CN109943175A - 一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液，包括以下重量百分比的原料：水性丙烯酸乳液37％，消泡剂0.2％，润湿剂0.1％，颜料分散剂0.2％，成膜助剂5.5％，聚氨酯增稠剂1.2％，聚氨酯增稠剂0.8％，排列助剂5％，蜡乳液12％，二氧化硅包覆铝银浆6％，水32％；本发明还提出了一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液的制备方法。本发明通过在水性丙烯酸酯乳液合成过程中引入的特殊功能单体二甲基丙烯酸乙二醇酯，利用二甲基丙烯酸乙二醇酯的多官能度支链给予漆膜量良好的交联密度和附着力，同时降低了漆膜的吸水性，极大的提高了漆膜的耐RCA摩擦、耐醇性等性能。

Description

一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及丙烯酸乳液技术领域，尤其涉及一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液及其制备方法。

背景技术

随着人们的环保意识的增强，溶剂型涂料发生意外事故的情况逐年增加，水性涂料已在国内外的各种产品涂装中得到广泛的应用。由于水性涂料所具有的对环境友好特性，目前各个国家和地区都在努力开发和使用水性涂料，以逐步取代溶剂型涂料。

以水性涂料为主要发展对象的涂装产品因为不含有苯、萘、酮、酯、氯等高致病性材料在国际上已经形成一种趋势。从国际和国内涂装的发展趋势来看，水性涂料已从单一的追求施工性向各种基材、多种性能、多色调整的方向发展，并且在国内上线了一批优秀的水性涂装产品生产线。

但我国的水性涂料因受限于属性乳液的影响，无法达到原来油性产品的效果和性能。目前国内外生产的丙烯酸酯工程塑料漆乳液，存在耐水性、附着力、耐醇性、耐RCA、颜料的承载能力与期末的致密性之间的平衡问题，而且其涂装外观和施工性也难以达到油性效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中水性涂料因受限于属性乳液的影响，无法达到原来油性产品的效果和性能问题，提出的一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液，包括以下重量百分比的原料：水性丙烯酸乳液37％，消泡剂0.2％，润湿剂0.1％，颜料分散剂0.2％，成膜助剂5.5％，聚氨酯增稠剂1.2％，聚氨酯增稠剂0.8％，排列助剂5％，蜡乳液12％，二氧化硅包覆铝银浆6％，水32％。

本发明还提出了一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取一定量的去离子水，加到四口烧瓶中，搭建好实验装置包括搅拌装置、滴加装置、冷凝管和加热装置，然后开动搅拌，加入一定量的乳化剂，20min后开始滴加称量好的单体，继续高速搅拌乳化约20min制得预乳化液A；

S2、向带有回流冷凝器的1000ML四口烧瓶中加入去离子水，开启搅拌，加入称量好的乳化剂，升温至85℃时，加入计量的预乳化液A和引发剂水溶液，滴加温度控制在85℃，滴加时间控制在240min；

S3、滴加完保温30min，降温至65℃，滴加叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠的水溶液，滴加时间30min，滴完后保温30min，然后降温至40℃以下，用2-氨基-2-甲基-1-丙醇调节PH值至8.0-8.5，加入其余组份，搅拌均匀得到丙烯酸酯乳液B，再取等量的丙烯酸酯乳液B分别加入不同量的有机硅中间体，羧基和羟乙基丙烯酰脲化合物；

S4、取配方量的丙烯酸酯乳液乳液B、分散剂、润湿剂、消泡剂加入分散釜中以转速300r/min分散15min，再将称量好的水、成膜助剂、聚氨酯增稠剂、排列助剂和蜡乳液加入分散釜内以转速500r/min分散15min，将二氧化硅包覆型铝银浆与水预分散后加入分散釜内以转速300r/min分散30分钟，过滤包装，即得水性塑胶银漆。

本发明的有益效果：

本发明通过在水性丙烯酸酯乳液合成过程中引入的特殊功能单体二甲基丙烯酸乙二醇酯，利用二甲基丙烯酸乙二醇酯的多官能度支链给予漆膜量良好的交联密度和附着力，同时降低了漆膜的吸水性，极大的提高了漆膜的耐RCA摩擦、耐醇性等性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液，包括以下重量百分比的原料：水性丙烯酸乳液37％，消泡剂0.2％，润湿剂0.1％，颜料分散剂0.2％，成膜助剂5.5％，聚氨酯增稠剂1.2％，聚氨酯增稠剂0.8％，排列助剂5％，蜡乳液12％，二氧化硅包覆铝银浆6％，水32％。

