CN109734850A - 一种建筑底漆乳液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑底漆乳液，所述底漆乳液采用包含如下质量份数的原料制备得到：单体20‑48份；乳化剂0.5‑2.5份；引发剂0.05‑0.6份；水47.9‑76.8份；共溶剂0.5‑2份；中和剂0.15‑1份，其中，所述单体中包含如下质量份数的组分：主单体19.45‑44份，优选29‑44份；功能单体0.3‑2.5份，优选1‑2份；可聚合硅油0.25‑1.5份，优选0.5‑1份。本发明也公开了向上述底漆乳液的制备方法以及向上述底漆乳液中添加消泡剂、成膜助剂、色浆和杀菌剂而形成封闭底漆的应用。本发明提供的建筑底漆乳液使贴在墙壁上的美纹纸易于撕去且不易使底漆脱落，保证了墙壁上底漆的完整性。

Description

一种建筑底漆乳液及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于建筑涂料技术领域，具体公开了一种抗美纹纸撕揭的建筑底漆乳液及其应用。

背景技术

水性涂料以其安全环保的特点，在建筑行业广泛使用。通常，在内外墙施工时，先用腻子对墙体进行找平、填坑，然后在腻子上涂刷底漆，对腻子起到加固补强的作用，同时底漆也会起到防水的作用。底漆施工完毕，会在底漆上面贴美纹纸，为后面的真石漆或多彩漆的勾缝造型做准备。如果底漆与美纹纸的结合力比较强，在撕揭美纹纸时，会将底漆同时揭掉，失去对腻子的保护作用。因此，底漆的性能对施工质量非常重要。

中国公开专利CN1464017A公开了有机硅改性丙烯酸酯耐高温、绝缘压敏胶及胶粘带的制备。该方法利用Si-O键能高、耐高温的特性，制备出了耐高温、绝缘性好的压敏胶。该压敏胶的缺点是里边含有大量有机溶剂，存在VOC大量排放的问题；同时，该压敏胶需要90℃以上的固化温度，该方法使用的乙烯基硅油由于乙烯基的反应活性较低，在乳液聚合中大部分自聚形成聚乙烯基硅油，而导致最终的乳液经常出现分层、破乳的现象。由于以上问题，导致采用这种方法合成的产品无法作为建筑涂料使用。

中国公开专利CN106700814A公开了一种水性高附着力分格缝底漆的制备方法，但是其所用的乳液是环氧改性封闭乳液，且配制的底漆中添加了大量的无机颜料和填料。中国公开专利CN105440838A公开了一种高附着力底漆的制备方法，该专利所用的乳液为聚丙烯酸酯乳液，但是该底漆的配方中添加了附着力促进剂，同时也使用了大量的填料。中国公开专利CN107459602A公开了一种抗美纹纸底漆乳液及制备方法和应用。该底漆乳液使用了大量的交联单体和附着力促进单体，且底漆配方中使用了大量的填料。

市面上大量存在的底漆乳液，需要在腻子上涂刷两遍，才具备抗美纹纸撕揭的能力。两遍涂刷增加了工时，延长了工期，因此，亟需一种只涂刷一遍就可以满足抗美纹纸撕揭的建筑底漆乳液。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种建筑底漆乳液，其在使用时底漆乳液与墙壁上的腻子加固能力强，在撕揭墙壁上美纹纸的过程中底漆不易脱落。

为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明第一方面提供了一种建筑底漆乳液，包含如下质量份数的组分：

其中，所述单体中包含如下质量份数的组分：

主单体 19.45-44份；

功能单体 0.3-2.5份；

可聚合硅油 0.25-1.5份。

作为优选技术方案，本发明的底漆乳液包含如下质量份数的组分：

在本发明中，底漆乳液中还包含了可聚合硅油，其为具有如下结构的硅油中的一种或两种：

其中，式Ⅰ和式Ⅱ中的R分别独立的为H或CH₃；

X为CH₂CH₂O；

式Ⅱ中的Y分别独立的为CH₂CH₂O或CH₂CH₂NH；

式Ⅰ和式Ⅱ中的n分别独立的为10-100之间的整数，优选为60-70之间的整数；

优选的，所述可聚合硅油选自具有式I所示结构的硅油。

在一些具体的实施方式中，底漆乳液中含有的可聚合硅油重均分子量为1000-8000，进一步优选为4000-6000。发明人发现，底漆乳液中加入的可聚合硅油在上述范围内既能够降低封闭底漆与美纹纸之间的结合力；同时，也可以将可聚合的双键与硅油维持在比较合理的质量比范围内，进一步提高了可聚合硅油的聚合能力，增加底漆乳液的稳定性。

