CN112662247A - 一种高韧性水性丙烯酸涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及涂料领域，具体公开了一种高韧性水性丙烯酸涂料，高韧性水性丙烯酸涂料由包含以下重量份的原料制成：30‑50份高韧性水性丙烯酸树脂、10‑30份水性氨基树脂、25‑35份颜填料、20‑30份去离子水、25‑35份二甘醇、20‑40份乙二醇丁醚、10‑30份助剂、高韧性丙烯酸树脂为以水性丙烯酸乳液为原料，在乳液聚合过程中添加水性弹性体为增韧改性剂制备而成；本申请的高韧性水性丙烯酸涂料可用于建筑装饰、家居装饰等装饰领域，其具有韧性性能优异、且固化后不易开裂的优点；另外，本申请的制备方法具有操作简便，适用范围广的优点。

Description

一种高韧性水性丙烯酸涂料及其制备方法

技术领域

本申请涉及涂料领域，更具体地说，它涉及一种高韧性水性丙烯酸涂料及其制备方法。

背景技术

本发明涉及到一种高韧性水性丙烯酸涂料及其制备方法，随着社会对于环保的要求日趋严格，水性涂料已经成为涂料在部分行业领域的发展趋势。丙烯酸树脂因其具有良好的透明性、耐光性、耐热性、耐化学品性，高性价比等特点，同时合成水性丙烯酸树脂所需的单体种类丰富，合成的丙烯酸树脂类型多样，性能各异，使得水性丙烯酸防腐涂料在汽车、轻工业、建筑、纺织、木制品等领域广泛应用。

针对上述相关技术，发明人认为水性丙烯酸涂料因其优点得以迅速发展，但本身也存在不可消除的缺陷，由于树脂成膜干燥时间长，漆膜存在热粘冷脆、抗回粘性差，即韧性较差，导致使用寿命较短的缺陷。

发明内容

为了延长水性丙烯酸涂料在固化后的使用寿命，第一方面，本申请提供一种高韧性水性丙烯酸涂料，采用如下的技术方案：

一种高韧性水性丙烯酸涂料，所述高韧性水性丙烯酸涂料由包含以下重量份的原料制成：30-50份高韧性水性丙烯酸树脂、10-30份水性氨基树脂、25-35份颜填料、20-30份去离子水、25-35份二甘醇、20-40份乙二醇丁醚、10-30份助剂；所述高韧性丙烯酸树脂为以水性丙烯酸乳液为原料，在乳液聚合过程中添加水性弹性体为增韧改性剂制备而成。

通过采用上述技术方案，本申请在水性丙烯酸树脂乳液聚合过程中添加水性弹性体，水性弹性体具有高弹性，高韧性且耐候性优异的特点，通过分散于水性丙烯酸乳液中对水性丙烯酸进行改性，经乳液共聚，形成相互缠结的复相结构，使得水性弹性体在水性丙烯酸乳液中的分散性能大大提高，因此水性丙烯酸乳液与水性弹性体复合效果优异，进而使得涂料机体的韧性、弹性等机械性能有效提高，减少了固化后破裂的可能性；并且由于水性弹性体绿色环保，使用安全，性能可控的特点，使得涂料在使用过程中被赋予上述性能，涂料应用范围显著提高。

优选的，所述增韧改性剂还包括用于分散所述水性弹性体的凝胶液。

通过采用上述技术方案，本申请在乳液聚合中添加了凝胶液，其目的在于通过凝胶液与水性弹性体的交联改性，一方面由于水性丙烯酸乳液能使凝胶液有效分散，将水性弹性体通过凝胶液的负载和分散作用，提高水性弹性体在水性丙烯酸乳液中的分散程度，从而改善水性弹性体材料在水性丙烯酸乳液中的分散均匀性能，以提高涂料的韧性；另一方面，作为负载基质的凝胶液，在涂料干燥过程中易发生蒸发诱导定向自组装效应，进而在涂料中定向排列，进而与涂料更好的结合，改善涂料的韧性。

