CN109705710A - 一种抗静电水性罩面清漆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电水性罩面清漆的制备方法，包括如下步骤：将第一部分环氧树脂乳化后，加入苯胺单体和氧化剂反应后，得到第一混合液，向所述第一混合液中加入第二部分环氧树脂、水性羟基丙烯酸分散体和偶联剂，得到组分A；将含有水可分散异氰酸酯固化剂的组分B与所述组分A按照重量比为1：3～5混合均匀，得成品。本发明通过组分A中的苯胺单体乳化聚合得到纳米聚苯胺，再通过偶联作用将水性羟基丙烯酸分散体均匀分散在纳米聚苯胺表面，形成核壳结构，与组分B中的水可分散异氰酸酯固化剂发生交联反应，形成致密的导电网状大分子结构，同时利用纳米聚苯胺的导电性，提高了罩面清漆表层的抗静电性和耐沾污性。

Description

一种抗静电水性罩面清漆的制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种抗静电水性罩面清漆的制备方法。

背景技术

罩面清漆也叫罩面层，是覆盖在面漆涂料之上起到抗久、耐水、防污染的作用。目前市面上常用的罩面清漆是以水性树脂乳液为主要的成膜物质，再加入水和一些功能助剂混合而成；水性乳液主要分为纯丙烯酸乳液、苯乙烯-丙烯酸乳液和有机硅-丙烯酸乳液。然而目前市面上的罩面清漆由于漆膜不够致密，且漆膜在高温环境下会变软，容易吸附污染物，造成漆膜表面易污染且浮白比较严重，降低了漆膜的耐沾污性能和耐水白性。

抗静电涂料是具有导电和排出积累静电荷能力的功能性涂料，随着现代科技的发展，一些有洁净要求和抗静电要求的基材表面，抗静电漆得到越来越广泛的应用。目前的抗静电涂料主要是在涂料中引入抗静电添加剂。现有的抗静电添加剂主要有以下几种：(1)碳系(炭黑、石墨等)；(2)金属粉或丝；(3)复合系(镀金属玻璃丝、云母等)。第一类只能得到黑色产品、色彩单调，也不易分散，电性能不稳定等缺陷；第二类普通金属粉或丝在树脂加工过程中易被氧化，导致抗静电效果差；第三类在加工时存在变质问题，而且上述三类材料与有机树脂之间的亲和性都有限，对涂料的最后成膜性能造成影响。

近年来受环境污染的影响，空气中的重金属粒子、雾霾和粉尘等颗粒较多，它们会更多的吸附、沉积在装饰质感较强且表面粗糙不平整的涂料涂装表面，催化加速外墙涂料涂层的粉化、变色、剥落等，影响建筑物整体外墙的视觉美观性和舒适性。因此，开发一种具有耐沾污性、抗静电性的罩面清漆，对提高建筑外墙涂料的寿命有着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种抗静电水性罩面清漆的制备方法，该制备方法制得的罩面清漆具有耐沾污性和抗静电性，且该制备方法工艺简单。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种抗静电水性罩面清漆的制备方法，包括如下步骤：将第一部分环氧树脂乳化后，加入苯胺单体和氧化剂反应后，得到第一混合液，向所述第一混合液中加入第二部分环氧树脂、水性羟基丙烯酸分散体和偶联剂，得到组分A；将含有水可分散异氰酸酯固化剂的组分B与所述组分A按照重量比为1：3～5混合均匀，得成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、本发明提供的抗静电水性罩面清漆的制备方法，通过组分A中的苯胺单体在环氧树脂中乳化聚合得到纳米聚苯胺，再通过偶联作用将水性羟基丙烯酸分散体均匀分散并包裹在纳米聚苯胺表面，形成核壳结构，与组分B中的水可分散异氰酸酯固化剂反应，形成致密的导电网状大分子结构，同时利用纳米聚苯胺的导电性，提高了罩面清漆表层的抗静电性，从而罩面清漆能通过涂层传导电流和排除基材表面积累的静电荷，大大降低粉尘在表层的附着，提高了罩面清漆的耐沾污性；

2、本发明提供的抗静电水性罩面清漆的制备方法，合成工艺简单、储存稳定性好，且罩面清漆漆膜致密度高，具有优异的耐磨性、抗划伤性、耐候性、耐水性和耐碱性，与水滴间的界面张力较大，水滴不易沾附，具有自清洁的功能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种抗静电水性罩面清漆的制备方法，包括如下步骤：将第一部分环氧树脂乳化后，加入苯胺单体和氧化剂反应后，得到第一混合液，向第一混合液中加入第二部分环氧树脂、水性羟基丙烯酸分散体和偶联剂，得到组分A；将含有水可分散异氰酸酯固化剂的组分B与组分A按照重量比为1：3～5混合均匀，得成品。

