CN110218275B - 一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液和包含该乳液的水性阻尼涂料 - Google Patents

一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液和包含该乳液的水性阻尼涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液和包含该乳液的水性阻尼涂料，该丙烯酸乳液由硬单体、丙烯酸烷基酯、亲水性功能单体、交联剂、乳化剂、碳酸氢钠、链转移剂、引发剂、有机过氧化物、还原剂、pH调节剂和水制备而成，该水性阻尼涂料由前述丙烯酸乳液、填料、消泡剂、润湿分散剂、成膜助剂、硅烷偶联剂、增稠剂和丙二醇组成。本发明的抗阴角开裂的丙烯酸乳液合成工艺简单，用在水性阻尼涂料中可以很好地改善阴角开裂问题，且不会造成水性阻尼涂料有机挥发物含量增加和实干时间延长。

Description

一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液和包含该乳液的水性阻尼涂料
技术领域
本发明涉及一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液和包含该乳液的水性阻尼涂料。
背景技术
阻尼涂料是一种具有减振降噪功能的特种涂料，其由高分子树脂加入适量的填料以及辅助材料配制而成，可以涂覆在各种金属板状结构表面。阻尼涂料主要是利用高分子树脂所具有的粘弹性能来实现减振降噪效果。水性阻尼涂料以水作为分散介质，绿色环保，广泛应用于交通工具、工程机械、家用电器等领域。
然而，水性阻尼涂料在干燥过程由于存在体积收缩，阴角处很容易出现开裂现象，会严重影响施工效果。目前，一般是通过加入成膜助剂的方法来减少阴角开裂，不仅实际效果一般，而且成膜助剂加入过多会使水性阻尼涂料的VOC含量明显增加，此外还会导致水性阻尼涂料的实干时间大幅延长。
因此，有必要从其他方面入手来解决水性阻尼涂料的阴角开裂问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液和包含该乳液的水性阻尼涂料。
本发明所采取的技术方案是：
一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液，由以下质量份的原料制备而成：
硬单体：100～240份；
丙烯酸烷基酯：180～320份；
亲水性功能单体：10～40份；
交联剂：4～16份；
乳化剂：5～15份；
碳酸氢钠：1～4份；
链转移剂：1～4份；
引发剂：1～6份；
有机过氧化物：1～2份；
还原剂：1～2份；
pH调节剂：6～40份；
水：300～600份。
优选的，所述硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、醋酸乙烯酯中的至少一种。
优选的，所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯中的至少一种。
优选的，所述亲水性功能单体为丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺中的至少一种。
优选的，所述交联剂为三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
优选的，所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、苄基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
优选的，所述链转移剂为正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸丁酯中的至少一种。
优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
优选的，所述还原剂为L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、次硫酸氢钠甲醛中的至少一种。
优选的，所述pH调节剂为AMP-95。
上述抗阴角开裂的丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)将1～6份引发剂分散到30～140份水中，得到引发剂溶液；
2)将2～8份乳化剂分散到140～240份水中，再加入60～140份硬单体、140～200份丙烯酸烷基酯、4～10份亲水性功能单体、3～12份交联剂和0.8～3份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体1；
3)将1～4份乳化剂分散到60～100份水中，再加入40～100份硬单体、20～60份丙烯酸烷基酯、6～30份亲水性功能单体、1～4份交联剂和0.2～1份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体2；
4)将1～3份乳化剂、1～4份碳酸氢钠和60～140份水加入聚合釜，混合均匀，升温至78～82℃，再加入30～60份预乳化单体1和10～60份引发剂溶液，充分反应；
5)将聚合釜内温度调节至82～88℃，再加入剩余的预乳化单体1和14～48份引发剂溶液，加完后恒温充分反应；
6)将预乳化单体2和12～30份引发剂溶液加入聚合釜，加完后恒温充分反应；