优选的，所述水性弹性体采用以下方法制成：（1）先取二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、1，6-己二醇以及二月桂酸二丁基锡置于四口烧瓶中，通氮气保护下，于60-80℃下保温反应2-4h后，再向四口烧瓶中加入丙酮共同反应2-4h，得混合液；（2）向混合液中滴加三乙胺并继续搅拌20-30min后，再向混合液中滴加丙酮，在1500-2500r/min的转速下，滴加去离子水，在55-85℃下保温1h，进行减压蒸馏后，得到水性弹性体。

通过采用上述技术方案，本申请采用的是二元醇低聚物与甲苯二异氰酸酯在1，6-己二醇和二月桂酸二丁基锡的作用下，形成预聚体，溶解于丙酮中并被三乙胺中和，最后通过相转移乳化在水中，得到水性弹性体。由于水性弹性体可分散于涂料中，通过弹性体的锚固特性，从而使得涂料与被涂覆物紧密结合，改善涂料在固化过程中开裂的情况。

优选的，所述凝胶液采用以下方法制成：（1）先取微晶纤维素和硫酸溶液置于锥形瓶中，搅拌分散得分散溶液；（2）将分散溶液升温加热至40-50℃后保温，取出分散液中的沉淀物，向沉淀物中加入去离子水，在3000-5000r/min的转速下离心3-8min，反复离心3次分离得固体离心产物；（3）将固体离心产物放入透析袋中透析至pH=7后，得透析产物，将透析产物在60-100MPa的均质压力下中进行均质处理，循环5次，得纤维素纳米胶体；（4）取纤维素纳米胶体与正硅酸乙酯分散于无水乙醇中，搅拌得分散液；（5）将分散液升温加热至60-70℃后保温并搅拌1-3h，再加入氨水调节pH=9后，升温加热至70-90℃，继续搅拌，即得凝胶液。

通过采用上述技术方案，由于本申请采用微晶纤维素与硫酸溶液制得纤维素纳米胶体，并通过纤维素纳米胶体与正硅酸乙酯反应进而形成纤维素纳米胶体/二氧化硅复合凝胶液，既有效改善了无机纳米粒子在水性丙烯酸中的分散效果较差且较易团聚的问题，使二氧化硅均匀分散在凝胶液中，又能通过纳米二氧化硅溶胶可对水性丙烯酸进行改性，通过纳米二氧化硅凝胶液具有的三维网状结构，对水性丙烯酸涂料的结构加以改性，进一步提高水性丙烯酸涂料的韧性。

优选的，所述增韧改性剂采用以下方法制成：（1）先取凝胶液和水性弹性体，置于三口烧瓶中搅拌分散，得凝胶溶液；（2）将凝胶溶液升温加热至60-80℃，搅拌1-3h后降至常温，再向凝胶溶液中加入三乙胺与去离子水进行乳化处理，得乳化液；（3）在8000-1000r/min的转速下剪切30min，即可得到增韧改性剂。

通过采用上述技术方案，由于本申请采用水性弹性体与凝胶液材料，其目的在于通过凝胶液中的二氧化硅对水性弹性体进行改性，使得水性弹性体与凝胶液复合成高韧性的复合结构，进而改善两种材料在涂料中分散性能不佳且对涂料韧性的改善情况不佳的问题，通过凝胶液的三维网状结构以及水性弹性体的锚固特性，可有效提高涂料的韧性，进而使得涂料不易因固化而开裂，延长涂料的使用寿命。

优选的，所述高韧性水性丙烯酸树脂采用以下方法制成：（1）先取正丁醇置于四口烧瓶中并升温加热至80-120℃时，通氮气保护，向四口烧瓶中连续滴加水性丙烯酸乳液、增韧改性剂与分散剂的混合溶液，再滴加过氧化苯甲酰，并在80-120℃保温1.5-2h；（2）降温至60-100℃，抽出四口烧瓶中部分正丁醇后，再向四口烧瓶中加入三乙胺与去离子水，搅拌分散，调节pH=7后，得高韧性水性丙烯酸树脂。

