CN111534168A - 一种改性水性丙烯酸涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性水性丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：制备丙烯酸涂料，然后将改性添加剂与制得的丙烯酸涂料混合，制得产物I，最后将产物I后处理，最终制得改性水性丙烯酸涂料。本发明制得的改性水性丙烯酸涂料的硬度、抗冲击性能和耐水性均得到有效增强，同时其对甲醛的降解率提高，光催化降解污染物的能力也得到大幅度提高。

Description

一种改性水性丙烯酸涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料领域，具体涉及一种水性丙烯酸涂料的改性方法。
背景技术
以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为主要原料合成的树脂称丙烯酸酯树脂，由丙烯酸酯树脂为主要基料的涂料属丙烯酸酯涂料。水性丙烯酸涂料价格低廉，具有安全环保、抗老化性好、合成工艺简单等特点。它在防火、防水、防污、防腐和隔热保温等方面获得重要应用。
自20世纪80年代起，水性丙烯酸涂料投产应用，聚丙烯酸酯涂料工业化的发展速度也大大提升，随着科学技术的迅速发展，人们对丙烯酸树脂有了更深刻的认识与了解，也促进了它在涂料行业的发展与应用。迄今为止，丙烯酸树脂已经发展为类型最多，综合性能最全的一类涂料品种，它既有优越的装饰性能，又有良好的保护性能，特别是历史悠久的溶剂型丙烯酸树脂发挥着举足轻重的作用。
近年来，随着生活水平的提高，人们对居住环境的舒适度、美观度以及对空气质量的要求越来越高，因此具有环保性能的涂料越来越受到人们的欢迎，自然也成为了涂料领域的研究热点。
水性丙烯酸涂料虽然具有很多优异性能，但同时也存在一些缺陷，如耐热性差、热、冷、脆等。因此，水性丙烯酸树脂常被改性，常见的改性方法有环氧树脂改性、聚氨酯改性、硅酮改性和有机氟改性。但针对涂料在环保领域的改性则少之又少。
发明内容
基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，将改性添加剂掺入水性丙烯酸涂料中进行处理，制得改性水性丙烯酸涂料，本发明制得的改性水性丙烯酸涂料的硬度、抗冲击性能和耐水性均得到有效增强，同时其对甲醛的降解率提高，光催化降解污染物的能力也得到大幅度提高。
本发明第一方面提供了一种改性水性丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将混合物搅拌；
(2)搅拌后的混合物与水性树脂混合，制得水性丙烯酸涂料；
(3)将改性添加剂与步骤(2)制得的水性丙烯酸涂料混合，制得产物I；
(4)将产物I后处理，最终制得改性水性丙烯酸涂料。
本发明的第二方面在于提供一种本发明第一方面所述的制备方法制得的改性水性丙烯酸涂料及其应用，本发明制得的改性水性丙烯酸涂料具有较高的硬度、抗冲击性能和耐水性能，其对甲醛也具有较高的降解效率，光催化性能优良，可用作环保涂料使用。
本发明提供的制备改性丙烯酸涂料的方法及由此制得的改性丙烯酸涂料具有以下优势：
(1)本发明制得的改性水性丙烯酸涂料，具有较高的硬度、耐水性和抗冲击性能，特别是其抗冲击性能大幅度提高；
(2)本发明制得的改性水性丙烯酸涂料，对甲醛具有较高的降解效率，光催化降解污染物的性能提高；
(3)本发明通过向水性丙烯酸涂料中掺杂其它化合物，提高了改性丙烯酸涂料的环保性能，拓宽了水性丙烯酸涂料在环保领域中的应用。
附图说明
图1示出氧化亚铜不同掺杂量制得水性涂料光催化降解甲醛的紫外光催化活性图；
图2示出氧化亚铜不同掺杂量制得水性涂料的XRD谱图；
图3示出氧化亚铜不同掺杂量制得水性涂料的光致发光光谱图；
图4示出氧化亚铜不同掺杂量制得水性涂料的红外光谱图；
图5示出氧化亚铜不同掺杂量制得水性涂料的紫外-可见漫反射光谱图。
具体实施方式