本发明中使用的可聚合硅油也可以采用符合分子量要求的市售产品，比如：苏州矽索新材料有限公司市售的分子量为5000的双端甲基丙烯酰基聚二甲基硅氧烷(英文缩写BMA-PDMS)，分子量为1000-8000甲基丙烯酰基单封端聚二甲基硅氧烷(英文缩写MA-PDMS)。

如本领域所熟知的，本发明所述的可聚合硅油也可采用如下具体方法制备得到：

将50-80质量份羟基(或氨丙基)硅油、500-800质量份THF/DMF混合溶剂(质量比6:1)和2.4-4.8质量份三乙胺，混匀后置于冰浴中，搅拌状态下用滴液漏斗慢慢滴加4.18-8.5质量份甲基丙烯酰氯；滴完后撤掉冰水浴，室温反应4-8h，用旋转蒸发仪除去大部分THF，将剩余液体沉降到水中，用分液漏斗收集上层液体，得到可聚合硅油。本发明中所添加的可聚合硅油可以是商购或按照上述方法制备得到的一种或多种的组合。

在制备底漆乳液的过程中，经发明人研究发现，可以通过主单体上的活性基团与具有较强反应活性的可聚合硅油在乳液聚合中进行共聚反应，以得到具有较强的疏水能力和低表面张力的底漆乳液。底漆乳液与美纹纸之间结合力的降低，保证了撕揭美纹纸过程中不易使底漆严重脱落，进一步保证了墙壁上底漆的完整性。在一些优选的实施方式中，所述的主单体可以为苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、叔碳酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯或(甲基)丙烯酸异辛酯中的一种或多种；进一步优选地，主单体为苯乙烯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的一种或多种。

在本发明底漆乳液的单体中，包含的功能单体为(甲基)丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸或对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；在一些优选的实施方式中，功能单体选自丙烯酸和/或对苯乙烯磺酸钠，上述功能单体的加入能够进一步提高底漆乳液与墙壁的附着力。

在本发明底漆乳液中，乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、磺基琥珀酸双酯钠盐、烷基聚氧乙烯醚、烯丙基烷基硫酸盐中的一种或多种；进一步优选为十二烷基硫酸钠和/或磺基琥珀酸双酯钠盐。比如，斯泰潘(南京)化学有限公司生产的十二烷基硫酸钠(牌号为SDS)；索尔维化工集团生产的磺基琥珀酸双酯钠盐(牌号为DES-30)。

在本发明提供的底漆乳液中，引发剂可以为但不限于过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢或抗坏血酸中的一种或多种。比如，优耐德引发剂(上海)有限公司生产的过硫酸铵。

在本发明提供的底漆乳液中，共溶剂可以为乙醇、异丙醇或异丁醇中的一种或多种；在底漆乳液中加入共溶剂，能够进一步提高可聚合硅油在反应体系中的溶解度，使单体珠滴向乳胶粒中传质的过程能够顺利进行，促进可聚合硅油与主单体的聚合能够顺利进行，减少底漆乳液中游离硅油的产生，提高乳液的稳定性；同时，也提高了底漆乳液的渗透能力，以及底漆乳液对底层腻子的加固能力。

在本发明提供的底漆乳液中，本发明中的中和剂可以为氨水、胺类有机物或碱金属氢氧化物中的一种或多种，优选为氨水。

本发明第二方面提供了上述建筑底漆乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将乳化剂、共溶剂和水混合升温至75-90℃后加入预乳化液得到釜底液；