通过采用上述技术方案，采用增韧改性剂与水性丙烯酸乳液在溶剂正丁醇中发生乳液聚合，增韧改性剂对水性丙烯酸进行改性，得到高韧性水性丙烯酸，通过乳液聚合即可得到成膜性能优异的水性丙烯酸树脂，进而得到韧性较高且成膜性能优异的水性丙烯酸树脂，进而降低涂料在固化过程中开裂的可能性。

第二方面，本申请提供一种高韧性水性丙烯酸涂料的制备方法，采用如下的技术方案：S1、按配方，先将一半的高韧性水性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、乙二醇丁醚和一半的助剂、去离子水和颜填料依次加入高速分散机中，在高速搅拌下预分散，得分散乳液；S2、将分散乳液转移至卧式磨砂机中进行砂磨处理后，在依次加入剩余一半的高韧性水性丙烯酸树脂、去离子水以及剩余一半的助剂进行配漆，得配漆产物；S3、将配漆产物进行过滤、罐装，最终得到高韧性水性丙烯酸涂料。

通过采用上述技术方案，由于本申请将原料分批加入，一部分先进行预分散并进行砂磨处理，进而使得各组分分散均匀且粒径均一，加入剩余一部分原料，降低过量的高韧性水性丙烯酸树脂与水性氨基树脂出现团聚的可能性影响乳化，从而使得制备的涂料结构均一稳定，提高涂料的韧性及其机械性能。

优选的，步骤S1中的高速搅拌的速率为4000-6000r/min。

通过采用上述技术方案，由于本申请采用分散机进行分散处理，使得预先进行分散的原料可均匀分散于溶剂中，高韧性水性丙烯酸在分散均一，提高涂料的韧性等机械性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用了在水性丙烯酸乳液发生乳液聚合的过程中添加包括水性弹性体的增韧改性剂，水性弹性体可分散于水性丙烯酸乳液中并对水性丙烯酸进行改性，形成复合结构，通过复合改善了水性丙烯酸韧性较差的问题，获得了水性丙烯酸涂料在固化过程中不易开裂，延长水性丙烯酸涂料使用寿命的效果。

2、本申请中优选采用在水性丙烯酸乳液中添加包括凝胶液的增韧改性剂，凝胶液为纤维素纳米胶体/二氧化硅复合凝胶液，通过复合，使得二氧化硅可均匀分散在纳米胶体中，不易发生团聚，并通过二氧化硅对水性弹性体进行改性得到复合结构，由于增韧改性剂中的材料形成了复合结构，获得了增韧改性剂在水性丙烯酸乳液中的分散性能显著提升，即水性丙烯酸涂料的韧性显著增强的效果。

3、本申请的方法，通过将分批加入，先对一部分进行与分散并进行砂磨处理，使得各组分在溶剂中分散均匀且粒径大小均一后，再加入剩余的原料，进而降低过量水性丙烯酸树脂与水性氨基树脂发生团聚，因此获得了制备的涂料结构均一稳定，且有效改善涂料的韧性及其机械性能的效果。

具体实施方式

本申请实施例中，所用的仪器设备和原料辅料如下所示，但不以此为限：

机器：磨砂机为卧式磨砂机、分散机为YCT225-48型高速分散机，高压均质机(AH100D，美国ATS工业系统有限公司)

药品：水性丙烯酸乳液包括北京科之信乳胶有限公司的KX-2000型水性丙烯酸乳液；佛山盛创达化工有限公司的FL-715型水性丙烯酸乳液；佛山盛创达化工有限公司的A-45型水性丙烯酸乳液；二元醇低聚物为：聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇在110-120℃，真空度为0.09MPa下脱水3h后的产物；苏州青天新材料有限公司的AA-9077型水性氨树脂；颜填料包括填料和颜料；填料为：碳酸钙、滑石粉、硅藻土、超细二氧化硅的混合物；颜料为：立德粉、钛白粉、铁红粉等；助剂包括按质量比为1：2：1.5配伍的湿润分散剂、流平剂、缓蚀剂；武汉卡布达化工有限公司的液体聚N-乙烯基己内酰胺；江苏久泰生物科技有限公司的食品级海藻酸钠。