下面将对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供了一种改性水性丙烯酸涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将混合物搅拌；
(2)搅拌后的混合物与水性树脂混合，制得水性丙烯酸涂料；
(3)将改性添加剂与步骤(2)制得的水性丙烯酸涂料混合，制得产物I；
(4)将产物I后处理，最终制得改性水性丙烯酸涂料。
以下对该步骤进行具体描述和说明。
步骤(1)将混合物搅拌。
在本发明步骤(1)中，所述混合物包括钛白粉、碳酸钙、消泡剂和水性分散剂。所述搅拌为机械搅拌，优选为在搅拌机中进行，更优选加入锆珠进行搅拌。
在搅拌时加入锆珠可使混合物料快速分散，不但提高混合物料的分散效率，且加入锆珠后，混合物料的分散效果更好。
所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷和高碳醇脂肪酸酯复合物，优选地，所述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物，高碳醇脂肪酸酯复合物具有价格低廉，消泡效果好、且无腐蚀性、不易燃、不挥发、性质稳定等优点，不但有效降低了制备成本，且制备过程安全，还有效提高了制备效果。
所述水性分散剂主要通过降低表面张力，很快的润湿粒子，再通过高的剪切力，形成半絮凝状的分散体。
所述水性分散剂选自季铵盐、硫酸酯盐、烷基季铵盐和有机硅氧烷等，优选为季铵盐、硫酸酯盐和烷基季铵盐，更优选为十二烷基三甲基溴化铵。
所述混合物和锆珠按照以下配比进行称量混合：基于100重量份钛白粉，
Figure BDA0002341489970000041
优选地，基于100重量份钛白粉，
Figure BDA0002341489970000042
Figure BDA0002341489970000051
更优选地，基于100重量份钛白粉，
Figure BDA0002341489970000052
将称量好的钛白粉、碳酸钙、消泡剂、水性分散剂和锆珠混合，进行搅拌研磨，所述搅拌速度为1500～2500r/min，优选为1800～2200r/min，更优选为2000r/min。
所述搅拌时间为30～90min，优选为45～75min，更优选为60min。
将搅拌研磨后产物用网纱进行过滤，得滤液；所述网纱为100～300目网纱，优选为100目网纱。
步骤(2)搅拌后的混合物与水性树脂混合，制得水性丙烯酸涂料。
在本发明中，将步骤(1)中得到的混合物滤液与水性丙烯酸树脂混合，将混合后得到的水性树脂混合物进行搅拌，所述搅拌为机械搅拌，更优选为在搅拌机中进行。
基于100重量份钛白粉，所述水性丙烯酸树脂的添加量为200～400重量份，优选为250～350重量份，更优选为300重量份。
所述搅拌时间为5～15min，优选为10min。混合后即得水性丙烯酸涂料。
步骤(3)将改性添加剂与步骤(2)制得的水性丙烯酸涂料混合，制得产物I。
在本发明中，所述改性添加剂为金属化合物，优选为金属氧化物，更优选为氧化亚铜。
氧化亚铜属于p型半导体，其禁带宽度较窄，仅为2.2eV，具有原料易得、无毒无污染、对光能利用率高等特点，因此，将其应用在水性丙烯酸涂料中，有望获得性能优良的新型光催化涂料。
在本发明步骤(3)中，为使改性添加剂在水性丙烯酸涂料中分散的更加均匀，还需向水性丙烯酸涂料中加入消泡剂，加入消泡剂的目的是为了降低表面张力，使改性添加剂更均匀的分散在水性丙烯酸涂料中，从而提高改性水性丙烯酸涂料的综合性能。
在本发明步骤(3)中，将改性添加剂与水性丙烯酸涂料混合时，还加入消泡剂。
所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷；优选地，所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、和聚二甲基硅氧烷，更优选为高碳醇脂肪酸酯复合物。高碳醇脂肪酸酯复合物具有消泡效果好、价格低廉等优点，不仅提高了消泡效果，使改性添加剂更均匀的分散在水性丙烯酸涂料中，还有效降低了制备成本。