本发明还提出一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取一定量的去离子水，加到四口烧瓶中，搭建好实验装置包括搅拌装置、滴加装置、冷凝管和加热装置，然后开动搅拌，加入一定量的乳化剂，20min后开始滴加称量好的单体，继续高速搅拌乳化约20min制得预乳化液A；

S2、向带有回流冷凝器的1000ML四口烧瓶中加入去离子水，开启搅拌，加入称量好的乳化剂，升温至85℃时，加入计量的预乳化液A和引发剂水溶液，滴加温度控制在85℃，滴加时间控制在240min；

S3、滴加完保温30min，降温至65℃，滴加叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠的水溶液，滴加时间30min，滴完后保温30min，然后降温至40℃以下，用2-氨基-2-甲基-1-丙醇调节PH值至8.0-8.5，加入其余组％，搅拌均匀得到丙烯酸酯乳液B，再取等量的丙烯酸酯乳液B分别加入不同量的有机硅中间体，羧基和羟乙基丙烯酰脲化合物；

S4、取配方量的丙烯酸酯乳液乳液B、分散剂、润湿剂、消泡剂加入分散釜中以转速300r/min分散15min，再将称量好的水、成膜助剂、聚氨酯增稠剂、排列助剂和蜡乳液加入分散釜内以转速500r/min分散15min，将二氧化硅包覆型铝银浆与水预分散后加入分散釜内以转速300r/min分散30分钟，过滤包装，即得水性塑胶银漆。

性能测试

固含量：按GB/T 1725-2007测定

单体转换率：按GB/T1725-2007测定

聚合稳定性(按絮凝物生成量评价)：将聚合物乳液过滤后所得残渣、搅拌器与温度计上的凝聚物收集在一起，在60℃烘干至恒量。

乳液粘度：按照GB/T1723-1993测定

附着力：按照GB/T1720-1989测定

最低成膜温度(MFFT)：：按照GB/T9267-2008测定

柔韧性：按照GB/T1731-1993测定

玻璃化转变温度的测定：按照GB/T19466.2-2004测定

RCA纸带摩擦的测定：按照ASTM F 2357-04测定

塑胶漆配方：(表1)

表1塑胶漆配方

结果与讨论：

有机硅中间体(512)用量与水性丙烯酸乳液的硬度、光泽、附着力、耐化性关系

在相同乳液聚合工艺的条件下，分别对不同有机硅中间体用量的水性丙烯酸乳液进行测试，测试结果如表2。

表2有机硅中间体(512)用量与水性丙烯酸乳液的硬度、光泽、附着力、耐化性影响

注：设计固含量45％，设计TG为90℃，聚合温度为85℃，聚合时间为240min。

表2为不同用量的有机硅中间体所对应的不同的性能测试。从表2可以看出，随着有机硅中间体用量的不断增加，漆膜的硬度、耐RCA和耐化性会有较为明显的增强的现象，而附着力和光泽会随着有机硅中间体用量的增加而降低，这是因为有机硅中间体的增加，漆膜的交联密度增加，丙烯酸漆膜变得更加致密，硬度和耐化性等性能会提高。另外，加入有机硅中间体对乳液的耐候性、耐水性也会有一定的帮助。

羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)用量与水性丙烯酸乳液的外观、附着力、耐化性关系

在相同乳液聚合工艺的条件下，分别对不同羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)用量的水性丙烯酸乳液进行测试，测试结果如表3。

表3羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)用量与水性丙烯酸乳液的硬度、附着力、耐化性、耐RCA影响

注：设计固含量45％，设计TG为90℃，聚合温度为85℃，聚合时间为240min。

表3为不同用量的羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)所对应的不同的性能测试。从表3可以看出，随着羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)用量的不断增加，漆膜的耐RCA摩擦会有较为明显的增强的现象，而附着力和耐化性会随着羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)用量的增加有轻微增强，这是因为有羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)的增加，与有机硅中间体形成协同作用，提升漆膜的致密性，羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)降低漆膜的表面摩擦系数，提升漆膜的耐RCA性能。另外，加入羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)能降低有机硅中间体带来的附着力下降问题，达到协调作用。

