CN110066357B - 一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂、制备方法及水性涂料 - Google Patents

一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂、制备方法及水性涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂，它是由下列原料按其占总量的重量百分比制备而成的,叔碳酸缩水甘油酯：1‑20%；去离子水：30‑70%；引发剂：0.4‑2%；混合单体：30‑60%。本发明还公开了上述含氟超润滑水性丙烯酸树脂的制备方法及应用上述含氟超润滑水性丙烯酸树脂的水性涂料。本发明水性涂料涂装结果表明其性能优良，尤其在硬度，抗冲击，耐磨性，耐腐蚀性等方面性能优越，表面磨擦系数很低，适用于各种耐磨损件表面涂层，比如机械伸缩臂，登高车，机械设备上的涂层，而且生产使用简单，施工安全环保。

Description

一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂、制备方法及水性涂料
技术领域
本发明涉及涂料化工技术领域，具体涉及一种超润滑水性涂料的制备方法。
背景技术
随着我国经济的发展，环保型水性涂料的市场越来越大，特别是一些有特殊要求的领域，比如长期受到摩擦的工件表面，需要超润滑的涂层为工件提供保护，减少磨损，提高工作效率。普通水性涂料耐磨性差，硬度一般，表面摩擦系数高，不能满足该领域要求的水性涂料。专利201810140967.8提出一种石墨烯水性涂料及制备方法，提高了涂层的抗腐蚀性能，但其并不能提高涂层表面的润滑效果。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述问题，提供一种硬度极高，抗冲击，耐磨性，耐腐蚀性优异，表面磨擦系数很低的超润滑水性涂料。
为了达到上述目标，本发明首先提供一种有机硅改性的含氟超润滑水性丙烯酸树脂，然后提供一种用该树脂制备超润滑水性涂料的方法。
一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂，它是由下列原料按其占总量的重量百分比制备而成的,重量百分比这和为100%，
叔碳酸缩水甘油酯：1-20%；
去离子水：30-70%；
引发剂：0.4-2%；
混合单体：30-60%；
其中，混合单体由以下组份按占混合单体质量百分比组成，苯乙烯2-20%；丙烯酸丁酯4-9%；有机硅单体 0.5%-2%；丙烯酸1%-2%；甲基丙烯酸甲酯5-35%；甲基丙烯酸丁酯10-20%；甲基丙烯酸异丁酯10-20%；甲基丙烯酸异辛酯2-6%；含氟丙烯酸单体4-10%；甲基丙烯酸羟乙酯6-10%。
进一步，所述引发剂为二叔戊基过氧化物或过氧苯甲酰。
进一步，所述含氟丙烯酸单体为选自丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种。
一种制备含氟超润滑水性丙烯酸树脂的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）原料制备：
混合单体制备：按占混合单体的质量百分比计，苯乙烯2-20%；丙烯酸丁酯4-9%；丙烯酸1%-2%；有机硅单体0.5-2%；甲基丙烯酸甲酯5-35%；甲基丙烯酸丁酯10-20%；甲基丙烯酸异丁酯10-20%；甲基丙烯酸异辛酯2-6%；含氟丙烯酸单体4-10%；甲基丙烯酸羟乙酯6-10%；混合制得混合单体；
其中含氟丙烯酸单体为选自丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种；
溶剂为去离子水；
（2）将叔碳酸缩水甘油酯升温至150-160℃；
（3）将（1）中的混合单体与70％（wt）的引发剂混合成混合物，然后滴加到（2）溶液中进行聚合反应，滴加完毕保温；
（4）将剩余的30％（wt）的溶剂与30％（wt）的引发剂混合后的混合物分三次补加入（3）中，每次加完保温，然后降温至90-95℃补加去离子水；
进一步，所述步骤（3）、（4）中保温的时间为1-2小时。
进一步，所述聚合反应温度为150℃～160℃。
一种水性涂料，该涂料由下述成份组成，以质量份数计，上述的含氟超润滑水性丙烯酸树脂40-60份、去离子水10-20份，石墨10-30份，反应型有机硅助剂0.1-1份，分散剂0.5-1份、流平剂0.2-1份。
本发明有机硅改性的含氟超润滑水性丙烯酸树脂的技术指标如下：外观为清澈透明均匀流体，固体分55±2%；粘度（加氏管，25°C）10-30s；酸值 4-9 mgKOH/g。
由于本发明是通过有机硅改性含氟超润滑水性丙烯酸树脂，其性能优良，尤其在硬度，抗冲击，耐磨性，耐腐蚀性等方面性能优越。并且其对人体安全、对环境友善。
本发明将有机硅改性的含氟超润滑水性丙烯酸树脂，去离子水，石墨，反应型有机硅助剂，分散剂，流平剂按上述配比进行混合，再用砂磨机分散均匀即制成涂料。涂装结果表明其性能优良，尤其在硬度，抗冲击，耐磨性，耐腐蚀性等方面性能优越，表面磨擦系数很低，适用于各种耐磨损件表面涂层，比如机械伸缩臂，登高车，机械设备上的涂层，而且生产使用简单，施工安全环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例一：
有机硅改性的含氟超润滑水性丙烯酸树脂是由下列原料按质量百分比组成：
叔碳酸缩水甘油酯：11%；
去离子水：50%
