CN109796837A - 改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品，其中，所述改性丙烯酸树脂水性涂料包括A组分，按重量计，所述A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式的有机硅/SiO2杂化体：其中，k≥1，m≥1，n≥1；所述水性丙烯酸树脂具有如下通式重复单元：采用本发明的改性丙烯酸树脂水性涂料制备的涂层，其具有优异力学性能和耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及腐蚀与防护技术领域，特别是涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品。
背景技术
由于水性丙烯酸涂料具有优异的耐候性、耐蚀性强且环保等特点，在建筑防护涂层、耐沾污涂层等领域有广泛的应用。但是其在高温下易开裂、强腐蚀环境下出现鼓泡与溶解等缺点，这限制了其广泛的应用。有机硅/SiO2杂化体具有优良的抗渗透性、耐高低温性能、长期稳定等，且该杂化体具有很好的相容性。目前，采用硅溶胶改性水性丙烯酸树脂是提高涂料在复杂腐蚀环境中的一种有效途径。
目前，关于改性丙烯酸树脂涂料的制备方法已有研究，比如：一种有机硅改性羟基丙烯酸树脂水分散体的制备，通过有序滴加不同的混合溶液制备有机硅改性的羟基丙烯酸树脂，然后除去有机硅改性的羟基丙烯酸树脂中的部分溶剂并进行中和成盐反应，最后将其分散于水中制备有机硅改性羟基丙烯酸树脂水分散体；一种有机硅及纳米二氧化硅改性丙烯酸树脂无皂乳液的制备方法，用反应性乳化剂替代常规乳化剂，首先使丙烯酸酯类单体、(甲基)丙烯酸、乙烯基硅油和含双键烷氧基硅烷进行无皂乳液聚合，然后加入正硅酸乙酯发生溶胶-凝胶反应，制得有机硅及纳米二氧化硅改性丙烯酸树脂无皂乳液，克服了丙烯酸树脂热粘冷脆、耐水性差、抗溶剂性差等缺点；一种水性白色面漆环氧-有机硅树脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散体，该水性白色面漆采用上述水分散体为基料，涂膜既具有环氧-有机硅树脂机械强度高、防腐性能优良的特点；一种塑料件的有机硅改性丙烯酸树脂底漆，有机硅对不同材质的塑料件均有良好的配套性，该产品具有良好的耐蒸煮性和抗冷热交变性。但是，这些技术依然存在耐腐蚀性能差或力学性能差的不足。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有优良的力学性能和耐腐蚀性能的改性丙烯酸树脂水性涂料。
一种改性丙烯酸树脂水性涂料，包括A组分，按重量计，所述A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式结构的有机硅/SiO2杂化体：
其中，k≥1，m≥1，n≥1；
所述水性丙烯酸树脂具有如下通式的重复单元：
可以理解，上述水性丙烯酸树脂重复单元通式中的波浪线表示C-C链。
上述有机硅/SiO2杂化体含有大量的硅烷氧基，能够与水性丙烯酸树脂中的双键、羟基反应，通过控制各原料组分的搭配，得到有机硅/SiO2杂化体丙烯酸树脂水性涂料，由于有机硅/SiO2杂化体的分子链上含有大量由硅羟基相互脱水缩合、脱醇缩合形成的以Si-O-Si键为骨架相互连接的空间网络结构，其综合了SiO2高硬度、抗刮伤性、耐溶剂性，具有防水、防污等特殊性能，将其接枝到水性丙烯酸树脂中形成网络结构，能够克服水性丙烯酸树脂涂层力学性能差及耐蚀性弱的缺陷，采用本发明上述改性丙烯酸树脂水性涂料制备的涂层，其具有优异力学性能和耐腐蚀性。
在其中一个实施例中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶是以1～2重量份无机相前驱体和5～25重量份有机相前驱体为原料，采用溶胶-凝胶法制备而成的；其中，所述无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，所述有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种。
在其中一个实施例中，按重量计，所述水性丙烯酸树脂由以下组分制成：80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯和10～12份丙烯酸羟乙酯。