实施例

实施例1

分别称量2g微晶纤维素、45mL质量分数为64%的硫酸溶液，置于锥形瓶中搅拌分散得分散溶液，升温加热至40℃后保持2h取出沉淀物，向沉淀物中加入30mL去离子水后，在3000r/min的转速下离心3min，反复离心3次分离得固体离心产物，将固体离心产物放入透析袋中透析至pH=7后，得透析产物；将透析产物在60MPa的均质压力下均质处理，循环次数为5次，得纤维素纳米胶体。

将80g纤维素纳米胶体、25mL无水乙醇和70mL正硅酸乙酯依次加入三口烧瓶中，搅拌分散得分散液；将分散液升温加热至60℃保温并搅拌2h，再加入摩尔比为20%的氨水调节pH=9后，升温加热至70℃，继续搅拌，即得凝胶液。

分别称量30g二元醇低聚物、20mL甲苯二异氰酸酯、8mL1，6-己二醇以及0.02mL二月桂酸二丁基锡、2mL二羟甲基丙酸、0.4mLN-甲基吡咯烷酮、20mL溶剂丙酮、10mL降粘丙酮、1mL三乙胺以及20mL份去离子水；先取二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、1，6-己二醇以及二月桂酸二丁基锡加入四口烧瓶中，通氮气保护下，于60℃保温反应2h，再取溶剂丙酮加入四口烧瓶中共同反应2h，得混合液；向混合液中滴加三乙胺并继续搅拌20min后，再向四口烧瓶中滴加降粘丙酮，在1500r/min的转速下，滴加去离子水，在55℃下保温1h，进行减压蒸馏后出料，得到水性弹性体。

分别称取0.1g凝胶液、10g水性弹性体、1mL乙二胺与10mL去离子水，先取凝胶液和水性弹性体加入三口烧瓶中，得凝胶溶液；将凝胶溶液升温加热至60℃，搅拌1h后降至常温，向凝胶溶液中加入三乙胺与去离子水乳化处理，常温下8000r/min的转速下剪切30min，得凝胶液/水性弹性体复合乳液即增韧改性剂。

在四口烧瓶中，加入10mL的正丁醇，升温加热至80℃时，通氮气保护，连续滴加30mL的水性丙烯酸乳液、10mL的增韧改性剂与0.5mL的分散剂的混合溶液，控制混合溶液在2h内滴加完成，再滴加0.5mL的过氧化苯甲酰，在80℃保温1.5h。待温度降至60℃，抽出10mL正丁醇，加入2mL的三乙胺和10mL的去离子水，搅拌分散30min，调节pH=7后，得高韧性水性丙烯酸树脂；所述分散剂为BYK996湿润分散剂。

分别称取30mL高韧性水性丙烯酸树脂、10mL水性氨基树脂、25g颜填料、20mL去离子水、25mL二甘醇、20mL乙二醇丁醚、10mL助剂，将上述材料混合并加入高速分散机中进行预分散后，得分散乳液；将分散乳液转移至卧式磨砂机进行研磨后，再次加入高韧性水性丙烯酸树脂、去离子水与助剂进行配漆，得配漆产物；将配漆产物进行过滤、罐装，最终得高韧性水性丙烯酸涂料。

实施例2

分别称量5g微晶纤维素、49mL质量分数为64%的硫酸溶液，置于锥形瓶中搅拌分散得分散液，升温加热至45℃后保持3h取出沉淀物，向沉淀物中加入40mL去离子水后，在4000r/min的转速下离心5min，反复离心3次分离得固体离心产物，将固体离心产物放入透析袋中透析至pH=7后，得透析产物；将透析产物在80MPa的均质压力下均质处理，循环次数为5次，得纤维素纳米胶体。