过氧化苯甲酰：2%；
混合单体：47%；
其中，混合单体包括以下组份，按占混合单体的质量百分比计：将苯乙烯10%；丙烯酸丁酯5%；有机硅单体 1%；丙烯酸1%；甲基丙烯酸甲酯5%；甲基丙烯酸丁酯7%；甲基丙烯酸异丁酯5%；甲基丙烯酸异辛酯2%；甲基丙烯酸羟乙酯6%，丙烯酸六氟丁酯5%；
聚合反应：在四口烧瓶中加入叔碳酸缩水甘油酯110克, 然后加热至160℃，再将由苯乙烯、丙烯酸丁酯、有机硅单体、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯按质量百分比组成的混合单体350克和过氧苯甲酰14克（总的过氧苯甲酰为20克）事先混合好，用4小时均匀加到四口烧瓶中的反应系统进行聚合反应。滴加完毕后，保温1小时，然后将剩余30％的混合单体（120克）与30％的过氧苯甲酰（ 6克）事先混合好，补加三次，每次保温2h。整个反应温度保持在150℃～160℃之间。然后降温至90-95℃补加去离子水500克，即获得有机硅改性的含氟超润滑水性丙烯酸树脂。
有机硅改性的含氟超润滑水性丙烯酸树脂的外观为清澈透明均匀流体，固体分55.1%；粘度（加氏管，25°C）28s；酸值7mgKOH/g。
实施例二：
超润滑水性涂料制备：用实施例一合成得到的有机硅改性的含氟超润滑水性丙烯酸树脂配制超润滑水性涂料，基本配方如下（按质量份数计）：含氟超润滑水性丙烯酸树脂60份、去离子水17份，石墨20份，反应型有机硅助剂1份，BYK190分散剂1份、BYK349流平剂0.5份。
将上述涂料100份与30份Desmophen N2675固化剂混合，并用100份混合溶剂稀释，在铁板上进行试涂，涂层厚度在50 μm左右，并在80℃烘箱中烘烤60min，测得的性能如下：
检验项目、测试条件和方法 检验结果 参照标准
涂料外观 均匀无异物 GB/T 1728-1979
颜色 黑色 目测
光泽，60°（黑底，罩光） 40° GB/T 9754-2007
附着力，百格法 0级 GB/T 9286-1998
冲击，50cm 通过 GB/T 1732-1993
柔韧性，弯曲法 1mm通过 GB/T 1731-1993
铅笔硬度(自干/烘干） 3H GB/T 6739-2006
干膜厚度 48 μm GB/T 13452 .2
耐盐雾 400 小时 GB/T 1771-2009
动摩擦系数 0.01 GB/T 22895-2008
上述试验项目采用的检测方法均为本领域已知的方法。从上表可得知，本发明的超润滑水性涂料，其性能优良，尤其在硬度，抗冲击，耐磨性，耐腐蚀性等方面性能优越，表面磨擦系数很低，适用于各种耐磨损件表面涂层，比如机械伸缩臂，登高车，机械设备上的涂层，而且生产使用简单，施工安全环保。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂，其特征在于：它是由下列原料按其占总量的重量百分比制备而成的,重量百分比之和为100%，
叔碳酸缩水甘油酯：1-20%；
去离子水：30-70%；
引发剂：0.4-2%；
混合单体：30-60%；
其中，混合单体由以下组份按占混合单体质量百分比组成，苯乙烯2-20%；丙烯酸丁酯4-9%；有机硅单体 0.5%-2%；丙烯酸1%-2%；甲基丙烯酸甲酯5-35%；甲基丙烯酸丁酯10-20%；甲基丙烯酸异丁酯10-20%；甲基丙烯酸异辛酯2-6%；含氟丙烯酸单体4-10%；甲基丙烯酸羟乙酯6-10%；
制备含氟超润滑水性丙烯酸树脂的方法，包括如下步骤：
（1）原料制备：
混合单体制备：按占混合单体的质量百分比计，苯乙烯2-20%；丙烯酸丁酯4-9%；丙烯酸1%-2%；有机硅单体0.5-2%；甲基丙烯酸甲酯5-35%；甲基丙烯酸丁酯10-20%；甲基丙烯酸异丁酯10-20%；甲基丙烯酸异辛酯2-6%；含氟丙烯酸单体4-10%；甲基丙烯酸羟乙酯6-10%；混合制得混合单体；
其中含氟丙烯酸单体为选自丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种；
溶剂为去离子水；
（2）将叔碳酸缩水甘油酯升温至150-160℃；
（3）将（1）中的混合单体与70％（wt）的引发剂混合成混合物，然后滴加到（2）溶液中进行聚合反应，滴加完毕保温；
（4）将剩余的30％（wt）的溶剂与30％（wt）的引发剂混合后的混合物分三次补加入（3）中，每次加完保温，然后降温至90-95℃补加去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂，其特征在于：所述引发剂为二叔戊基过氧化物或过氧苯甲酰。
3.根据权利要求1所述的一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂，其特征在于：所述含氟丙烯酸单体为选自丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂，其特征在于：所述步骤（3）、（4）中保温的时间为1-2小时。
5.根据权利要求1所述的一种含氟超润滑水性丙烯酸树脂，其特征在于：所述聚合反应温度为150℃～160℃。
6.一种水性涂料，其特征在于：该涂料由下述成份组成，以质量份数计，权利要求1所述的含氟超润滑水性丙烯酸树脂40-60份、去离子水10-20份，石墨10-30份，反应型有机硅助剂0.1-1份，分散剂0.5-1份、流平剂0.2-1份。
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