CN109337494A - 一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，由聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂、助溶剂、底材改性剂、纳米功能材料、颜填料、助剂和水组成；其中，所述纳米功能材料为纳米SiO2、纳米ZnO、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米SnO2、纳米氮化硼、钛酸钾晶须、碳纳米管或石墨烯；所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂由反应活性的丙烯酸改性聚醚醚酮，通过ATRP自由基聚合反应合成；本发明制得的一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，具有优良的附着力、耐水性、耐腐蚀性、耐磨性、耐水蒸气性、耐盐雾性、耐老化性、抗闪锈性、防锈防腐性和自阻燃性。

Description

一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料
技术领域
本发明涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料，尤其涉及到一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，属于水性功能涂料技术领域。
背景技术
涂料是日常生产保护基础设施不可或缺的材料，被广泛应用于建筑物、各类五金件、工业制品的装饰以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等领域。丙烯酸树脂涂料具有原料价格便宜、对颜料润湿性好等优点，且具有良好的施工性，在涂料领域中一直扮演着重要角色。但传统的丙烯酸树脂涂料中含有大量有机溶剂，对人体和生态环境造成严重影响。
随着人们环境保护意识的增强，环境友好型水性涂料的生产及应用已是大势所趋。与溶剂型涂料相比，水性涂料中没有或很少含有可挥发性有机物(VOC)。其具有安全环保、成本低、施工灵活等多重优点。水性丙烯酸树脂涂料，以水为溶剂，其被广泛应用于各个领域。
目前水性丙烯酸涂料存在防腐期限短，涂装后易闪锈，耐酸耐候性差，硬度和稳定性差等问题。同时丙烯酸酯涂料属于有机物质，成膜后遇火易燃，产生浓烟以及大量有害物质的产生，影响了其应用范围，因此对其进行阻燃性改性是非常必要的。
发明内容
聚醚醚酮是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元结构的聚合物，属于特种高分子材料，具有耐高温湿热性、耐水蒸汽性、耐腐蚀性、耐老化性、抗辐射性和自阻燃性能，是一类半结晶状高分子材料，其拉伸强度为132～148MPa，可用作耐高温阻燃材料、耐腐蚀材料、抗辐射材料和电绝缘材料。
本发明采用聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂，首先合成具有反应活性的丙烯酸改性聚醚醚酮，然后通过ATRP自由基聚合反应引入聚醚醚酮结构单元，在丙烯酸分子骨架中含有一个酮键和两个醚键的重复单元，很有效地提高丙烯酸水性树脂固化后的硬度、耐腐蚀性、耐高温性、自阻燃性、耐水蒸汽性、耐老化性、耐磨性、电绝缘性、拉伸强度和机械性能。
本发明提供一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，按重量百分比计，其组分为：聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂35.0～75.0％、助溶剂1.0～8.0％、底材改性剂0.2～2.0％、纳米功能材料1.0～15.0％、颜填料0～35.0％、助剂0.5～10.0％、去离子水至100％。
所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂，基于申请的发明专利“一种ATRP合成的聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂”中所述，按重量份数计，其成分为：10.0～20.0份丙烯酸改性改性聚醚醚酮、30.0～60.0份软单体、6.0～12.0份硬单体、0.2～2.0份乳化剂、0.6～1.5份配体、1.0～2.0份催化剂、0.5～1.5份引发剂、去离子水50.0～80.0份。
其中，所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂，其制备步骤如下：
将引发剂溶于去离子水中，配制成5％～10％的引发剂溶液；按配方重量比，依次将丙烯酸改性聚醚醚酮、催化剂、软单体、硬单体、乳化剂、配体、余下的去离子水加入到反应器中，通氮气0.5～1h，高速搅拌10～30min至乳化均匀，然后升温至60～110℃，滴加引发剂水溶液，在0.5～1h内滴加完毕，保持恒温继续反应6～12h，得所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂。
所述软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。
所述硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钾、油酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、甘油硬脂酸酯、甘油油酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠、OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、吐温中的至少一种。
所述配体为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’,N”-五甲基丙烯酸甲酯基二乙烯基三胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六甲基丙烯酸正丁酯基三乙烯基四胺、2,2’-联吡啶、N,N,N’,N’,N”-五甲基二乙烯基三胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六甲基丙烯酸甲酯基三乙烯基四胺中的至少一种。
所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、溴化铜中的至少一种。
所述引发剂为4-[2-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)乙氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)癸氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[6-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)己氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)辛氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、2-氯丙酰胺、2-溴丙酰胺、2-碘代丙烯酸甲酯、2-氯代丙腈、2-溴丙烯酸乙酯、2-溴丙烯酸甲酯、二溴丙烯酸乙酯、1-溴代乙腈、2-甲基-2-溴代丙烯酸乙酯、2-溴代异丁酸乙酯、2-溴丙烯酸乙酯、N,N-二乙基-2-溴代丙烯酰胺中的至少一种。
所述助溶剂为醇类溶剂、醇醚类溶剂中的至少一种。
所述底材改性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、硅氧烷聚醚共聚物、有机氟聚合物、炔二醇聚醚共聚物、硅烷偶联剂中的至少一种。
所述助剂至少包括分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、手感剂、消光剂、防沉流变剂、防闪锈剂、pH调节剂中的至少两种以上。
所述纳米功能材料为纳米SiO2、纳米ZnO、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米SnO2、纳米氮化硼、钛酸钾晶须、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。
所述颜填料为磷酸锌、钼酸锌、氧化铁红、三聚磷酸铝、钛铁粉、磷铁粉、石墨粉、偏硼酸钡、滑石粉、硅石粉、云母粉、高岭土、膨润土、硼砂、石棉粉、水性色浆中的一种或几种的组合。