将96g纤维素纳米胶体、27mL无水乙醇和82mL正硅酸乙酯依次加入三口烧瓶中，搅拌分散得分散液；将分散液升温加热至65℃保温并搅拌3h，再加入摩尔比为20%的氨水调节pH=9后，升温加热至80℃，继续搅拌，即得凝胶液。

分别称量50g二元醇低聚物、30mL甲苯二异氰酸酯、9mL1，6-己二醇以及0.06mL二月桂酸二丁基锡、2.5mL二羟甲基丙酸、1.2mLN-甲基吡咯烷酮、30mL溶剂丙酮、16mL降粘丙酮、1.6mL三乙胺以及30mL去离子水；先取二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、1，6-己二醇以及二月桂酸二丁基锡加入四口烧瓶中，通氮气保护下，于70℃保温反应3h，再取溶剂丙酮加入四口烧瓶中共同反应3h，得混合液；向混合液中滴加三乙胺并继续搅拌25min后，再向四口烧瓶中滴加降粘丙酮，在2000r/min的转速下，滴加去离子水，在75℃下保温1h，进行减压蒸馏后出料，得到水性弹性体。

分别称取0.5g凝胶液、35g水性弹性体、2mL乙二胺与20mL去离子水，先取凝胶液和水性弹性体加入三口烧瓶中，得凝胶溶液；将凝胶溶液升温加热至70℃，搅拌2h后降至常温，向凝胶溶液中加入三乙胺与去离子水乳化处理，常温下9000r/min的转速下剪切30min，得凝胶液/水性弹性体复合乳液即增韧改性剂。

在四口烧瓶中，加入20mL的正丁醇，升温加热至100℃时，通氮气保护，连续滴加40mL的FL-715型水性丙烯酸乳液、15mL的增韧改性剂与0.8mL的分散剂的混合溶液，控制混合溶液在3h内滴加完成，再滴加0.8mL的过氧化苯甲酰，在100℃保温1.7h。待温度降至80℃，抽出15mL正丁醇，加入4mL的三乙胺和18mL的去离子水，搅拌分散30min，调节pH=7后，得高韧性水性丙烯酸树脂；所述分散剂为BYK996湿润分散剂。

分别称取40mL高韧性水性丙烯酸树脂、20mL水性氨基树脂、28g颜填料、24mL去离子水、30mL二甘醇、30mL乙二醇丁醚、20mL助剂，将上述材料混合并加入高速分散机中进行预分散后，得分散乳液；将分散乳液转移至卧式磨砂机进行研磨后，再次加入高韧性水性丙烯酸树脂、去离子水与助剂进行配漆，得配漆产物；将配漆产物进行过滤、罐装，最终得高韧性水性丙烯酸涂料。

实施例3

分别称量10g微晶纤维素、55mL质量分数为64%的硫酸溶液，置于锥形瓶中搅拌分散得分散液，升温加热至50℃后保持2h取出沉淀物，向沉淀物中加入50mL去离子水后，在5000r/min的转速下离心5min，反复离心3次分离得固体离心产物，将固体离心产物放入透析袋中透析至pH=7后，得透析产物；将透析产物在100MPa的均质压力下均质处理，循环次数为5次，得纤维素纳米胶体。

将100g纤维素纳米胶体、30mL无水乙醇和90mL正硅酸乙酯依次加入三口烧瓶中，搅拌分散得分散液；将分散液升温加热至70℃保温并搅拌4h，再加入摩尔比为20%的氨水调节pH=9后，升温加热至90℃，继续搅拌，即得凝胶液。

分别称量70g二元醇低聚物、40mL甲苯二异氰酸酯、10mL1，6-己二醇以及0.1mL二月桂酸二丁基锡、3mL二羟甲基丙酸、1.8mLN-甲基吡咯烷酮，40mL溶剂丙酮、20mL降粘丙酮、2mL三乙胺以及40mL去离子水；先取二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、1，6-己二醇以及二月桂酸二丁基锡加入四口烧瓶中，通氮气保护下，于80℃保温反应4h，再取溶剂丙酮加入四口烧瓶中共同反应4h，得混合液；向混合液中滴加三乙胺并继续搅拌30min后，再向四口烧瓶中滴加降粘丙酮，在2500r/min的转速下，滴加去离子水，在85℃下保温1h，进行减压蒸馏后出料，得到水性弹性体。