所述改性添加剂的掺杂量为：改性添加剂占水性丙烯酸涂料的0.2％～20％，优选为0.5％～15％，更优选为1％～12％。通过向水性丙烯酸涂料中添加改性添加剂，可有效提高水性丙烯酸涂料的硬度、耐水性、抗冲击性能和光催化降解性能，但其掺杂量过高，则会造成硬度、耐水性能以及抗冲击性能的降低，使得改性水性丙烯酸涂料的综合性能下降，还会增加成本。
将改性添加剂、消泡剂和水性丙烯酸涂料混合后进行搅拌，优选的，将所述消泡剂、改性添加剂和水性丙烯酸涂料在高速分散机中搅拌混合。首先使消泡剂、改性添加剂和水性丙烯酸涂料充分混合，进而使消泡剂充分发挥其作用，其次，通过高速分散机的高速搅拌，掺杂在水性丙烯酸涂料中的改性添加剂分散更均匀。高速分散机具有强劲的离心力，将物料从径向甩入定、转子之间狭窄精密的间隙中，同时受到离心挤压、液层摩擦力撞击等综合作用力，物料被初步分散；物料在强烈的液力剪切、液层摩擦和撕裂碰撞等作用下被充分分散破碎，同时通过定子槽高速射出；分散机物料不断的从径向高速射出，在物料本身和容器壁的阻力下改变流向，与此同时转子区产生的上、下轴向抽吸力的作用，又形成上、下两股强烈的翻动紊流，物料经过数次循环，最终完成分散过程。
在本发明中，基于100g水性丙烯酸涂料，所述消泡剂的添加量为0.1～10mL，优选为0.5～5mL，更优选为2～4mL，例如3mL。
所述高速搅拌机的搅拌速度为800～2000r/min，优选为900～1500r/min，更优选为1000～1200r/min；例如1100r/min。
所述搅拌时间为15～90min，优选为20～60min；更优选为25～45min。制得产物I。
步骤(4)将产物I后处理，最终制得改性水性丙烯酸涂料。
在本发明步骤(4)中，所述后处理包括过滤。
优选地，所述过滤为用网纱进行过滤，更优选地，所述网纱目数为100～300目，例如，用100目网纱对步骤(3)中制得的产物I进行过滤。
本发明的第二方面在于提供一种本发明第一方面所述的制备方法制得的改性水性丙烯酸涂料及其应用，本发明制得的改性水性丙烯酸涂料具有优异的综合性能，其硬度可以达到2H，吸水率仅为0.94％，且抗冲击性能优异，其正面冲击高度为45cm，反面冲击高度为30cm，光催化性能高，对甲醛的催化降解率为26.9％，可用于环保领域。
本发明所具有的有益效果：
(1)本发明制得改性水性丙烯酸涂料具有较高的硬度，当添加5％的氧化亚铜时，其硬度可以达到2H；
(2)本发明制得的改性水性丙烯酸涂料耐水性能优良，掺杂10％的氧化亚铜时，其吸水率仅为0.94％；
(3)本发明制得的改性丙烯酸涂料具有优异的抗冲击性能，其正面冲击高度为45cm，反面冲击高度为30cm；
(4)通过在水性丙烯酸涂料中添加其他化合物，水性丙烯酸涂料的光催化降解性能提高，且制得的改性丙烯酸涂料对甲醛的降解率显著提高，本发明制得的改性丙烯酸光照3h对甲醛的降解效率达到26.9％。
实施例
以下通过具体实例进一步阐述本发明，这些实施例仅限于说明本发明，而不用于限制本发明范围。
实施例1水性丙烯酸涂料的制备
将100g钛白粉、50g碳酸钙放入搅拌机内，加入100g水、2g高碳醇脂肪酸酯复合物及2g十二烷基三甲基溴化铵，然后再加入100g锆珠，开动搅拌机，以2000r/min速度搅拌，研磨60min后，用100目网纱过滤，将滤液与300g水性树脂在搅拌机内搅拌10分钟，混合后即得白色水性丙烯酸涂料。
实施例2掺入1％的氧化亚铜
在200g水性丙烯酸涂料中加入2g氧化亚铜和6mL高碳醇脂肪酸酯复合物进行混合，然后用高速分散机进行搅拌，搅拌速度为1100r/min，搅拌30min，搅拌后，用100目网纱过滤，最终制得改性水性丙烯酸涂料。
实施例3掺入2％的氧化亚铜
与实施例2的制备过程相同，不同的是氧化亚铜的添加量为4g。
实施例4掺入5％的氧化亚铜