本发明制得的一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，具有优良的附着力、耐水性、耐腐蚀性、耐磨性、耐水蒸气性、耐盐雾性、耐老化性、抗闪锈性、防锈防腐性和自阻燃性。
具体实施方式
本发明结合以下实施例对聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料做进一步描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，按重量份计，其组成为：聚醚醚酮改性丙烯酸酯水性树脂A65.0份、丙二醇3.0份、二丙二醇丁醚2.5份、分散剂0.5份、硅氧烷聚醚共聚物0.3份、纳米SiO2 3.0份、硅烷流平剂0.3份、消泡剂0.2份、增稠防沉剂0.5份、pH调节剂0.2份、去离子水24.5份；
其中，所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂A为发明专利“一种ATRP合成的聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂”中的实施例4所述。
实施例2
一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性防辐射涂料，按重量份计，其组成为：聚醚醚酮改性丙烯酸酯水性树脂B 35.0份、二丙二醇甲醚3.0份、分散剂1.5份、钛酸钾晶须12.0份、纳米氮化硼3.0份、硅烷偶联剂1.0份、云母粉18.0份、滑石粉12.0份、硅烷流平剂0.1份、消泡剂0.2份、防沉剂0.5份、pH调节剂0.1份、去离子水13.6份；
其中，所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂B为发明专利“一种ATRP合成的聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂”中的实施例5所述。
实施例3
一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性防锈涂料，按重量份计，其组成为：聚醚醚酮改性丙烯酸酯水性树脂C 40.0份、丙二醇单丁醚3.0份、硫酸钡6.0份、滑石粉12.0份、磷酸锌12.0份、石墨烯1.0份、钛白粉6.0份、偏硼酸钡4.0份、流平剂0.3份、分散剂1.5份、润湿剂0.2份、消泡剂0.2份、防沉剂0.5份、pH调节剂0.1份、去离子水13.2份；
其中，所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂C为发明专利“一种ATRP合成的聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂”中的实施例6所述。
实施例4
一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工程涂料，按重量份计，其组成为：聚醚醚酮改性丙烯酸酯水性树脂A 60.0份、二丙二醇丁醚3.0份、分散剂0.5份、30％纳米Al2O3分散体3.0份、70％钛白浆10.0份、基材润湿剂0.2份、pH调节剂0.1份、50％酞菁蓝色浆8.0份、防闪锈剂1.0份、消泡剂0.2份、防沉剂0.3份、流平剂0.2份、去离子水13.5份；
其中，所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂A为发明专利“一种ATRP合成的聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂”中的实施例4所述。
对本发明的实施例按照相关标准进行检测，检测的性能指标如表1所示。
表1：聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料性能技术指标
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，按重量百分比计，其组分为：聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂35.0～75.0％、助溶剂1.0～8.0％、底材改性剂0.2～2.0％、纳米功能材料1.0～15.0％、颜填料0～35.0％、助剂0.5～10.0％、去离子水至100％；
所述纳米功能材料为纳米SiO2、纳米ZnO、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米SnO2、纳米氮化硼、钛酸钾晶须、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；
所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂，按重量份数计，其成分为：10.0～20.0份丙烯酸改性改性聚醚醚酮、30.0～60.0份软单体、6.0～12.0份硬单体、0.2～2.0份乳化剂、0.6～1.5份配体、1.0～2.0份催化剂、0.5～1.5份引发剂、去离子水50.0～80.0份；其中，所述配体为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’,N”-五甲基丙烯酸甲酯基二乙烯基三胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六甲基丙烯酸正丁酯基三乙烯基四胺、2,2’-联吡啶、N,N,N’,N’,N”-五甲基二乙烯基三胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六甲基丙烯酸甲酯基三乙烯基四胺中的至少一种；所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、溴化铜中的至少一种；所述引发剂为4-[2-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)乙氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)癸氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[6-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)己氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)辛氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、2-氯丙酰胺、2-溴丙酰胺、2-碘代丙烯酸甲酯、2-氯代丙腈、2-溴丙烯酸乙酯、2-溴丙烯酸甲酯、二溴丙烯酸乙酯、1-溴代乙腈、2-甲基-2-溴代丙烯酸乙酯、2-溴代异丁酸乙酯、2-溴丙烯酸乙酯、N,N-二乙基-2-溴代丙烯酰胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述助溶剂为醇类溶剂、醇醚类溶剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述底材改性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、硅氧烷聚醚共聚物、有机氟聚合物、炔二醇聚醚共聚物、硅烷偶联剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述颜填料为磷酸锌、钼酸锌、氧化铁红、三聚磷酸铝、钛铁粉、磷铁粉、石墨粉、偏硼酸钡、滑石粉、硅石粉、云母粉、高岭土、膨润土、硼砂、石棉粉、水性色浆中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述助剂至少包括分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、手感剂、消光剂、防沉流变剂、防闪锈剂、pH调节剂中的至少两种以上。
6.根据权利要求1所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
8.一种如权利要求1所述聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：将引发剂溶于去离子水中，配制成5％～10％的引发剂溶液；按配方重量比，依次将丙烯酸改性聚醚醚酮、催化剂、软单体、硬单体、乳化剂、配体、余下的去离子水加入到反应器中，通氮气0.5～1h，高速搅拌10～30min至乳化均匀，然后升温至60～110℃，滴加引发剂水溶液，在0.5～1h内滴加完毕，保持恒温继续反应6～12h，得所述的聚醚醚酮改性丙烯酸水性树脂。
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