分别称取0.9g凝胶液、45g水性弹性体、3mL乙二胺与30mL去离子水，先取凝胶液和水性弹性体加入三口烧瓶中，得凝胶溶液；将凝胶溶液升温加热至80℃，搅拌3h后降至常温，向凝胶溶液中加入三乙胺与去离子水乳化处理，常温下10000r/min的转速下剪切30min，得凝胶液/水性弹性体复合乳液即增韧改性剂。

在四口烧瓶中，加入30mL的正丁醇，升温加热至100℃时，通氮气保护，连续滴加50mL的A-45型水性丙烯酸乳液、20mL的增韧改性剂与1mL的分散剂的混合溶液，控制混合溶液在4h内滴加完成，再滴加1mL的过氧化苯甲酰，在120℃保温2h。待温度降至100℃，抽出20mL正丁醇，加入5mL的三乙胺和20mL的去离子水，搅拌分散30min，调节pH=7后，得高韧性水性丙烯酸树脂；所述分散剂为BYK996湿润分散剂。

分别称取50mL高韧性水性丙烯酸树脂、30mL水性氨基树脂、35g颜填料、30mL去离子水、35mL二甘醇、40mL乙二醇丁醚、30mL助剂，将上述材料混合并加入高速分散机中进行预分散后，得分散乳液；将分散乳液转移至卧式磨砂机进行研磨后，再次加入高韧性水性丙烯酸树脂、去离子水与助剂进行配漆，得配漆产物；将配漆产物进行过滤、罐装，最终得高韧性水性丙烯酸涂料。

实施例4

实施例4中采用未添加凝胶液制备增韧改性剂，以代替实施例1中的增韧改性剂，其余条件和组分比例均与实施例1中相同。

实施例5

实施例5中采用将水性弹性体分散至市售海藻酸钠制得的凝胶液中制备增韧改性剂，以代替实施例1中的纤维素纳米晶体/二氧化硅复合凝胶液，其余条件和组分比例均与实施例1中相同。

实施例6

实施例6中采用将水性弹性体分散至市售聚N-乙烯基己内酰胺水凝胶中制备增韧改性剂，以代替实施例1中的纤维素纳米晶体/二氧化硅复合凝胶液，其余条件和组分比例均与实施例1中相同。

实施例7

实施例7中采用将水性弹性体分散至市售石墨烯基水凝胶中制备增韧改性剂，以代替实施例1中的纤维素纳米晶体/二氧化硅复合凝胶液，其余条件和组分比例均与实施例1中相同

性能检测试验

分别对实施例1-7进行性能测试，将实施例1-7制备的涂料涂覆并固化成涂层，具体测试制备的高韧性水性丙烯酸涂料的红外光谱分析、韧性、硬度、耐化学试剂性能和附着性。

检测方法/试验方法

（1）外观检测：采用目测的方法，通过与标准样板对比观察涂膜表面有无缺陷现象。

（2）韧性：依照GB/T1731-1993《漆膜柔韧性测定法》对漆膜进行柔韧性能的测定。

（3）硬度：采用铅笔硬度法测定，按GB/T6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》中手动法测定。

（4）耐化学试剂：按GB/T1763-89(漆膜耐化学试剂性测定法）中的规定，具体操作即将三块样板放入温度为25℃±1℃的介质中，并使每块试板长度的2/3浸泡在介质中，观察涂膜有无变色、失光、起泡、斑点以及脱落等现象。