(2)向釜底液中加入引发剂，待出现蓝光后继续反应5-15min得到种子乳液；

(3)向种子乳液中加入继续加入预乳化液和引发剂反应，并降温搅拌下加入中和剂，过滤得到底漆乳液；

其中，所述的预乳化液是将乳化剂、水和单体室温下混合得到，所述单体中包含主单体、功能单体和可聚合硅油。

在一些具体的实施方式中，步骤(1)中加入的预乳化液是步骤(1)和步骤(2)加入的预乳化液总质量的1-10％；步骤(1)中加入的引发剂是步骤(1)和步骤(2)加入的引发剂总质量的10-60％。

在一些具体的实施方式中，步骤(1)中所述的种子乳液是在75-90℃的温度条件下聚合得到。

在一些具体的实施方式中，步骤(2)中，加入的中和剂的质量份数为0.15-1份。

本发明第三方面提供了上述建筑底漆乳液的应用，即上述建筑底漆乳液或由上述制备方法得到的底漆乳液在制备封闭底漆中的应用以及之制备得到的产品，所述封闭底漆中包括如下质量份数的组分：

本发明中制备封闭底漆的方法可以使用本领域熟知的方法即可，具体可以采用如下的方法，比如，在配料罐中加入底漆乳液，开启分散机，搅拌速度为400rpm；然后，依次加入成膜助剂、消泡剂、色浆，搅拌30min后加入水和杀菌剂，继续搅拌10min，得到封闭底漆。

上述加入的消泡剂、杀菌剂和成膜助剂均为本领域常规的试剂，比如，圣诺普科(上海)有限公司生产的消泡剂(牌号为NXZ)，陶氏化学生产的杀菌剂(牌号为LXE)，伊士曼化工公司生产的成膜助剂(牌号为Texanol)。

采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：

本发明通过在底漆乳液中添加具有较强反应活性的可聚合硅油，使其与主单体在乳液聚合中产生共聚反应，从而得到具有较强疏水能力较低的表面张力的底漆乳液，很大程度上降低了底漆乳液与美纹纸之间的结合力，使贴在墙壁上的美纹纸易于撕去且不易使底漆脱落，保证了墙壁上底漆的完整性。

本发明提供的底漆乳液中加入了功能单体，提高了底漆乳液的附着力，同时也提高了底漆乳液的渗透能力和对底层腻子的加固能力。

采用本发明制备的底漆乳液配制封闭底漆，可以降低封闭底漆的透水量，提高封闭底漆抗美纹纸撕揭的能力。该封闭底漆仅需一遍施工，即可满足抗美纹纸撕揭的能力。与传统封闭底漆需要两遍施工才能具备抗美纹纸撕揭能力相比，减少了施工量，从而降低了施工工时和成本。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。

一、本发明实施例中采用的如下的方法测试性能

(1)透水性：按JG/T 210-2007的规定进行；

(2)抗泛盐碱性：按GB/T 9755-2014的规定进行；

(3)抗美纹纸撕性能的测试，具体如下：

在墙壁上刮涂两道腻子，养护24h；再对涂油腻子的墙壁上进行打磨，向底漆乳液中加入质量浓度为3％的色浆以调色底漆乳液，贴上长度为30cm的美纹纸压实，分别养护8h、24h；养护完毕后，将上半段的长度为15cm的美纹纸缓慢撕揭，下半段的长度为15cm的美纹纸快速撕揭，观察底漆部分是否会有脱落，并通过如下方法计算脱落面积：

沿底漆脱落区域外沿最长最宽处画出矩形,然后将矩形分割成边长为0.3cm的方格,脱落面积大于方格一半面积记为1,脱落面积小于方格一半面积记为0,将所得数据加和，除以500(美纹纸覆盖区域长30cm，宽1.5cm)，计算得到脱落面积占总面积的百分数。