与实施例2的制备过程相同，不同的是氧化亚铜的添加量为10g。
实施例5掺入10％的氧化亚铜
与实施例2的制备过程相同，不同的是氧化亚铜的添加量为20g。
实验例
实验例1涂层附着力测试
漆膜的附着力是指漆膜与被涂物表面结合在一起的坚牢程度。这种结合力是由漆膜中聚合物的极性基团与被涂物表面的极性基相互作用而形成的。具体操作步骤为：用砂纸对马口铁板表面进行打磨，并用无水乙醇清洁打磨后的马口铁板，干燥后，将涂料喷涂于马口铁被打磨一面，喷涂后常温干燥4-5h后放入80℃烘箱干燥4h，再取出自然冷却5-6h。
漆膜附着力的测试采取划格法，具体操作方式为：用漆膜划格仪在喷涂好的马口铁板漆膜样品上划出井字划格，并且用胶带粘划出井字划格的铁板漆膜样品，观察划格处的变化。记井字格内没有漆膜脱落为0级，有少量漆膜脱落为1级，较多漆膜脱落为2级。结果如表1所示。
表1氧化亚铜改性水性丙烯酸涂料漆膜附着力变化
Figure BDA0002341489970000101
由表1可以看出，当涂料中添加氧化亚铜后，制得水性涂料的附着力均为1级，有少量漆膜脱落。
实验例2涂层硬度测试
漆膜硬度是指漆膜局部抵抗硬物压入其表面的能力，这种能力是判断漆膜软硬的指标。采用铅笔硬度法测定，具体做法为：马口铁板漆膜样品表面用2B型、B型、HB型、H型、2H型和3H型铅笔45度依次划，观察铁板漆膜样品表面状况，当漆膜表面上有明显刮痕时，则上一种铅笔型号为其硬度。结果如表2所示。
表2氧化亚铜改性水性丙烯酸涂料漆膜硬度测定结果
Figure BDA0002341489970000102
由表2可以看出，在水性丙烯酸涂料中添加Cu2O后，漆膜硬度明显增强，当Cu2O的掺杂量为2％时，漆膜硬度为HB，当Cu2O的掺杂量为5％时，漆膜硬度达到最大，为2H。
实验例3涂层吸水率测试
具体操作步骤为：用砂纸对马口铁板表面进行打磨，并用无水乙醇清洁打磨后的马口铁板，待其干燥后，将涂料喷涂于马口铁板被打磨一面，喷涂后常温干燥4-5h，然后放入80℃烘箱干燥4h，从烘箱中取出后自然冷却两天。
在进行涂层吸水率测试前，对图板封边，宽度为2-3mm，称量此时铁板质量记为m0，将涂层铁板放入玻璃容器中，加入蒸馏水至淹没铁板，24h后，取出立即用滤纸吸干板上的蒸馏水，然后称量质量记为m1。
涂层吸水率计算公式：吸水率(％)＝(m1-m0)/m0×100％。结果如表3所示。
表3氧化亚铜改性水性丙烯酸涂料漆膜吸水率测定结果
Figure BDA0002341489970000111
由表3可以看出，在水性丙烯酸涂料中掺杂Cu2O后，涂料的吸水率下降，且随着Cu2O掺杂量的增加，涂料的吸水率逐渐下降，说明在水性丙烯酸涂料中掺杂Cu2O，可有效降低水性丙烯酸涂料的吸水性。
实验例4涂层抗冲击性能测试
涂层的抗冲击性是指涂料样品抵抗冲击负荷作用的能力。涂层的抗冲击力测试方法及评定标准参见GB/T1732-1993《漆膜耐冲击测定法》。其中，反冲测试：将涂有涂料一面向下放置于冲击仪的底座上，方法如正冲测试，检查被冲击的凸出面涂层是否脱落，找到不出现脱落的最大高度记为其抗冲能力。结果如表4所示。
表4氧化亚铜改性水性丙烯酸涂料抗冲击性能测定结果
Figure BDA0002341489970000121
由表4可以看出，水性丙烯酸涂料中掺入Cu2O后，水性丙烯酸涂料的抗冲击性能(正冲和反冲)均得到有效提升，当Cu2O的掺杂量为5％时，漆膜的抗冲击性能达到最大，其正面冲击高度为45cm，反面冲击高度为30cm。
实验例5涂层接触角测试
将处理好的涂板水平放置在点滴台上，开启相应软件，调试好后缓慢旋转旋钮使得毛细管下口出现水滴，至水滴微微晃动似滴非滴动时停止，然后上升点滴台，在涂板与水滴即将接触时，缓慢上升，使涂板表面与水滴轻轻相切，待屏幕中水滴图像静止时定格图像，在图像上取水滴与涂板接触最边沿的两点和最高点，得接触角。结果如表5所示。
表5氧化亚铜改性水性丙烯酸涂料漆膜接触角测定结果
Figure BDA0002341489970000131
