CN111690088B - 一种具备快速表干性能的涂料成膜物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本案涉及一种具备快速表干性能的涂料成膜物及其制备方法，该涂料成膜物所用原料包含成膜助剂、丙烯酸酯类单体、异氰酸酯交联剂、醇氨基化合物和去离子水，并引入自交联单体、胺类不饱和单体，利用常规的聚合手段就能制得。本发明提供的氨基水性烤漆的制备方法，其原料易得、成本低廉、操作手法简单，经济价值高；不同于传统氨基水性烤漆的制备方法，本案中引入了自交联单体以及带胺的不饱和单体，制得的漆膜初期性能较好，如耐水、硬度高，成膜后薄膜光泽丰满度好，装饰性佳；本发明制得的涂料成膜物，其表干速度较快，常温条件下能达到15分钟的快干速度，且涂料成膜物的玻璃化转变温度相对较高，稳定性好。

Description

一种具备快速表干性能的涂料成膜物及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料成膜物领域，具体地，本发明涉及一种用于氨基水性烤漆的具备快速表干性能的涂料成膜物及其制备方法。
背景技术
随着涂料产量的增加，溶剂型涂料在应用过程中逐渐暴露出许多缺点，例如排放大量的有机溶剂，不仅浪费资源，还污染了环境。随着人们环保意识的加强，水性涂料的研究日益受到人们的重视。涂料成膜物的水性化技术已经具有较为成熟的应用，涂料薄膜的化学性能以及物理性能也获得了较好的优势。
目前使用双组分聚氨酯漆、氨基烤漆以及单组分自干漆用成膜物的技术是已知的，但要求高品质如低温下快速表干、常温不烘烤条件下达到较好的初期耐水等物理性能，这对于水性涂料成膜物的要求越来越高。双组分聚氨酯水性漆可采用快干型异氰酸酯交联固化剂有效地达到这一目的，单组分自干水性漆也可以通过采用乳液法合成较大分子量的成膜物来提高干燥速度，而对于氨基水性烤漆来讲，其存在着较多的缺陷，仍然不能满足快速表干的要求，它需要较高温度的烘烤才能有效地提高干燥速度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在通过引入自交联单体来提高玻璃化温度，以及期望通过引入与异氰酸酯组分反应较快的活泼氢胺来达到使氨基水性烤漆涂料成膜物具备快速表干性能的要求，从而有效地解决上述技术难题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具备快速表干性能的涂料成膜物的制备方法，包括如下步骤：
1）在反应瓶中加入成膜助剂，升温至150-155 ℃；
2）将丙烯酸酯类单体、交联单体、胺类不饱和单体和异氰酸酯类交联剂混匀；
3）将步骤2）中的单体滴加至反应瓶中搅拌反应，滴加完毕后保温搅拌2 h；
4）降温至80 ℃，加入氨基醇化合物；
5）于1 h内滴加去离子水，滴加完毕后，搅拌分散2 h，制得涂料成膜物。
优选地，所述制备方法中各原料的质量百分比如下：
成膜助剂 6-10%；
丙烯酸酯类单体 28-33%；
自交联单体 1.5-2%；
胺类不饱和单体 8-12%；
异氰酸酯交联剂 1.5-2%；
氨基醇化合物 1.4-2.5%；
其余为去离子水。
优选地，所述制备方法中，所述成膜助剂选自S-100溶剂油、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或多种。
优选地，所述制备方法中，所述丙烯酸酯类单体为技术所熟知的所有可自由基聚合的丙烯酸酯类及其衍生单体。选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯中的一种或多种。
优选地，所述制备方法中，所述自交联单体为能够进行自交联和自由基聚合的单体。选自乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或其任意比例组合。
优选地，所述制备方法中，所述胺类不饱和单体为能够进行自由基聚合的含活泼氢胺的单体。选自甲基丙烯酸羟胺基、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、正丁氧基甲基丙烯酸酰胺、丙烯酰胺甲基丙磺酸中的一种或任意几种组合物。
优选地，所述制备方法中，所述异氰酸酯交联剂选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种。
优选地，所述制备方法中，所述氨基醇化合物选自二甲基乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二氨基-乙烷基-丙二醇、二氨基-丙醇或其组合。
一种如上任一项所述的制备方法制得的涂料成膜物。
本发明中采用自交联单体的目的在于一方面通过自交联单体可以实现成膜物在成膜过程中自交联，提高表干速度；另外一方面，自交联单体的引入可以有效地提高漆膜的性能。同时，本发明中选用带活泼氢胺的不饱和单体，是为了利用其活泼氢与异氰酸酯基团发生快速交联，交联的同时既有效地提高了成膜物的干燥速度，也提高了漆膜初期的物理性能。
本发明制得的涂料成膜物玻璃化转变温度为45-80 ℃，本案发现，玻璃化转变温度越高，漆膜的干燥速度也较快，也能获得较好的光泽和硬度，当然过高的玻璃化转变温度也会影响漆膜性能，如：减弱其成膜性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的氨基水性烤漆的制备方法，其原料易得、成本低廉、操作手法简单，经济价值高；不同于传统氨基水性烤漆的制备方法，本案中引入了自交联单体以及带胺的不饱和单体，制得的漆膜初期性能较好，如耐水、硬度高，成膜后薄膜光泽丰满度好，装饰性佳；本发明制得的涂料成膜物，其表干速度较快，常温条件下能达到15分钟的快干速度，且涂料成膜物的玻璃化转变温度相对较高，稳定性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种具备快速表干性能的涂料成膜物的制备方法，包括以下步骤：