7)将聚合釜内温度调节至65～75℃，再将1～2份有机过氧化物加6～20份水分散后加入聚合釜，恒温充分反应；
8)将1～2份还原剂加6～20份水分散后加入聚合釜，恒温充分反应，降至室温，再加入pH调节剂调节pH值至7～9，得到抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
优选的，上述抗阴角开裂的丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)将1～6份引发剂分散到30～140份水中，得到引发剂溶液；
2)将2～8份乳化剂分散到140～240份水中，再加入60～140份硬单体、140～200份丙烯酸烷基酯、4～10份亲水性功能单体、3～12份交联剂和0.8～3份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体1；
3)将1～4份乳化剂分散到60～100份水中，再加入40～100份硬单体、20～60份丙烯酸烷基酯、6～30份亲水性功能单体、1～4份交联剂和0.2～1份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体2；
4)将1～3份乳化剂、1～4份碳酸氢钠和60～140份水加入聚合釜，混合均匀，升温至78～82℃，再加入30～60份预乳化单体1和10～60份引发剂溶液，恒温反应20～60min；
5)将聚合釜内温度调节至82～88℃，再滴加剩余的预乳化单体1和14～48份引发剂溶液，加完后恒温反应30～60min；
6)将预乳化单体2和12～30份引发剂溶液滴加进聚合釜，加完后恒温反应30～90min；
7)将聚合釜内温度调节至65～75℃，再将1～2份有机过氧化物加6～20份水分散后加入聚合釜，恒温反应10～30min；
8)将1～2份还原剂加6～20份水分散后加入聚合釜，恒温反应20～40min，降至室温，再加入pH调节剂调节pH值至7～9，得到抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
一种水性阻尼涂料，添加有上述抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
优选的，一种水性阻尼涂料，由以下质量份的组分组成：
上述抗阴角开裂的丙烯酸乳液：45～55份；
填料：60～80份；
消泡剂：0.3～0.7份；
润湿分散剂：1～2份；
成膜助剂：3～5份；
硅烷偶联剂：3～5份；
增稠剂：0.2～0.4份；
丙二醇：1～2份。
本发明的有益效果是：本发明的抗阴角开裂的丙烯酸乳液合成工艺简单，用在水性阻尼涂料中可以很好地改善阴角开裂问题，且不会造成水性阻尼涂料有机挥发物含量增加和实干时间延长。
附图说明
图1为水性阻尼涂料1～6的阴角样品干燥成膜后的照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液，其制备方法包括以下步骤：
1)将4份过硫酸铵分散到42份去离子水中，得到过硫酸铵溶液；
2)将5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵分散到300份去离子水中，再加入100份苯乙烯、250份丙烯酸正丁酯、5份丙烯酸、10份三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.8份正十二烷基硫醇，500rpm搅拌15min，得到预乳化单体1；
3)将1.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵分散到80份去离子水中，再加入100份甲基丙烯酸甲酯、50份丙烯酸正丁酯、2份丙烯酸、2份三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、10份丙烯酸羟丙酯和0.3份正十二烷基硫醇，500rpm搅拌15min，得到预乳化单体2；
4)将1.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、2份碳酸氢钠和100份去离子水加入聚合釜，混合均匀，升温至80℃，再加入50份预乳化单体1和10份过硫酸铵溶液，恒温反应20min；
5)将聚合釜内温度调节至85℃，再滴加剩余的预乳化单体1和23份过硫酸铵溶液，控制滴加时间为130min，加完后恒温反应40min；
6)将预乳化单体2和剩余的过硫酸铵溶液滴加进聚合釜，滴加时间控制在50min，加完后恒温反应30min；
7)将聚合釜内温度调节至72℃，再将1份有机过氧化物加20份去离子水分散后加入聚合釜，恒温反应20min；
8)将1份次硫酸氢钠甲醛加20份去离子水分散后加入聚合釜，恒温反应30min，降至室温，再加入33份AMP-95调节pH值至7～9，得到抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
实施例2：
一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液，其制备方法包括以下步骤：
1)将4.5份过硫酸铵分散到42份去离子水中，得到过硫酸铵溶液；
2)将5份壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵分散到300份去离子水中，再加入120份甲基丙烯酸甲酯、230份丙烯酸异辛酯、4份丙烯酸、12份三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.8份正十二烷基硫醇，500rpm搅拌15min，得到预乳化单体1；