由表5可以看出，水性丙烯酸涂料中加入Cu2O后，涂层的接触角增大，且随着Cu2O掺杂量的增加，涂料的接触角呈逐渐增大的趋势，当Cu2O在水性丙烯酸涂料中的掺杂量为2％时，涂层的接触角为93.33°，当Cu2O在水性丙烯酸涂料中的掺杂量为5％时，涂层的接触角最大，为96.04°，这表明Cu2O的加入对涂层表面的疏水性有增强作用，进一步表明由于Cu2O的加入，涂料的疏水性得到显著提高。这是由于Cu2O具有特殊的纳米结构，能够有效的阻止水分子的入侵，从而使得涂料的耐水性得到提高。
实验例6光催化降解性能测试
(1)光催化降解实验
实验使用光化学反应仪在汞灯照射下对加入水性丙烯酸涂料的甲醛溶液进行光催化降解，以不加涂料的甲醛溶液作对比。实验开始前先配制10mg/L甲醛溶液，分别在6支石英管中加入40mL甲醛溶液，标为1、2、3、4、5、6号石英管，1号石英管不作任何处理，然后分别往剩下5支石英管中加入不同含量Cu2O的水性丙烯酸涂料50mg。实验开始时先将6支石英管置于反应箱中，开启磁力搅拌器，暗反应30min，然后从每管溶液中取5mL，调节离心机转速为14000r/min，离心两次，取上清液，待用。然后开启汞灯，每20min取溶液5mL，重复上述离心操作，每次取出上清液，待用。
(2)乙酰丙酮分光光度法测定水溶液中甲醛含量
在414nm处对甲醛与乙酰丙酮在过量铵盐中生成的黄色化合物进行分光光度测定。取光催化实验中的上清液于25mL具塞刻度管中，用水稀释至标线。加入乙酰丙酮溶液2.5mL，摇匀，置于55℃水浴中加热30min后冷却。用1cm比色皿，在波长414nm处，以水为参比调零，测得吸光度为At。
光催化实验开始之前，取未降解甲醛溶液进行上一步骤，测得初始吸光度A0。降解率计算公式为：
η＝(A0-At)/A0
结果如图1所示。图中0、1％、2％、5％和10％分别表示在水性丙烯酸涂料中不掺杂氧化亚铜、掺杂1％、2％、5％和10％的氧化亚铜。
由图1可以看出：水性丙烯酸涂料对甲醛有一定的降解能力，但降解能力较差，而在水性涂料中加入Cu2O可以增强水性涂料对甲醛的降解能力，其中，当Cu2O与水性丙烯酸涂料质量比率为2％时对甲醛降解能力最大，在该条件下，光照3h，光催化降解甲醛效率达到26.9％，说明由于Cu2O的加入，增强了水性丙烯酸涂料对甲醛的光催化降解能力，提高了涂料的环保性能。
实验例7X射线粉末衍射(XRD)表征
取少量不掺杂Cu2O的涂料、掺杂1％Cu2O的涂料、掺杂2％Cu2O的涂料、掺杂5％Cu2O的涂料、掺杂10％Cu2O的涂料样品(粉末)，采用Bruker D8 Advance型X射线衍射仪(XRD)，铜靶(Cu Kα(λ＝0.154nm))射线，Ni滤光片，工作电压40kV，电流40mA，扫描范围2θ＝10-80°，分析样品的晶相结构。结果如图2所示。图2中0、1％、2％、5％和10％分别表示在水性丙烯酸涂料中不掺杂氧化亚铜、掺杂1％、2％、5％和10％的氧化亚铜。
从图2中可以看出几组掺杂Cu2O样品在2θ为37.2°、42.6°、62.4°处有明显的衍射峰，分别对应于立方晶型Cu2O的(111)、(200)和(220)晶面(PDF#34-1354)，而没有掺杂的涂料没有衍射峰。说明加入的Cu2O没有破坏原本水性丙烯酸涂料的主要结构。我们还可以发现加入Cu2O后在37.2°的衍射峰，该峰随着加入的Cu2O含量的增大，衍射峰的强度也随之增加，说明加入的Cu2O对水性丙烯酸涂料性能有了一定程度的改性。
实验例8光致发光光谱表征
取少量不掺杂Cu2O的涂料、掺杂1％Cu2O的涂料、掺杂2％Cu2O的涂料、掺杂10％Cu2O的涂料样品(粉末)，利用荧光光谱仪测试各种催化剂样品的光致发光性能。激发波长445nm，扫描范围350-600nm。实验中，应尽可能用玻片将样品压得致密，以保持样品表面的平整，且一个样品应至少平行测试两次，保证数据的有效性。利用荧光光谱仪检测各种催化剂样品的光致发光性能。结果如图3所示。
光致发光光谱能很有效评价光催化剂中分离效率和电子迁移效果。激发光源的波长为445nm。