本发明中，制备所述组分A时，还加入了润湿分散剂、表面活性剂、流变改性剂和水，组分A具体采用如下方法制备：将第一部分环氧树脂和水混合后，向混合液中缓慢滴加乳化剂乳化后，向乳化液中滴加苯胺单体，混匀后，再向混合液中缓慢滴加氧化剂反应3～5h，得到第一混合液，向第一混合液中加入第二部分环氧树脂、水性羟基丙烯酸分散体、偶联剂、润湿分散剂、表面活性剂、流变改性剂和水，混匀后，即得组分A。

在本发明的一些优选实施方式中，组分A由如下重量百分比的组分组成：苯胺单体0.1～1wt％，环氧树脂1～5wt％，乳化剂0.2～1.5wt％，氧化剂0.1～5wt％，润湿分散剂0.3～1.5wt％，表面活性剂0.2～1.2wt％，流变改性剂0.1～0.8wt％，水性羟基丙烯酸分散体40～75wt％，偶联剂0.3～1.5wt％，余量为蒸馏水。

本发明中，将环氧树脂分成两份，第一部分环氧树脂与第二部分环氧树脂的质量比为1：0.5～0.75，以保证环氧树脂充分包裹纳米聚苯胺，避免纳米聚苯胺团聚，影响其导电性能。

在本发明的一些优选实施方式中，乳化温度为0～40℃；通过乳化温度的优化，使环氧树脂充分乳化，以提供充足的壳室供苯胺单体聚合，保证反应活性。

本发明中，制备组分A时，乳化剂的滴加速度控制在30～40min滴加完，以保证向混合液中缓慢滴加乳化剂进行充分的乳化；氧化剂的滴加速度控制在25～30min滴加完，以保证向混合液中缓慢滴加氧化剂。

本发明中，组分B中还加入了助溶剂，水可分散异氰酸酯固化剂和助溶剂在250～300r/min下搅拌混匀，以免向组分B中带入大量的空气。

在本发明的一些优选实施方式中，组分B由如下重量百分比的组分组成：水可分散异氰酸酯固化剂为70～92wt％和助溶剂为8～30wt％。

本发明通过优化组分A和组分B的含量，能使组分A和组分B之间的反应更好的进行，不会有太多的剩余物没有参加反应，进而不会对生成的网状大分子结构的导电性能和力学性能造成影响。

本发明中，组分A中的：

环氧树脂为液态树脂E-44、E-51和E-20中的至少一种。

乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、木质素磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠中的任意一种。

氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、高锰酸钾和过硫酸铵中的任意一种。

润湿分散剂为Disponer W-19、TEGO Wet 270、BYK-345、BYK-346、NUOSPERSEFN211中的至少一种。

表面活性剂为TRITON X-405、SER-AD FN 211、SER-AD FN 225、BYK-333中的至少一种。

流变改性剂BYK-420、BYK-425、Raybo 72、DeuRheo WT-204中的一种或几种的混合物。

水性羟基丙烯酸分散体为BAYHYDUR XP 2547、和中的至少一种

偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、乙烯基三乙氧硅烷(A151)、γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH580)中的一种或两种的混合物。

本发明中，组分B中：

水可分散异氰酸酯固化剂为Bayhydur-305、Bayhydur-303、 和中的至少一种。

助溶剂为二乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇二乙酸酯中的至少一种。

为了对本发明进行进一步详细说明，下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；本发明中的实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为市售购得；

其中，原料中的BAYHYDUR XP 2547、Bayhydur-305和Bayhydur-303来源于拜耳材料科技股份有限公司； 来源于万华化学集团股份有限公司；BYK-420、BYK-425、BYK-333、BYK-345和BYK-346来源于德国毕克化学公司；E-44、E-51和E-20来源于巴陵石化；过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、高锰酸钾、过硫酸铵来源于启迪化工；十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠来源于融泉化工；TEGO Wet 270来源于德国迪高化工集团；SER-AD FN 211、SER-AD FN 225来源于荷兰康盛公司；Raybo 72来源于瑞宝公司；TRITON X-405来源于美国陶氏化学有限公司；Disponer W-19、NUOSPERSE FN211、DeuRheo WT-204来源于德谦(上海)化学有限公司。

