡剂，20份改性添加料60份水，将分散剂，改性填料，改性添加料和水混合置于球磨机中球磨混合，过120目的筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。所述分散剂为分散剂分散剂NNO。所述增稠剂为羧甲基纤维素醚。所述消泡剂为乳化硅油。
对比例：佛山某化工材料生产有限公司生产的醇酸树脂乳液。
将实例1至实例4所得的阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.按照GB/T1732检测漆膜耐冲击性；
2.在尺寸为120mm×50mm×0.5mm的试板表面进行打磨、清洁和干燥处理之后，用规格为100μm的湿膜制备器将试件涂在试板表面，常温干燥7d后，试板投试前应用1∶1的石蜡和松香混合物封边，封边宽度2～3mm。在(25±2)℃条件下，以蒸馏水中加入氯化钠的比例配制5%的氯化钠溶液，在容器中加入5%的氯化钠溶液，将涂漆样板放人其中，并使每块样板长度的2/3浸泡于溶液中，用扫描电镜(SEM)观察涂层表面腐蚀情况。
具体检测结果如表1所示：
表1阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液具体检测结果
检测项目 耐冲击强度/kg·cm 耐盐雾腐蚀（1000h）
实例1 39 漆膜不起泡，划痕处腐蚀0.51mm
实例2 36 漆膜不起泡，划痕处腐蚀1.35mm
实例3 31 漆膜不起泡，划痕处腐蚀1.63mm
实例4 27 漆膜不起泡，划痕处腐蚀1.82mm
对比例 22 划痕处出现小泡，腐蚀2.87mm
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液具有优异的力学性能和耐腐蚀性能的特点，在建筑材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (7)

1.一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：
阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液 60～80份
分散剂 5～8份
改性填料 20～30份
增稠剂 8～10份
消泡剂 5～8份
改性添加料 10～20份
晶须 8～10份
水 40～60份
所述阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料的配制过程为：按原料组成称量各原料，将分散剂，改性填料，改性添加料，晶须和水混合球磨，过筛，得混合球磨液，接着将所得混合球磨液，阳离子丙烯酸-醇酸树脂乳液，增稠剂和消泡剂搅拌混合，即得阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料。
2.根据权利要求1所述一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，其特征在于：所述分散剂为分散剂分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中任意一种。
3.根据权利要求1所述一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，其特征在于：所述改性填料的制备过程为：将钛酸四丁酯与壳聚糖液按质量比1：10～1：20搅拌混合，接着滴加钛酸四丁酯质量0.03～0.05倍的戊二醛，搅拌混合，干燥，粉碎，过筛，炭化，即得改性填料。
4.根据权利要求1所述一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素醚，聚乙烯醇或卡拉胶中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，其特征在于：所述消泡剂为乳化硅油，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，其特征在于：所述改性添加料的制备过程为：将氧化石墨烯与水按质量比1：20～1：30混合，超声分散，接着滴加氨水调节pH至9.8～10.1，得预处理混合液，将黄麻纤维粉碎，过80目的筛，得黄麻纤维粉，按重量份数计，20～30份黄麻纤维粉，8～10份纤维素酶，40～60份水搅拌恒温处理，灭酶，得黄麻纤维混合液，将预处理混合液与黄麻纤维混合液按质量比1：5～1：10混合振荡，过滤，洗涤，干燥，即得改性添加料。
7.根据权利要求1所述一种阳离子丙烯酸-醇酸树脂水性涂料，其特征在于：所述晶须为硫酸镁晶须，硼酸铝晶须或钛酸钾晶须中的任意一种。
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