由图3可知，掺杂Cu2O的涂料所产生的峰强度顺序为：掺杂2％Cu2O<掺杂10％Cu2O<掺杂1％Cu2O<不掺杂Cu2O。一般认为，荧光信号越强，光催化活性就相应越低。那么由图可以得出，Cu2O与水性丙烯酸涂料质量比率为2％的样品催化活性最高。
实验例9红外光谱表征
为了进一步确定制备样品结构，对样品进行了红外光谱测量。具体操作步骤为：取少量不掺杂Cu2O的涂料、掺杂1％Cu2O的涂料、掺杂2％Cu2O的涂料、掺杂10％Cu2O的涂料样品(粉末)，分别加入少量溴化钾粉末，研磨至混合均匀，压成薄片，用傅里叶变换红外光谱仪对催化剂进行红外光谱表征。图4中0、1％、2％和10％分别表示在水性丙烯酸涂料中不掺杂氧化亚铜、掺杂1％、2％和10％的氧化亚铜。
从图4中我们可以看出，加入Cu2O的涂料和不加入Cu2O的涂料的化学结构一致，只是峰的强度不同，波数在1416cm-1、1750cm-1处峰为C-H弯曲振动峰，波数为3300-3000cm-1处有一宽吸收峰，为羟基特征吸收峰。从图中我们可以看出加入Cu2O的水性涂料和未加入Cu2O的水性涂料的红外光谱吸收峰的位置基本一致，只是吸收峰强度略有不同，说明加入Cu2O和未加入Cu2O的水性涂料的结构应该基本相同，而且加入的Cu2O对水性涂料有了一定程度影响。
实验例10紫外-可见漫反射表征
取少量不掺杂Cu2O的涂料、掺杂1％Cu2O的涂料、掺杂2％Cu2O的涂料、掺杂5％Cu2O的涂料、掺杂10％Cu2O的涂料样品(粉末)，利用紫外-可见漫反射光谱仪对各催化剂样品进行表征，测试波长200-800nm。图5中0、1％、2％、5％和10％分别表示在水性丙烯酸涂料中不掺杂氧化亚铜、掺杂1％、2％、5％和10％的氧化亚铜。
从图5中可以看出，未加入Cu2O和加入Cu2O的水性涂料都在300nm-650nm处有较强的紫外吸收，且掺杂Cu2O的涂料吸收峰特征也基本相同，进一步说明加入的Cu2O没有破坏涂料的基本结构。从图5还可以看出，加入的Cu2O可以提高水性涂料对紫外光的吸收，且随着加入Cu2O含量的增加，水性涂料对紫外光的吸收呈现逐渐增强的趋势，说明加入Cu2O可以增强涂料对光的吸收能力。同时通过图5还可以发现，与没有加入Cu2O的涂料的紫外光谱相比，加入了Cu2O的涂料的紫外及可见光谱发生了红移，且随着加入Cu2O含量的增加，水性涂料对紫外及可见光谱发生红移增强，说明涂料对光的吸收范围更宽了，光催化性能得到了增强。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种改性水性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将混合物搅拌；
(2)搅拌后的混合物与水性树脂混合，制得水性丙烯酸涂料；
(3)将改性添加剂与步骤(2)制得的水性丙烯酸涂料混合，制得产物I；
(4)将产物I后处理，最终制得改性水性丙烯酸涂料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，
所述混合物包括钛白粉、碳酸钙、消泡剂和水性分散剂；
所述搅拌为机械搅拌，优选为在搅拌机中进行，更优选加入锆珠进行搅拌。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，
所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷和高碳醇脂肪酸酯复合物，优选地，所述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物；
所述水性分散剂选自季铵盐、硫酸酯盐、烷基季铵盐和有机硅氧烷等。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤在(1)中，
所述混合物和锆珠按照以下配比进行称量混合：基于100重量份钛白粉，
Figure FDA0002341489960000011