实施例1：

本发明的实施例1提供了一种抗静电水性罩面清漆，包括如下组分：

组分A：苯胺单体0.1wt％，水性羟基丙烯酸分散体BAYHYDUR XP 2547 74.7wt％，偶联剂KH550 0.3wt％，环氧树脂E-441wt％，润湿分散剂TEGO Wet 270 0.3wt％，表面活性剂BYK-333 0.2wt％，乳化剂十二烷基苯磺酸钠1.5wt％，氧化剂过硫酸铵0.1wt％，流变改性剂BYK-425 0.1wt％、余量为蒸馏水；

组分B：水可分散异氰酸酯固化剂80wt％和助溶剂二乙二醇丁醚20wt％。

该抗静电水性罩面清漆采用如下方法制备：

(1)将0.67wt％环氧树脂E-44和蒸馏水加入反应器混合后，放入40℃恒温水浴中，启动搅拌，向混合液中缓慢滴加乳化剂十二烷基苯磺酸钠，35min滴加完，滴加完后，乳化10min，直至体系变成乳白色；再向反应体系中滴加苯胺单体，搅拌5min后，缓慢滴加氧化剂8％的过硫酸铵溶液，30min滴加完，滴加完后反应3h；再将0.33wt％环氧树脂加入体系中，搅拌10min，再依次向体系中加入水性羟基丙烯酸分散体BAYHYDUR XP2547、偶联剂KH550、润湿分散剂TEGO Wet 270、表面活性剂BYK-333、流变改性剂BYK-425和蒸馏水，搅拌30min，得到组分A；

(2)将水可分散异氰酸酯固化剂加入到助溶剂中，在300r/min搅拌混合均匀，得到组分B；

(3)将组分A和组分B按照重量比4：1在常温下搅拌混合均匀，放置8min，直至体系无气泡产生，得成品。

在室温下将本实施例制得的一种抗静电水性罩面清漆分别浇注或涂刷在玻璃模板和钢板上，在30℃下恒温固化7d，性能如表1所示。

实施例2：

本发明的实施例2提供了一种抗静电水性罩面清漆，包括如下组分：

组分A：苯胺单体0.5wt％，水性羟基丙烯酸分散体66.5wt％，偶联剂KH560 0.7wt％，环氧树脂E-513.5wt％，润湿分散剂BYK-345 0.5wt％，表面活性剂SER-ADFN 211 0.5wt％，乳化剂十六烷基磺酸钠0.7wt％，氧化剂过氧乙酸0.4wt％，流变改性剂DeuRheo WT-204 0.5wt％，余量为蒸馏水；

组分B：水可分散异氰酸酯固化剂92wt％和助溶剂丙二醇丁醚8wt％。

该抗静电水性罩面清漆采用如下方法制备：

(1)将2wt％环氧树脂E-51和蒸馏水加入反应器混合后，放入0℃恒温水浴中，启动搅拌，向混合液中缓慢滴加乳化剂十六烷基磺酸钠，30min滴加完，滴加完后，乳化30min，直至体系变成乳白色；再向反应体系中滴加苯胺单体，搅拌5min后，缓慢滴加氧化剂8％的过氧乙酸溶液，30min滴加完，滴加完后反应5h；再将1.5wt％环氧树脂加入体系中，搅拌10min，再依次向体系中加入水性羟基丙烯酸分散体偶联剂KH560、润湿分散剂BYK-345、表面活性剂SER-AD FN 211、流变改性剂DeuRheo WT-204和蒸馏水，搅拌30min，得到组分A；

(2)将水可分散异氰酸酯固化剂加入到助溶剂中，在300r/min搅拌混合均匀，得到组分B；

(3)将组分A和组分B按照重量比3：1在常温下搅拌混合均匀，放置5min，直至体系无气泡产生，得成品。

在室温下将本实施例制得的一种抗静电水性罩面清漆分别浇注或涂刷在玻璃模板和钢板上，在30℃下恒温固化7d，性能如表1所示。

实施例3：

本发明的实施例3提供了一种抗静电水性罩面清漆，包括如下组分：

组分A：苯胺单体1wt％，水性羟基丙烯酸分散体40wt％，偶联剂KH570 1.5wt％，环氧树脂E-443wt％，环氧树脂E-512wt％，润湿分散剂Disponer W-191.5wt％，表面活性剂SER-AD FN 225 1.2wt％，乳化剂脂肪醇醚硫酸钠0.2wt％，氧化剂重铬酸钠5wt％，流变改性剂Raybo 72 0.8wt％、余量为蒸馏水；