在其中一个实施例中，所述有机溶剂选自正丁醇、异丙醇、乙二醇单丁醚和丙酮中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、叔丁基过氧化氢和过氧化苯甲酰中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述改性丙烯酸树脂水性涂料还包括B组分，所述B组分为异氰酸酯固化剂。
本发明另一目的在于提供一种上述改性丙烯酸树脂水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
将所述有机硅/SiO2杂化溶胶和所述水性丙烯酸树脂混合并搅拌均匀，加入所述缓蚀剂，混匀，然后用所述水调节粘度，得到所述改性丙烯酸树脂水性涂料。
上述方法操作简单，不需要额外投入设备，易于实现工业化生产，所得改性丙烯酸树脂水性涂料粘度适中，易于施工，具有优异的涂膜附着力和耐腐蚀性能。
在其中一个实施例中，所述制备方法还包括制备所述有机硅/SiO2杂化溶胶的步骤：
按重量计，将1～1.5份的无机相前驱体、0.5～2份的硅烷偶联剂、5～25份有机相前驱体和5～50份的无水乙醇混合均匀，得到混合物；其中，所述无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，所述有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种；
往所述混合物中滴加催化剂，然后在搅拌过程中缓慢滴入0.7～3.5份的水，于32℃～38℃搅拌状态下反应6h～8h后，脱除乙醇溶剂，得到所述有机硅/SiO2杂化溶胶。
如此，以正硅酸乙酯等无机相前驱体，甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷等有机相前驱体为起始原料，在硅烷偶联剂和催化剂的作用下，通过溶胶-凝胶法能够制备得到分子级复合的有机硅/SiO2杂化体材料。
在其中一个实施例中，所述无机相前驱体为正硅酸乙酯；所述有机相前驱体包括甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷，所述甲基三乙氧基硅烷和所述二苯基二甲氧基硅烷的重量比为(3～15):(2～6)。
可以理解，酸性催化剂可以但不限于醋酸或盐酸等；碱性催化剂可以但不限于氨水和氯化铵。
在其中一个实施例中，所述催化剂为醋酸或盐酸等酸性催化剂。
在研中发现，酸性催化剂制备出的有机硅/SiO2杂化溶胶为均相体系，而碱性催化剂制备的有机硅/SiO2杂化溶胶为颗粒状的非均相体系。
在其中一个实施例中，所述的制备方法还包括制备所述水性丙烯酸树脂的步骤：
将80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯、10～12份丙烯酸羟乙酯混合均匀，90℃下回流反应2～4h，脱除有机溶剂，得到所述水性丙烯酸树脂。
本发明又一目的在于提供一种制品，所述制品包括改性丙烯酸树脂涂层，所述改性丙烯酸树脂涂层为采用上述改性丙烯酸树脂水性涂料经固化得到的涂层。
在其中一个实施例中，所述涂层是用异氰酸酯固化剂固化所述改性丙烯酸树脂涂料的A组分得到的。
本发明有机硅/SiO2杂化体的分子链上带有大量硅羟基和不饱和双键和硅烷氧键，通过有机硅/SiO2杂化体中的硅烷氧基与水性丙烯酸树脂中的羟基或不饱和键反应制备有机硅/SiO2杂化体改性水性丙烯酸树脂，得到改性丙烯酸树脂水性涂料，然后利用上述异佛尔酮二异氰酸酯等异氰酸酯固化剂与涂料发生固化反应，达到一次性固化羟基，固化彻底、完全。相比传统的涂料制备涂层，本发明涂层制备更加便捷，固化后得到的漆膜具有更加优异力学性能和耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明一实施例制备得到的有机硅/SiO2杂化溶胶与有机硅/SiO2杂化溶胶改性水性丙烯酸树脂的红外测试结果图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
传统的硅改性丙烯酸树脂涂料由于有机硅组分中含有的可固化基团少，引起涂层固化率低，从而导致涂层的耐候性能差，或者由于单一光固化不饱和键会导致参与固化不彻底，要么不能一次性完成固化，先固化的部分会对后面固化有阻碍作用，引起固化不完全，从而使涂层性能降低，所得涂层力学性能差。