1）在反应瓶中加入成膜助剂，升温至150-155 ℃；
2）将丙烯酸酯类单体、交联单体、胺类不饱和单体和异氰酸酯交联剂混匀；
3）将步骤2）中的单体滴加至反应瓶中搅拌反应，滴加完毕后保温搅拌2 h；
4）降温至80 ℃，加入氨基醇化合物；
5）于1 h内滴加去离子水，滴加完毕后，搅拌分散2 h，制得涂料成膜物。
实施例1：成膜助剂：S-100溶剂油4 %、乙二醇丁醚4 %；丙烯酸酯类单体：甲基丙烯酸甲酯32.2%；自交联单体：乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯1.8 %；胺类不饱和单体：丙烯酰胺8%；异氰酸酯交联剂：甲苯二异氰酸酯1.5 %；氨基醇化合物：二甲基乙醇胺1.4 %，其余为去离子水。
实施例2：成膜助剂：S-100溶剂油4 %、丙二醇丁醚4 %；丙烯酸酯类单体：甲基丙烯酸甲酯33%；自交联单体：乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯1.2 %；胺类不饱和单体：羟甲基丙烯酰胺6 %；异氰酸酯交联剂：甲苯二异氰酸酯1.5 %；氨基醇化合物：三乙醇胺2.4 %，其余为去离子水。
实施例3：成膜助剂：S-100 溶剂油4 %、丙二醇甲醚4 %；丙烯酸酯类单体：丙烯酸甲酯24%；自交联单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯3 %；胺类不饱和单体：羟甲基丙烯酰胺15 %；异氰酸酯交联剂：甲苯二异氰酸酯1.8 %；氨基醇化合物：二乙醇胺2.4 %，其余为去离子水。
实施例4：成膜助剂：S-100溶剂油4 %、异丙醇4 %；丙烯酸酯类单体：丙烯酸正丁酯28%；自交联单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯1 %；胺类不饱和单体：羟甲基丙烯酰胺10 %；异氰酸酯交联剂：甲苯二异氰酸酯1.8 %；氨基醇化合物：二氨基-乙烷基-丙二醇2.5 %，其余为去离子水。
实施例5：成膜助剂：S-100溶剂油4 %、丙二醇丁醚4 %；丙烯酸酯类单体：丙烯酸乙酯24%；自交联单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯2 %；胺类不饱和单体：羟甲基丙烯酰胺13 %；异氰酸酯交联剂：甲苯二异氰酸酯1.8 %；氨基醇化合物：三乙醇胺2.5 %，其余为去离子水。
对比实施例
对比实施例工艺同实施例工艺相同，不同的是：原料中不含自交联单体及胺类不饱和单体。
对比实施例1：成膜助剂：S-100 溶剂油4 %、乙二醇丁醚4 %；丙烯酸酯类单体：甲基丙烯酸甲酯42%；异氰酸酯交联剂：甲苯二异氰酸酯1.5 %；氨基醇化合物：二甲基乙醇胺1.4 %、其余为去离子水。
对比实施例2：成膜助剂：丙二醇丁醚6 %；丙烯酸酯类单体：甲基丙烯酸甲酯43%；异氰酸酯类交联剂：甲苯二异氰酸酯1.5 %；氨基醇化合物：二甲基乙醇胺1.4 %、其余为去离子水。
对比实施例3：成膜助剂：丙二醇丁醚7 %；丙烯酸酯类单体：丙烯酸甲酯42%；异氰酸酯类交联剂：甲苯二异氰酸酯1.5 %；氨基醇化合物：三乙醇胺2.4 %、其余为去离子水。
通过上述实施例1-5，结合表1，除实施例3本案均可以做出可快速表干涂料成膜物。实施例3实验失败，是因为在制备过程中黏度增长较快，这主要是由于自交联单体添加量较大，在后期保温过程中，自交联过程较多，从而导致黏度上升较快。其它各实施例均具有较快的干燥速度，从各实施例中对比得出实施例1性能最为突出。
表2指出了对比实施例1-3与实施例1中的实验数据对比，从表中可以发现，本发明制得的涂料成膜物较对比实施例中均具有较好的性能，尤其在表干时间上优势较为明显。
本发明制备的可快速表干用涂料成膜物有望在低温干燥条件下具有较大的应用前景。
表1
Figure 535534DEST_PATH_IMAGE002
表2
Figure 249412DEST_PATH_IMAGE004
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (4)

1.一种具备快速表干性能的涂料成膜物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照质量百分比，
1）在反应瓶中加入6-10%成膜助剂，升温至150-155 ℃；
2）将28-33%丙烯酸酯类单体、1.5-2%自交联单体、8-12%胺类不饱和单体以及1.5-2%甲苯二异氰酸酯交联剂混匀；
3）将步骤2）中的单体滴加至反应瓶中搅拌反应，滴加完毕后保温搅拌2 h；
4）降温至80 ℃，加入1.4-2.5%氨基醇化合物；
5）于1 h内滴加余量的去离子水，滴加完毕后，搅拌分散2 h，制得涂料成膜物；
其中，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸正丁酯；
所述胺类不饱和单体为羟甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺；
所述自交联单体为乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
2.根据权利要求1所述的具备快速表干性能的涂料成膜物的制备方法，其特征在于，所述成膜助剂选自S-100溶剂油、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的具备快速表干性能的涂料成膜物的制备方法，其特征在于，所述氨基醇化合物选自二甲基乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二氨基-乙烷基-丙二醇、二氨基-丙醇或其组合。
4.一种采用权利要求1-3中任一项所述的制备方法制得的涂料成膜物。
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