CN109554059A - 一种聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组分为：聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液50‑75份、助溶剂1‑8份、底材改性剂0.2‑2份、纳米功能材料1‑15份、颜填料0‑45份、助剂0.5‑10份、去离子水至120份；所述的聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液的分子结构中含有大量的聚芳砜链段，提升了本发明的强度、耐溶剂性、耐酸碱性；实验证明，本发明的硬度可以达到3H，其耐乙醇性可达120h、耐酸性(50g/L H2SO4）达30天、耐盐水性(3%NaCl)达到30天，应用前景广泛。

Description

一种聚芳砜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，尤其涉及到一种聚芳砜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，耐酸耐盐雾性能差，硬度和耐溶剂差等问题。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
为克服现在有技术存在的缺点和不足，本发明旨在提供一种聚芳砜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：一种聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组分为：聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液50-75份、助溶剂1-8份、底材改性剂0.2-2份、纳米功能材料1-15份、颜填料0-45份、助剂0.5-10份、去离子水至120份；
所述的聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液，按照重量份数计，其制备方法如下：
（1）丙烯酸改性的线型聚芳砜树脂的制备：通氮气条件下，在装有回流分水装置的反应釜中依次加入除水后的下列化合物：150份的二元酚类、130-160份4,4'-二氯二苯砜、10-20份分水溶剂、0.1-0.2份催化剂；然后加热反应釜至130-160℃后保温反应3h，再以5℃/h的升温速度升温至170-175℃，170-175℃下保温反应3-4h；然后通过滴加装置向反应釜中加入2-4份不饱和封端改性剂，170-175℃继续反应2-4h，整个反应过程中通过分水器除去反应过程中产生的水；最后通过加压蒸馏除去溶剂和杂质，得粘稠状无色透明液，即为丙烯酸改性的线型聚芳砜树脂；
（2）聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液的制备：将2-4份丙烯酸、20-30份丙烯酸软单体、8-14份丙烯酸甲酯、10-20份苯乙烯、10-20份丙烯酸羟丙酯、6-10份丙烯酸改性的线型聚芳砜树脂、0.5-3份引发剂加入到混合釜中搅拌混合均匀，得滴加液a；将0.5-2份链转移剂、15-25份醇溶剂加入到混合釜中搅拌混合均匀，得滴加液b；通氮气条件下，将10-20份醇溶剂加入到反应釜中，然后加热至80-100℃，分别从不同的滴加装置向反应釜中同时滴加滴加液a、滴加液b，2-3h滴加完毕，滴加完毕后加入0.1-0.2份引发剂保温继续反应2-3h；然后通过真空抽出装置抽去体系中的溶剂，同时冷却至室温，加入3-5份中和剂搅拌中和，然后加入50-75份去离子水高搅拌转速乳化20min，即得聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液。
所述助溶剂为醇醚类溶剂，优选为醇酯十二、丙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚中的至少一种。
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、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。
所述的二元酚类为对苯二酚、1，4-二羟基萘、1,6-二羟基萘、1,7-二羟基萘、1,1'-联-2-萘酚、四溴双酚S中的至少一种；所述的分水溶剂为环己酮、环戊酮、二甲亚砜、丙二醇二甲醚、丙二醇二丁醚、正丁醚中的至少一种；所述的催化剂为碳酸氢钾、碳酸钾、对甲基苯磺酰氯、对甲基苯磺酸、溴化碘中的至少一种；所述的不饱和改性剂为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸中的至少一种；所述的丙烯酸软单体为丙烯酸正丙酯、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；所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸、3-氯过氧化苯甲酸中的至少一种；所述的醇溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇单丁醚中的至少一种；所述的链转移剂为次亚磷酸、巯基丙酸、巯基乙酸、巯基丁酸中的至少一种；所述的中和剂为二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺中的至少一种。
本发明制得的一种聚芳砜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、耐乙醇性、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本发明的一种聚芳砜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
一种聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组分为：聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液X75份、丙二醇单丁醚5份、硅氧烷聚醚共聚物底材改性剂1.3份、纳米Al2O315份、膨润土5份、滑石粉30份、氧化铁红10份、润湿剂2、流平剂2份、防闪锈迹2份、去离子水至120份；
其中，所述的聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液X为申请的发明专利“一种聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液”中的实施例1方法制备。
实施例2
一种聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组分为：聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液X50份、醇酯十二1份、炔二醇聚醚共聚物底材改性剂0.2份、纳米TiO28份、流平剂2份、手感剂3份、润湿剂1份、分散剂4份、去离子水至120份；
其中，所述的聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液Y为申请的发明专利“一种聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液”中的实施例2方法制备。
实施例3
一种聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组分为：聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液X64份、乙二醇单丁醚8份、硅氧烷聚醚共聚物底材改性剂2份、纳米氮化硼1份、滑石粉31份、润湿剂0.3份、流平剂0.2份、去离子水至120份；
其中，所述的聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液Z为申请的发明专利“一种聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液”中的实施例3方法制备。
按照相关标准对实施例及其固化后的涂膜进行检测，检测的性能指标如表1所示。
表1：聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料性能技术指标
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3
附着力 0级 0级 0级
硬度 3H 3H 3H
贮存稳定性 状态正常 状态正常 状态正常
耐冲击性/50cm 涂膜正常 涂膜正常 涂膜正常
柔韧性 1mm 1mm 1mm
抗闪锈性(7d耐盐) 漆膜正常 漆膜正常 漆膜正常
耐水性 30d漆膜正常 30d漆膜正常 30d漆膜正常
耐乙醇性 96h漆膜正常 96h漆膜正常 96h漆膜正常
耐盐水性(3%NaCl) 30d漆膜正常 30d漆膜正常 30d漆膜正常
耐中性盐雾(35℃） 720h漆膜正常 720h漆膜正常 720h漆膜正常
耐人工老化性 600h漆膜正常 600h漆膜正常 600h漆膜正常
耐碱性(50g/L NaOH） 30d漆膜正常 30d漆膜正常 30d漆膜正常
耐酸性(50g/L H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>） 30d漆膜正常 30d漆膜正常 30d漆膜正常
去污率 ＞85% ＞80% ＞80%
耐辐射 8.6×10<sup>5</sup>Gy 8.6×10<sup>5</sup>Gy 8.6×10<sup>5</sup>Gy
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 (6)