本发明一实施方式的一种改性丙烯酸树脂水性涂料，包括A组分，按重量计，A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式结构的有机硅/SiO2杂化体：
其中，k≥1，m≥1，n≥1；
水性丙烯酸树脂具有如下通式的重复单元：
上述有机硅/SiO2杂化体含有大量的硅烷氧基，能够与水性丙烯酸树脂中的双键、羟基反应，通过控制各原料组分的搭配，得到有机硅/SiO2杂化体丙烯酸树脂水性涂料，由于有机硅/SiO2杂化体的分子链上含有大量由硅羟基相互脱水缩合、脱醇缩合形成的以Si-O-Si键为骨架相互连接的空间网络结构，其综合了SiO2高硬度、抗刮伤性、耐溶剂性，具有防水、防污等特殊性能，将其接枝到水性丙烯酸树脂中形成网络结构，能够克服水性丙烯酸树脂涂层力学性能差及耐蚀性弱的缺陷，采用本发明上述改性丙烯酸树脂水性涂料制备的涂层，其具有优异力学性能和耐腐蚀性。
在一个实施例中，有机硅/SiO2杂化溶胶是以1～2重量份无机相前驱体和5～25重量份有机相前驱体为原料，采用溶胶-凝胶法制备而成的；其中，无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种。
在一个实施例中，无机相前驱体为正硅酸乙酯，有机相前驱体为甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷。
在一个实施例中，按重量计，有机硅/SiO2杂化溶胶由以下组分制成：1～1.5份正硅酸乙酯、0.5～2份硅烷偶联剂、3～15份甲基三乙氧基硅烷、2～6份二苯基二甲氧基硅烷、5～50份乙醇、0.7～3.5份水和适量催化剂。
在一个实施例中，催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂。
进一步地，酸性催化剂为醋酸或盐酸；碱性催化剂为氨水或氯化铵。
在一个实施例中，按重量计，水性丙烯酸树脂由以下组分制成：80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯和10～12份丙烯酸羟乙酯。
在一个实施例中，有机溶剂选自正丁醇、异丙醇、乙二醇单丁醚和丙酮中的至少一种。
在一个实施例中，有机溶剂为正丁醇和异丙醇的混合溶剂。
较优地，正丁醇和所述异丙醇的体积比为(5～7):(20～28)。
在一个实施例中，引发剂选自偶氮二异丁腈、叔丁基过氧化氢和过氧化苯甲酰中的至少一种。
在一个实施例中，改性丙烯酸树脂水性涂料的粘度为3.5mPa·s～4.5mPa·s。
在一个实施例中，改性丙烯酸树脂水性涂料的pH值为9～11。
在一个实施例中，改性丙烯酸树脂水性涂料还包括B组分，B组分为异氰酸酯固化剂。
进一步地，异氰酸酯固化剂选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；
本发明另一目的在于提供一种上述改性丙烯酸树脂水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
将所述有机硅/SiO2杂化溶胶和所述水性丙烯酸树脂混合并搅拌均匀，加入所述缓蚀剂，混匀，然后用水调节粘度，得到改性丙烯酸树脂水性涂料。
上述方法操作简单，不需要额外投入设备，易于实现工业化生产，所得改性丙烯酸树脂水性涂料粘度适中，易于施工，具有优异的涂膜附着力和耐腐蚀性能。
在一个实施例中，用氨水调节水性丙烯酸树脂的pH值至9～11后，将有机硅/SiO2杂化溶胶和水性丙烯酸树脂混合，室温下搅拌2h～3h，加入所述缓蚀剂，混匀，然后用水调节粘度至3.5mPa·s～4.5mPa·s，得到改性丙烯酸树脂水性涂料。
在一个实施例中，所述制备方法还包括制备有机硅/SiO2杂化溶胶的步骤：
按重量计，将1～1.5份的无机相前驱体、0.5～2份的硅烷偶联剂、5～25份有机相前驱体和5～50份的无水乙醇混合均匀，得到混合物；其中，无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种；
往混合物中滴加催化剂，然后在搅拌过程中缓慢滴入0.7～3.5份的去离子水，于32℃～38℃搅拌状态下反应6h～8h后，脱除乙醇溶剂，得到有机硅/SiO2杂化溶胶。