(4)储存稳定性：按GB/T 20623-2006的规定进行；

(5)可聚合硅油的分子量采用安捷伦GPC-1260型号的测试仪器，并按如下方法测定：

进样量：30微升，流动相：四氢呋喃，流速0.8ml/min，标准样品：聚苯乙烯，柱温：40℃。

二、下述各例中原料来源信息见表1：

表1

以下实施例中提到的英文缩写是本领域公知的，具体地可用表1中给出的信息解释。

本实施中采用的双端甲基丙烯酰胺丙基聚二甲基硅氧烷和双端丙烯酰胺丙基聚二甲基硅氧烷，采用如下方法制备：

以AP-PDMS(分子量为5000)质量计，向圆底烧瓶中加入50份AP-PDMS、500份THF/DMF混合溶剂(质量比6:1)、和2.4份三乙胺，混匀后置于冰浴中，搅拌状态下用滴液漏斗慢慢滴加4.18份甲基丙烯酰氯。滴完后撤掉冰水浴，室温反应4h。用旋转蒸发仪除去大部分THF，将剩余液体沉降到水中，用分液漏斗收集上层液体，得到双端甲基丙烯酰胺丙基聚二甲基硅氧烷，记为可聚合硅油1，检测可聚合硅油1的重均分子量为5150。

以AP-PDMS(分子量为5000)质量计，向圆底烧瓶中加入50份AP-PDMS、500份THF/DMF混合溶剂(质量比6:1)、和2.4份三乙胺，混匀后置于冰浴中，搅拌状态下用滴液漏斗慢慢滴加3.62份丙烯酰氯。滴完后撤掉冰水浴，室温反应4h。用旋转蒸发仪除去大部分THF，将剩余液体沉降到水中。用分液漏斗收集上层液体，得到双端丙烯酰胺丙基聚二甲基硅氧烷，记为可聚合硅油2，检测可聚合硅油2的重均分子量为5320。

本发明各实施例中其他所用到的化学试剂为本领域常规试剂，所用的纯度规格均为分析纯。

以下实施例和对比例中，涉及到的组分用量均为质量份数。

实施例1

(1)将1.5份DES-30、11.4份去离子水加入到预乳化釜中，搅拌溶解后加入11份St、4份EHA、4.45份BA、0.3份AA和0.25份分子量为1000的MA-PDMS，搅拌成稳定的预乳化液；

(2)将1份SDS、0.5份异丙醇、62份去离子水加入到反应釜中，开启搅拌和加热，升温至85℃；

(3)取步骤(1)得到的预乳化液质量的4％加入到反应釜中，加入0.03份APS和1份去离子水形成的溶液，待出现蓝光后继续反应15min，以制备种子乳液；

(4)待种子乳液制备结束后，向反应釜中滴加剩余的96％的预乳化液和0.02份APS和2.4份去离子水形成的溶液，滴加4h，滴加结束后，保温2h，然后降温至45℃，加入0.15份氨水后过滤，得到底漆乳液。

实施例2-5采用与实施例1相同的方法，具体原料的用量及种类见表2所示。

表2实施例1-5原料用量(份)及种类

注：表2中空出的单元格表示未添加对应物质。

对比例

(1)将1份DES-30、11.4份水加入到1L预乳化釜中，搅拌溶解后加入22.6份St、17份EHA、1份AA和0.6份SSS，搅拌成稳定的预乳化液；

(2)将0.2份SDS、1份异丙醇、40.12份水加入到反应釜中，开启搅拌和加热，升温至85℃；

(3)将制备得到的预乳化液质量的4％加入到反应釜中，加入0.1份APS和1份去离子水形成的溶液，待出现蓝光后继续反应15min，以制备种子乳液；

(4)待种子乳液制备结束后，向反应釜中滴加剩余的预乳化液和0.08份APS和2.4份去离子水形成的溶液，滴加4h；滴加结束后，保温2h。然后降温至45℃，加入0.7份氨水，过滤得到底漆乳液。

将上述实施例1-5及对比例制备得到的底漆乳液采用如下方法配制成封闭底漆，具体配方(质量份)如表3所示：

在配料罐中加入上述得到的底漆乳液，开启分散机，搅拌速度为400rpm；依次加入成膜助剂、消泡剂、色浆，搅拌30min后加入水和杀菌剂，继续搅拌10min，得到封闭底漆。