1.一种聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组分为：聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液50-75份、助溶剂1-8份、底材改性剂0.2-2份、纳米功能材料1-15份、颜填料0-45份、助剂0.5-10份、去离子水至120份；
所述的聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液，按照重量份数计，其制备方法如下：
（1）丙烯酸改性的线型聚芳砜树脂的制备：通氮气条件下，在装有回流分水装置的反应釜中依次加入除水后的下列化合物：150份的二元酚类、130-160份4,4'-二氯二苯砜、10-20份分水溶剂、0.1-0.2份催化剂；然后加热反应釜至130-160℃后保温反应3h，再以5℃/h的升温速度升温至170-175℃，170-175℃下保温反应3-4h；然后通过滴加装置向反应釜中加入2-4份不饱和封端改性剂，170-175℃继续反应2-4h，整个反应过程中通过分水器除去反应过程中产生的水；最后通过加压蒸馏除去溶剂和杂质，得粘稠状无色透明液，即为丙烯酸改性的线型聚芳砜树脂；
（2）聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液的制备：将2-4份丙烯酸、20-30份丙烯酸软单体、8-14份丙烯酸甲酯、10-20份苯乙烯、10-20份丙烯酸羟丙酯、6-10份丙烯酸改性的线型聚芳砜树脂、0.5-3份引发剂加入到混合釜中搅拌混合均匀，得滴加液a；将0.5-2份链转移剂、15-25份醇溶剂加入到混合釜中搅拌混合均匀，得滴加液b；通氮气条件下，将10-20份醇溶剂加入到反应釜中，然后加热至80-100℃，分别从不同的滴加装置向反应釜中同时滴加滴加液a、滴加液b，2-3h滴加完毕，滴加完毕后加入0.1-0.2份引发剂保温继续反应2-3h；然后通过真空抽出装置抽去体系中的溶剂，同时冷却至室温，加入3-5份中和剂搅拌中和，然后加入50-75份去离子水高搅拌转速乳化20min，即得聚芳砜改性丙烯酸水性树脂乳液。
2.根据权利要求1所述的聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述助溶剂为醇醚类溶剂，优选为醇酯十二、丙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚芳砜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；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、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚芳砜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、水性色浆中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚芳砜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所述的聚芳砜改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于：所述的二元酚类为对苯二酚、1，4-二羟基萘、1,6-二羟基萘、1,7-二羟基萘、1,1'-联-2-萘酚、四溴双酚S中的至少一种；所述的分水溶剂为环己酮、环戊酮、二甲亚砜、丙二醇二甲醚、丙二醇二丁醚、正丁醚中的至少一种；所述的催化剂为碳酸氢钾、碳酸钾、对甲基苯磺酰氯、对甲基苯磺酸、溴化碘中的至少一种；所述的不饱和改性剂为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸中的至少一种；所述的丙烯酸软单体为丙烯酸正丙酯、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；所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸、3-氯过氧化苯甲酸中的至少一种；所述的醇溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇单丁醚中的至少一种；所述的链转移剂为次亚磷酸、巯基丙酸、巯基乙酸、巯基丁酸中的至少一种；所述的中和剂为二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺中的至少一种。
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