如此，以正硅酸乙酯等无机相前驱体，甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷等有机相前驱体为起始原料，在硅烷偶联剂和催化剂的作用下，通过溶胶-凝胶法能够制备得到分子级复合的有机硅/SiO2杂化体材料。
具体地，脱除乙醇溶剂的操作是在68℃～72℃、真空条件下进行的。
在一个实施例中，无机相前驱体为正硅酸乙酯；有机相前驱体包括甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷的重量比为(3～15):(2～6)。
在一个实施例中，催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂。
可以理解，酸性催化剂可以但不限于醋酸或盐酸等；碱性催化剂可以但不限于氨水和氯化铵。
较优地，催化剂为醋酸或盐酸等酸性催化剂。
在研中发现，酸性催化剂制备出的有机硅/SiO2杂化溶胶为均相体系，而碱性催化剂制备的有机硅/SiO2杂化溶胶为颗粒状的非均相体系。
进一步地，滴加酸性催化剂至混合物中，并将所述混合物的pH值调节到2.5～3.5。
在其中一个实施例中，硅烷偶联剂选自KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、KH570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)、KH792(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷)和DL602(N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)中的至少一种。
在一个实施例中，所述制备方法还包括制备所述水性丙烯酸树脂的步骤：
将80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯、10～12份丙烯酸羟乙酯混合均匀，90℃下回流反应2～4h，脱除有机溶剂，得到水性丙烯酸树脂。
在一个实施例中，有机溶剂选自正丁醇、异丙醇、乙二醇单丁醚和丙酮中的至少一种。
在一个实施例中，有机溶剂为正丁醇和异丙醇的混合溶剂。
较优地，正丁醇和所述异丙醇的体积比为(5～7):(20～28)。
更优地，正丁醇和所述异丙醇的体积比为6：24。
本发明又一实施方式提供一种制品，该制品包括采用上述改性丙烯酸树脂涂料经固化形成的改性丙烯酸树脂涂层的制品。
可以理解，固化处理包括加热固化、光固化和固化剂固化等。
在一实施例中，改性丙烯酸树脂涂层是用异氰酸酯固化剂固化改性丙烯酸树脂涂料的A组分得到的。
本发明又一实施方式提供上述改性丙烯酸树脂涂料的使用方法，包括以下步骤：
将改性丙烯酸树脂涂料A组分与B组分混合，得到待涂混合物；
将待涂混合物涂覆在基材上，并通过加热固化形成涂层。
具体地，将改性丙烯酸树脂涂料与固化剂混合后，采用刷涂、喷涂、浸涂、滚涂、用涂布刮刀或丝线涂布等涂覆方法将其涂覆在基材上，然后在60℃～90℃条件下固化形成涂层。
本发明有机硅/SiO2杂化体的分子链上带有大量硅羟基和不饱和双键和硅烷氧键，通过有机硅/SiO2杂化体中的硅烷氧基与水性丙烯酸树脂中的羟基或不饱和键发生反应制备有机硅/SiO2杂化体改性水性丙烯酸树脂，得到改性丙烯酸树脂水性涂料，然后利用异佛尔酮二异氰酸酯等固化剂与涂料发生固化反应，达到一次性固化羟基，固化彻底、完全。相比传统的涂料制备涂层，本发明涂层制备更加便捷，固化后得到的漆膜具有更加优异力学性能和耐腐蚀性能。
实施例1
制备E组分：取10g正硅酸乙酯、5g硅烷偶联剂KH570、30g的甲基三乙氧基硅烷、20g二苯基二甲氧基硅烷，与50g无水乙醇混合均匀，滴加醋酸调节pH值等于3，然后在搅拌过程中慢慢滴入7g去离子水，40℃条件下反应6h，最后在70℃条件下真空去掉溶剂，得到透明且长期稳定的有机硅/SiO2杂化溶胶，记作E组分。
制备F组分：另取5g混合有机溶剂(异丙醇与正丁醇的体积比为24:6)，加入0.05g过氧化苯甲酰、0.18g丙烯酸、0.35g甲基丙烯酸甲酯、0.35g丙烯酸丁酯、0.12g丙烯酸羟乙酯，在90℃条件下回流反应3h后，真空脱除溶剂，得到水性丙烯酸树脂。用氨水调节水性丙烯酸树脂的pH至10，将15g缓蚀剂滴加至其中，利用去离子水调节粘度至3.5～4.5mPa·s，混合均匀后得F组分。