表3封闭底漆的组分含量

用上述得到的封闭底漆进行性能测试结果如表4所示：

表4底漆性能结果

由上表数据可知，本发明实施例所制备的底漆乳液与常规丙烯酸酯乳液相比，具有很强的疏水性和较好的渗透性，对腻子有比较强的加固能力，降低了美纹纸与底漆的结合力；同时，利用本发明制备的底漆乳液也具有较强的抗泛盐碱性能。因此，本发明制备的底漆乳液具有很好的抗美纹纸撕揭能力，克服了传统底漆乳液需要两遍涂刷才能实现抗美纹纸撕揭的技术问题，使用本发明制备的底漆乳液进行施工，可以减少底漆乳液的用量和施工工时，具有省工省料的优点。

Claims (14)

1.一种建筑底漆乳液，其特征在于，所述底漆乳液采用包含如下质量份数的原料制备得到：

其中，所述单体中包含如下质量份数的组分：

主单体 19.45-44份，优选为29-44份；

功能单体 0.3-2.5份，优选为1-2份；

可聚合硅油 0.25-1.5份，优选为0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的底漆乳液，其特征在于，所述底漆乳液采用包含如下质量份数的原料制备得到：

3.根据权利要求1或2所述的底漆乳液，其特征在于，所述可聚合硅油的重均分子量为1000-8000，优选为4000-6000。

4.根据权利要求1-3任一项所述的底漆乳液，其特征在于，所述主单体为苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、叔碳酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯或(甲基)丙烯酸异辛酯中的一种或多种；

优选为苯乙烯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的底漆乳液，其特征在于，所述功能单体为(甲基)丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸或对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；

优选为丙烯酸和/或对苯乙烯磺酸钠。

6.根据权利要求1-5任一项所述的底漆乳液，其特征在于，所述可聚合硅油为具有如下结构的硅油中的一种或两种以上的组合：

其中，式Ⅰ和式Ⅱ中的R分别独立的为H或CH₃；

X为CH₂CH₂O；

式Ⅱ中的Y分别独立的为CH₂CH₂O或CH₂CH₂NH；

式Ⅰ和式Ⅱ中的n分别独立的为10-100之间的整数，优选为60-70之间的整数；

优选的，所述可聚合硅油选自具有式I所示结构的硅油。

7.根据权利要求1-6任一项所述的底漆乳液，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、磺基琥珀酸双酯钠盐、烷基聚氧乙烯醚、烯丙基烷基硫酸盐中的一种或多种；

优选为十二烷基硫酸钠和/或磺基琥珀酸双酯钠盐。

8.根据权利要求1-7任一项所述的底漆乳液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢或抗坏血酸中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的底漆乳液，其特征在于，所述共溶剂为乙醇、异丙醇或异丁醇中的一种或多种。

10.根据权利要求1-9任一项所述的底漆乳液，其特征在于，所述中和剂为氨水、胺类有机物或碱金属氢氧化物中的一种或多种，优选为氨水。

11.一种制备权利要求1-10任一项所述的底漆乳液的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将乳化剂、共溶剂和水混合升温至75-90℃后加入部分预乳化液得到釜底液；

(2)向釜底液中加入部分引发剂，待出现蓝光后继续反应5-15mi n得到种子乳液；

(3)向种子乳液中继续加入剩余预乳化液和剩余引发剂反应，降温至40-45℃并加入中和剂，过滤得到底漆乳液；

其中，步骤(1)和步骤(3)中所述的预乳化液是将乳化剂、水和单体混合得到。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(1)中加入的预乳化液是步骤(1)和步骤(3)加入的预乳化液总质量的1-10％；步骤(2)中加入的引发剂是步骤(2)和步骤(3)加入的引发剂总质量的10-60％。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的种子乳液是在75-90℃的温度条件下聚合得到。

14.一种封闭底漆，其特征在于，含有权利要求11-13任一项方法制备得到的底漆乳液或权利要求1-10任一项所述的底漆乳液；

优选地，所述封闭底漆中包括如下质量份数的组分：