3)将1.5份脂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵分散到80份去离子水中，再加入120份甲基丙烯酸乙酯、20份丙烯酸正丁酯、3.5份丙烯酸、3份己二醇二甲基丙烯酸酯、6份丙烯酰胺和0.3份正十二烷基硫醇，500rpm搅拌15min，得到预乳化单体2；
4)将1.5份壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、2份碳酸氢钠和100份去离子水加入聚合釜，混合均匀，升温至82℃，再加入50份预乳化单体1和10份过硫酸铵溶液，恒温反应20min；
5)将聚合釜内温度调节至85℃，再滴加剩余的预乳化单体1和23份过硫酸铵溶液，控制滴加时间为130min，加完后恒温反应40min；
6)将预乳化单体2和剩余的过硫酸铵溶液滴加进聚合釜，滴加时间控制在50min，加完后恒温反应30min；
7)将聚合釜内温度调节至70℃，再将1份有机过氧化物加20份去离子水分散后加入聚合釜，恒温反应20min；
8)将1份次硫酸氢钠甲醛加20份去离子水分散后加入聚合釜，恒温反应30min，降至室温，再加入25份AMP-95调节pH值至7～9，得到抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
实施例3：
一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液，其制备方法包括以下步骤：
1)将4份过硫酸铵分散到42份去离子水中，得到过硫酸铵溶液；
2)将5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵分散到300份去离子水中，再加入130份醋酸乙烯酯、200份丙烯酸正丁酯、5份丙烯酸、5份二丙二醇二丙烯酸酯和1份正十二烷基硫醇，500rpm搅拌15min，得到预乳化单体1；
3)将1.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵分散到80份去离子水中，再加入100份甲基丙烯酸甲酯、20份丙烯酸正丁酯、30份丙烯酸环己酯、2份丙烯酸、2份三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、10份丙烯酰胺和0.4份正十二烷基硫醇，500rpm搅拌15min，得到预乳化单体2；
4)将1.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、2份碳酸氢钠和100份去离子水加入聚合釜，混合均匀，升温至82℃，再加入50份预乳化单体1和10份过硫酸铵溶液，恒温反应20min；
5)将聚合釜内温度调节至87℃，再滴加剩余的预乳化单体1和23份过硫酸铵溶液，控制滴加时间为130min，加完后恒温反应40min；
6)将预乳化单体2和剩余的过硫酸铵溶液滴加进聚合釜，滴加时间控制在50min，加完后恒温反应30min；
7)将聚合釜内温度调节至65℃，再将1份有机过氧化物加20份去离子水分散后加入聚合釜，恒温反应20min；
8)将1份次硫酸氢钠甲醛加20份去离子水分散后加入聚合釜，恒温反应30min，降至室温，再加入30份AMP-95调节pH值至7～9，得到抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
对比例1：
参照CN 108129600A中实施例1的方法制备得到的丙烯酸乳液。
对比例2：
参照CN 108129600A中实施例2的方法制备得到的丙烯酸乳液。
对比例3：
参照CN 108129600A中实施例3的方法制备得到的丙烯酸乳液。
测试例：
分别以实施例1～3和对比例1～3的丙烯酸乳液为主要成膜物质，制备得到水性阻尼涂料1～6，具体制备步骤如下：
1)将50份丙烯酸乳液、4份成膜助剂、1.5份丙二醇、0.5份消泡剂和1.5份润湿分散剂加入分散机，搅拌分散10min；
2)将35份石英粉(325目)、20份云母粉(200目)、5份云母粉(600目)、10份滑石粉(600目)和4份硅烷偶联剂加入分散机，搅拌分散30min；
3)将0.3份增稠剂加入分散机，搅拌分散1h，出料，得到水性阻尼涂料。
在折弯成90°的马口铁片表面分别涂覆水性阻尼涂料1～6制备阴角样品，干燥后观察涂膜表面状态(见图1，上排从左至右依次为水性阻尼涂料1～3制备的阴角样品，下排从左至右依次为水性阻尼涂料4～6制备的阴角样品)，并测试阻尼涂料的综合性能，测试结果如下表所示：
表1水性阻尼涂料1～6的综合性能测试结果
Figure BDA0002048448820000061
Figure BDA0002048448820000071
Figure BDA0002048448820000081
由表1和图1可知：本发明的抗阴角开裂的丙烯酸乳液在保证有机挥发物含量和实干时间符合要求的前提下，有效地解决了阻尼涂料在实际应用中存在的阴角开裂问题。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗阴角开裂的丙烯酸乳液，其特征在于：由以下质量份的原料制备而成：
硬单体：100～240份；
丙烯酸烷基酯：180～320份；
亲水性功能单体：10～40份；
交联剂：4～16份；