组分B：水可分散异氰酸酯固化剂70wt％和助溶剂二丙二醇丁醚30wt％。

该抗静电水性罩面清漆采用如下方法制备：

(1)将环氧树脂E-44和蒸馏水加入反应器混合后，放入20℃恒温水浴中，启动搅拌，向混合液中缓慢滴加乳化剂脂肪醇醚硫酸钠，40min滴加完，滴加完后，乳化20min，直至体系变成乳白色；再向反应体系中滴加苯胺单体，搅拌5min后，缓慢滴加氧化剂3％的重铬酸钠溶液，25min滴加完，滴加完后反应4h；再将环氧树脂E51加入体系中，搅拌10min，再依次向体系中加入水性羟基丙烯酸分散体偶联剂KH570、润湿分散剂DisponerW-19、表面活性剂SER-AD FN 225、流变改性剂Raybo 72和蒸馏水，搅拌30min，得到组分A；

(2)将水可分散异氰酸酯固化剂加入到助溶剂中，在250r/min搅拌混合均匀，得到组分B；

(3)将组分A和组分B按照重量比5：1在常温下搅拌混合均匀，放置10min，直至体系无气泡产生，得成品。

在室温下将本实施例制得的一种抗静电水性罩面清漆分别浇注或涂刷在玻璃模板和钢板上，在30℃下恒温固化7d，性能如表1所示。

表1实施例1～3中产品的主要性能测试结果

本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将第一部分环氧树脂乳化后，加入苯胺单体和氧化剂反应后，得到第一混合液，向所述第一混合液中加入第二部分环氧树脂、水性羟基丙烯酸分散体和偶联剂，得到组分A；将含有水可分散异氰酸酯固化剂的组分B与所述组分A按照重量比为1：3～5混合均匀，得成品。

2.根据权利要求1所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，制备所述组分A时，还加入了润湿分散剂、表面活性剂、流变改性剂和水，所述组分A具体采用如下方法制备：将第一部分环氧树脂和水混合后，向混合液中缓慢滴加乳化剂乳化后，向乳化液中滴加苯胺单体，混匀后，再向混合液中缓慢滴加氧化剂反应3～5h，得到第一混合液，向所述第一混合液中加入第二部分环氧树脂、水性羟基丙烯酸分散体、偶联剂、润湿分散剂、表面活性剂、流变改性剂和水，混匀后，即得组分A。

3.根据权利要求2所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，所述组分A由如下重量份数的组分组成：苯胺单体0.1～1wt％，环氧树脂1～5wt％，乳化剂0.2～1.5wt％，氧化剂0.1～5wt％，润湿分散剂0.3～1.5wt％，表面活性剂0.2～1.2wt％，流变改性剂0.1～0.8wt％，水性羟基丙烯酸分散体40～75wt％，偶联剂0.3～1.5wt％，余量为蒸馏水。

4.根据权利要求1或2所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，所述第一部分环氧树脂和第二部分环氧树脂的质量比为1：0.5～0.75。

5.根据权利要求1或2所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，所述乳化温度为0～40℃。

6.根据权利要求3所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，30～40min滴加完所述乳化剂，25～30min滴加完所述氧化剂。

7.根据权利要求2～6任一项所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，所述组分A中：

所述环氧树脂为液态树脂E-44、E-51和E-20中的至少一种；

所述氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、高锰酸钾、过硫酸铵中的任意一种；

所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠中的任意一种；

所述润湿分散剂为Disponer W-19、TEGO Wet 270、BYK-345、BYK-346、NUOSPERSEFN211中的至少一种；

所述表面活性剂为TRITON X-405、SER-AD FN 211、SER-AD FN 225、BKY-333中的一种或几种；

所述流变改性剂BYK-420、BYK-425、Raybo 72、DeuRheo WT-204中的至少一种；

所述水性羟基丙烯酸分散体为BAYHYDUR XP 2547、和中的至少一种；

所述偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、乙烯基三乙氧硅烷(A151)、γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH580)中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，所述组分B中还加入了助溶剂，所述水可分散异氰酸酯固化剂和助溶剂在250～300r/min下搅拌混匀。

9.根据权利要求1所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，所述组分B由如下重量份数的组分组成：水可分散异氰酸酯固化剂为70～92wt％和助溶剂为8～30wt％。

10.根据权利要求8或9所述的抗静电水性罩面清漆的制备方法，其特征在于，所述组分B中：

所述水可分散异氰酸酯固化剂为Bayhydur-305、Bayhydur-303、 和中的至少一种；

所述助溶剂为二乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇二乙酸酯中的至少一种。