Figure FDA0002341489960000021
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，
所述搅拌速度为1500～2500r/min，优选为1800～2200r/min；
所述搅拌时间为30～90min，优选为45～75min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，
将步骤(1)中搅拌后的混合物与水性丙烯酸树脂混合，将混合后得到的水性树脂混合物进行搅拌，所述搅拌为机械搅拌，更有选为在搅拌机中进行；
基于100重量份钛白粉，所述水性丙烯酸树脂的添加量为200～400重量份，优选为250～350重量份。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，
所述改性添加剂为金属化合物，优选为金属氧化物，更优选为氧化亚铜；
所述改性添加剂的掺杂量为：改性添加剂占水性丙烯酸涂料的0.2％～20％，优选为0.5％～15％，更优选为0.1％～12％。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，
将改性添加剂和水性丙烯酸涂料加入高速分散机中进行搅拌；
将改性添加剂与水性丙烯酸涂料混合时，还加入消泡剂；
所述高速搅拌机的搅拌速度为800～2000r/min，优选为900～1500r/min，更优选为1000～1200r/min；
所述搅拌时间为15～90min，优选为20～60min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，
所述后处理包括过滤，优选地，所述过滤为用网纱进行过滤，更优选地，所述网纱目数为100～300目。
10.根据权利要求1至9之一所述的制备方法制得改性水性丙烯酸涂料及其应用，其特征在于，
所述改性水性丙烯酸涂料具有优异的综合性能，其催化降解甲醛的效率为26.9％，光催化性能高，用于环保领域。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107033694A (zh) * 2017-04-27 2017-08-11 雅士利涂料（苏州）有限公司 一种吸附型环保内墙涂层材料及其制备方法
CN107384100A (zh) * 2017-09-21 2017-11-24 苏州振振好新型建材科技有限公司 一种杀菌耐腐蚀硅丙乳胶漆
CN107964338A (zh) * 2017-12-29 2018-04-27 安徽科邦树脂科技有限公司 一种防污型水性涂料合成方法
CN109836943A (zh) * 2017-11-24 2019-06-04 阜阳师范学院 高硬度水性丙烯酸酯/氨基烤漆及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107033694A (zh) * 2017-04-27 2017-08-11 雅士利涂料（苏州）有限公司 一种吸附型环保内墙涂层材料及其制备方法
CN107384100A (zh) * 2017-09-21 2017-11-24 苏州振振好新型建材科技有限公司 一种杀菌耐腐蚀硅丙乳胶漆
CN109836943A (zh) * 2017-11-24 2019-06-04 阜阳师范学院 高硬度水性丙烯酸酯/氨基烤漆及其制备方法
CN107964338A (zh) * 2017-12-29 2018-04-27 安徽科邦树脂科技有限公司 一种防污型水性涂料合成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何地平等: "《无机化学实验手册》", 31 August 2018, 陕西师范大学出版总社 *

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