乳化剂：5～15份；
碳酸氢钠：1～4份；
链转移剂：1～4份；
引发剂：1～6份；
有机过氧化物：1～2份；
还原剂：1～2份；
pH调节剂：6～40份；
水：300～600份；
所述硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、醋酸乙烯酯中的至少一种；
所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯中的至少一种；
所述亲水性功能单体为丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺中的至少一种；
所述交联剂为三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种；
所述抗阴角开裂的丙烯酸乳液的制备方法包括以下步骤：1)将1～6份引发剂分散到30～140份水中，得到引发剂溶液；2)将2～8份乳化剂分散到140～240份水中，再加入60～140份硬单体、140～200份丙烯酸烷基酯、4～10份亲水性功能单体、3～12份交联剂和0.8～3份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体1；3)将1～4份乳化剂分散到60～100份水中，再加入40～100份硬单体、20～60份丙烯酸烷基酯、6～30份亲水性功能单体、1～4份交联剂和0.2～1份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体2；4)将1～3份乳化剂、1～4份碳酸氢钠和60～140份水加入聚合釜，混合均匀，升温至78～82℃，再加入30～60份预乳化单体1和10～60份引发剂溶液，充分反应；5)将聚合釜内温度调节至82～88℃，再加入剩余的预乳化单体1和14～48份引发剂溶液，加完后恒温充分反应；
6)将预乳化单体2和12～30份引发剂溶液加入聚合釜，加完后恒温充分反应；7)将聚合釜内温度调节至65～75℃，再将1～2份有机过氧化物加6～20份水分散后加入聚合釜，
恒温充分反应；8)将1～2份还原剂加6～20份水分散后加入聚合釜，恒温充分反应，降至室温，再加入pH调节剂调节pH值至7～9，得到抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
2.根据权利要求1所述的抗阴角开裂的丙烯酸乳液，其特征在于：所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、苄基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的抗阴角开裂的丙烯酸乳液，其特征在于：所述链转移剂为正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸丁酯中的至少一种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的抗阴角开裂的丙烯酸乳液，其特征在于：所述还原剂为L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、次硫酸氢钠甲醛中的至少一种；所述pH调节剂为AMP-95。
5.权利要求1～4中任意一项所述的抗阴角开裂的丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将1～6份引发剂分散到30～140份水中，得到引发剂溶液；
2)将2～8份乳化剂分散到140～240份水中，再加入60～140份硬单体、140～200份丙烯酸烷基酯、4～10份亲水性功能单体、3～12份交联剂和0.8～3份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体1；
3)将1～4份乳化剂分散到60～100份水中，再加入40～100份硬单体、20～60份丙烯酸烷基酯、6～30份亲水性功能单体、1～4份交联剂和0.2～1份链转移剂，混合均匀，得到预乳化单体2；
4)将1～3份乳化剂、1～4份碳酸氢钠和60～140份水加入聚合釜，混合均匀，升温至78～82℃，再加入30～60份预乳化单体1和10～60份引发剂溶液，充分反应；
5)将聚合釜内温度调节至82～88℃，再加入剩余的预乳化单体1和14～48份引发剂溶液，加完后恒温充分反应；
6)将预乳化单体2和12～30份引发剂溶液加入聚合釜，加完后恒温充分反应；
7)将聚合釜内温度调节至65～75℃，再将1～2份有机过氧化物加6～20份水分散后加入聚合釜，恒温充分反应；
8)将1～2份还原剂加6～20份水分散后加入聚合釜，恒温充分反应，降至室温，再加入pH调节剂调节pH值至7～9，得到抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
6.一种水性阻尼涂料，其特征在于：添加有权利要求1～4中任意一项所述的抗阴角开裂的丙烯酸乳液。
7.根据权利要求6所述的水性阻尼涂料，其特征在于：由以下质量份的组分组成：
权利要求1～4中任意一项所述的抗阴角开裂的丙烯酸乳液：45～55份；
填料：60～80份；
消泡剂：0.3～0.7份；
润湿分散剂：1～2份；
成膜助剂：3～5份；
硅烷偶联剂：3～5份；
增稠剂：0.2～0.4份；
丙二醇：1～2份。
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