由于羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)的极性较大，在聚合过程中，由于例子界面能的影响，会降低乳化剂的吸附量，从而导致例子的粒径变大。由于粒径的增加，粘度会随着羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)的增加而降低。同时羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)用量的增加，絮凝物会有所上升，在羟乙基丙烯酰脲化合物(SW910)用量为4.5％时，絮凝物在可接受范围内，而用量超过4.5％时，絮凝物量增加过大。

调整羧基含量对丙烯酸酯聚合乳液的粒径和定向排列的影响

在相同乳液聚合工艺的条件下，分别对不同羧基量的水性丙烯酸乳液进行测试，测试结果如表4。

表4羧基量与水性丙烯酸乳液的硬度、光泽、附着力、金属定向排列影响

注：设计固含量45％，设计TG为90℃，聚合温度为85℃，聚合时间为240MIN。

表4为不同用量的羧基所对应的不同的性能测试。从表4可以看出，随着羧基量的不断增加，漆膜的硬度、耐RCA、附着力、金属颜料的定向排列会有明显的增强的现象，而耐化性和耐水性会随着羧基量的增加而降低，这是因为羧基的增加，亲水性增强，乳液聚合物的胶束粒子因静电作用，形成微乳液状的纳米级粒子，丙烯酸分子量大幅度增加，加速丙烯酸酯乳液的聚合速度和自交联速度。但因为亲水基团的增多，漆膜的吸水性能相对提高，耐化性会有所下降。而羧基含量在＜3％以下时，饱和吸水性基本相当，耐化性几乎不变，对于漆膜而言，吸水性的大小与吸水基团的数量有关，羧基的增加，亲水基团在漆膜的表面分布增加，吸水量增加。因此，漆膜的耐化性会相对下降，耐水性也会相对下降。

结论：

1.通过选择合适的交联单体、合适的羧基量，会让丙烯酸酯乳液的聚合稳定性增加。

2.通过加入适量的羧基，且用量在2％-2.5％时，可以让乳胶粒子粒径范围分布更窄，得到更稳定的乳液。

3.通过加入有机硅中间体，且用量在2.5％时，大大降低漆膜的摩擦系数，增加了漆膜的耐RCA摩擦。

4.引进特殊交联单体羟乙基丙烯酰脲化合物，且添加量在4.5％-5％时，有机硅改性丙烯酸乳液对塑胶基材的附着力较为理想，且耐化性提高明显。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：水性丙烯酸乳液37％，消泡剂0.2％，润湿剂0.1％，颜料分散剂0.2％，成膜助剂5.5％，聚氨酯增稠剂1.2％，聚氨酯增稠剂0.8％，排列助剂5％，蜡乳液12％，二氧化硅包覆铝银浆6％，水32％。

2.一种高耐乙醇擦拭的单组分水性丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称取一定量的去离子水，加到四口烧瓶中，搭建好实验装置包括搅拌装置、滴加装置、冷凝管和加热装置，然后开动搅拌，加入一定量的乳化剂，20min后开始滴加称量好的单体，继续高速搅拌乳化约20min制得预乳化液A；

S2、向带有回流冷凝器的1000ML四口烧瓶中加入去离子水，开启搅拌，加入称量好的乳化剂，升温至85℃时，加入计量的预乳化液A和引发剂水溶液，滴加温度控制在85℃，滴加时间控制在240min；

S3、滴加完保温30min，降温至65℃，滴加叔丁基过氧化氢和亚硫酸氢钠的水溶液，滴加时间30min，滴完后保温30min，然后降温至40℃以下，用2-氨基-2-甲基-1-丙醇调节PH值至8.0-8.5，加入其余组份，搅拌均匀得到丙烯酸酯乳液B，再取等量的丙烯酸酯乳液B分别加入不同量的有机硅中间体，羧基和羟乙基丙烯酰脲化合物；

S4、取配方量的丙烯酸酯乳液乳液B、分散剂、润湿剂、消泡剂加入分散釜中以转速300r/min分散15min，再将称量好的水、成膜助剂、聚氨酯增稠剂、排列助剂和蜡乳液加入分散釜内以转速500r/min分散15min，将二氧化硅包覆型铝银浆与水预分散后加入分散釜内以转速300r/min分散30分钟，过滤包装，即得水性塑胶银漆。