将组分E和组分F按重量比为10g:100g混合，搅拌均匀后，得到改性丙烯酸树脂水性涂料。
将上述改性丙烯酸树脂水性涂料进行刮涂，室温放置2h后，用异佛尔酮二异氰酸酯固化15min得到漆膜(涂层)。
实施例2
制备E组分：取10g正硅酸乙酯、5g硅烷偶联剂KH570、20g的甲基三乙氧基硅烷与30g二苯基二甲氧基硅烷，150g无水乙醇混合均匀，滴加醋酸调节pH值等于3，然后在搅拌过程中慢慢滴入35g去离子水，45℃条件下反应6h，最后在70℃条件下真空去掉溶剂，得到透明均匀稳定的有机硅/SiO2杂化溶胶，记作E组分。
制备F组分：另取5g混合有机溶剂(异丙醇与正丁醇的体积比为24:6)，加入0.05g过氧化苯甲酰、0.21g丙烯酸、0.38g甲基丙烯酸甲酯、0.35g丙烯酸丁酯、0.12g丙烯酸羟乙酯，在90℃条件下回流反应3h，真空去掉溶剂，得到水性丙烯酸树脂。然后用氨水调节pH至10，将15g缓蚀剂滴加至其中，利用去离子水调节粘度至3.5～4.5mPa·s，混合均匀后得F组分。
将组分E和F按重量比为15g:100g混合，搅拌均匀后，得到改性丙烯酸树脂水性涂料。
将上述改性丙烯酸树脂水性涂料进行刮涂，室温放置2h后，用异佛尔酮二异氰酸酯15min得到漆膜。
实施例3
与实施例2基本相同，不同之处是将溶剂(异丙醇与正丁醇的体积比为24:6)换成乙二醇单丁醚。
实施例4
实施例2基本相同，不同之处是将引发剂过氧化苯甲酰改换为偶氮二异丁腈。
实施例5
实施例2基本相同，不同之处制备B组分的原料有所不同，具体为将“0.18g丙烯酸、0.35g甲基丙烯酸甲酯、0.35g丙烯酸丁酯、0.12g丙烯酸羟乙酯单体”改为“0.18g丙烯酸、0.20g甲基丙烯酸甲酯、0.20g丙烯酸丁酯、0.30g苯乙烯、0.12g丙烯酸羟乙酯”。
实施例6
制备E组分：取10g正硅酸乙酯、5g硅烷偶联剂KH570、70g的3-氨丙基三乙氧基硅烷、75g甲基苯基二甲氧基硅烷与200g无水乙醇混合均匀，滴加醋酸调节pH值等于3，然后在搅拌过程中慢慢滴入18g去离子水，40℃条件下反应6h，最后在70℃条件下真空去掉溶剂，得到透明均匀稳定的有机硅/SiO2杂化溶胶，记作E组分。
制备F组分：另取5g混合有机溶剂(异丙醇与正丁醇的体积比为24:6)，，加入0.05g过氧化苯甲酰，0.21g丙烯酸、0.38g甲基丙烯酸甲酯、0.35g丙烯酸丁酯、0.12g丙烯酸羟乙酯，在90℃条件下回流反应3h，真空脱除溶剂，得到水性丙烯酸树脂。用氨水调节pH＝10，将15g缓蚀剂滴加到其中，利用去离子水调节粘度至3.5～4.5mPa·s，混合均匀后得F组分。
将组分E和F按重量比为35g:100g混合，搅拌均匀后，得到改性丙烯酸树脂水性涂料。
将上述改性丙烯酸树脂水性涂料进行刮涂，室温放置2h后，用异佛尔酮二异氰酸酯固化15min得到漆膜。
对比例1
对比例1为采用普通有机硅改性丙烯酸树脂水性涂料固化形成的漆膜。
性能测试
将本发明实施例1～6制备获得的有机硅/SiO2杂化溶胶与有机硅/SiO2杂化溶胶改性丙烯酸树脂采用FT-IR(傅氏转换红外线光谱分析仪)进行红外测试，如图1所示为实施例1红外测试结果图，其中a线是有机硅/SiO2杂化溶胶，b线是有机硅/SiO2杂化溶胶改性丙烯酸树脂。
对本发明实施例1～6和对比例1所得漆膜进行力学性能测试，结果见下表。
| 硬度 | 耐冲击性能(kg.cm) | 附着力 | 柔韧性 | 表面光泽度 | |
| 实施例1 | 6H | 50 | 1级 | 1级 | 130 |
| 实施例2 | 6H | 50 | 1级 | 1级 | 132 |
| 实施例3 | 6H | 50 | 1级 | 1级 | 135 |
| 实施例4 | 6H | 50 | 1级 | 1级 | 156 |
| 实施例5 | 6H | 35 | 2级 | 2级 | 108 |
| 实施例6 | 6H | 30 | 2级 | 3级 | 94 |
| 对比例1 | 5H | 45 | 3级 | 2级 | 106 |
由上表可知，本发明实施例制备得到的改性丙烯树脂水性涂料具备良好的力学性能，且表面光泽度好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，包括A组分，按重量计，所述A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式结构的有机硅/SiO2杂化体：
其中，k≥1，m≥1，n≥1；
所述水性丙烯酸树脂具有如下通式的重复单元：
2.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，所述有机硅/SiO2杂化溶胶是以1～2重量份无机相前驱体和5～25重量份有机相前驱体为原料，采用溶胶-凝胶法制备而成的；其中，所述无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，所述有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，按重量计，所述水性丙烯酸树脂由以下组分制成：80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯和10～12份丙烯酸羟乙酯。
4.根据权利要求3所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，所述有机溶剂选自正丁醇、异丙醇、乙二醇单丁醚和丙酮中的至少一种；和/或，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、叔丁基过氧化氢和过氧化苯甲酰中的至少一种。
5.根据权利要求1～4任一所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，所述改性丙烯酸树脂水性涂料还包括B组分，所述B组分为异氰酸酯固化剂。
6.权利要求1～5任一项所述改性丙烯酸树脂水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述有机硅/SiO2杂化溶胶和所述水性丙烯酸树脂混合，搅拌均匀，加入所述缓蚀剂，混匀，然后用所述水调节粘度，得到所述改性丙烯酸树脂水性涂料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括制备所述有机硅/SiO2杂化溶胶的步骤：
按重量计，将1～1.5份的无机相前驱体、0.5～2份的硅烷偶联剂、5～25份有机相前驱体和5～50份的无水乙醇混合均匀，得到混合物；其中，所述无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，所述有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种；
往所述混合物中滴加催化剂，然后在搅拌过程中缓慢滴入0.7～3.5份的水，于32℃～38℃搅拌状态下反应6h～8h后，脱除乙醇溶剂，得到所述有机硅/SiO2杂化溶胶。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述无机相前驱体为正硅酸乙酯；所述有机相前驱体包括甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷的重量比为(3～15):(2～6)；所述催化剂为酸性催化剂。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，还包括制备所述水性丙烯酸树脂的步骤：
将80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯、10～12份丙烯酸羟乙酯混合均匀，90℃下回流反应2～4h，脱除溶剂，得到所述水性丙烯酸树脂。
10.一种制品，其特征在于，所述制品包括改性丙烯酸树脂涂层，所述改性丙烯酸树脂涂层为权利要求1～9任一项所述的改性丙烯酸树脂水性涂料经固化得到的涂层。
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|---|---|---|---|
| CN201910095506.8A CN109796837B (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品 |
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