（5）附着性：采用划格试验法，按GB/T9286-1998《漆膜附着力测定法》中划格试验法进行测定。

表1性能检测表

参考表1的性能检测对比可以发现：

将实施例1-3进行性能对比，说明实施例2中的柔韧性最佳，这是由于实施例2中的添加的物料的比例较为适中，说明本申请技术方案是可以实施的。

将实施例1和实施例4进行性能对比，由于实施例4中采用未添加凝胶液制备增韧改性剂，以代替实施例1中的增韧改性剂，其外观、柔韧性及耐化学试剂性能有所下降，说明了本申请采用添加凝胶液制备增韧改性剂，提高了涂料的柔韧性以及耐化学试剂性能，同时使得漆膜外观光滑，这是由于水性弹性体在凝胶液中分散，进而对水性丙烯酸乳液进行改性，使得水性弹性体在水性丙烯酸乳液中的分散程度大大提高，进而改善了涂料的柔韧性以及耐化学性能。

将实施例1和实施例5进行性能对比，由于实施例5中采用将水性弹性体分散在市售海藻酸钠凝胶液中制备增韧改性剂，以代替实施例1中的增韧改性剂，其外观、柔韧性以及耐化学试剂性能有所下降，说明了本申请采用添加凝胶液制备增韧改性剂，提高了涂料的柔韧性以及耐化学试剂性能，同时使得漆膜外观光滑，这是由于性弹性体在凝胶液中分散的效果较水性弹性体在海藻酸钠凝胶液中分散的效果优异，且可对水性丙烯酸乳液进行改性，使得水性弹性体在水性丙烯酸乳液中的分散程度大大提高，进而改善了涂料的外观、柔韧性以及耐化学性能。

将实施例1和实施例6进行性能对比，由于实施例6中采用将水性弹性体分散在市售聚N-乙烯基己内酰胺水凝胶中制备增韧改性剂，以代替实施例1中的增韧改性剂，其外观、柔韧性、附着力及耐化学试剂性能有所下降，这是由于水性弹性体在凝胶液中分散的效果较水性弹性体在聚N-乙烯基己内酰胺水凝胶中分散的效果优异，且可对水性丙烯酸乳液进行改性，使得水性弹性体在水性丙烯酸乳液中的分散程度大大提高，进而改善了涂料的外观、柔韧性、以及耐化学性能。

将实施例1和实施例7进行性能对比，由于实施例7中采用将水性弹性体分散在石墨烯基水凝胶中制备增韧改性剂，以代替实施例1中的增韧改性剂，其外观、柔韧性、附着力及耐化学试剂性能有所下降，这是由于性弹性体在凝胶液中分散的效果较水性弹性体在石墨烯水凝胶中分散的效果优异，且可对水性丙烯酸乳液进行改性，使得水性弹性体在水性丙烯酸乳液中的分散程度大大提高，进而改善了涂料的外观、柔韧性、以及耐化学性能。

对比例

对比例1-3

对比例1-3中采用仅添加凝胶液制备增韧改性剂，以代替实施例1-3中的增韧改性剂，其余条件和组分比例均与实施例1-3中相同。

对比例4-6

对比例4-6中采用添加氯磺化聚乙烯弹性体制备韧性改性剂，以代替实施例1-3中的增韧改性剂，其余条件和组分比例均与实施例1-3中相同。

对比例7-9

对比例7-9中采用添加丁苯橡胶体制备增韧改性剂，以代替实施例1-3中的增韧改性剂，其余条件和组分比例均与实施例1-3中相同。

对比例10-12

对比例10-12中采用添加有机硅水性弹性体制备增韧改性剂，以代替实施例1-3中的增韧改性剂，其余条件和组分比例均与实施例1-3中相同。

对比例13-15

对比例13-15中采用在制备增韧改性剂的过程中，先添加凝胶液与水性丙烯酸乳液聚合，再添加水性弹性体制备水性丙烯酸树脂，以代替实施例1-3中的高韧性水性丙烯酸树脂，其余条件和组分比例均与实施例1-3中相同。

对比例16-18

对比例16-18中采用在制备增韧改性剂的过程中，先添加水性弹性体与水性丙烯酸乳液聚合，再添加凝胶液制备水性丙烯酸树脂，以代替实施例1-3中的高韧性水性丙烯酸树脂，其余条件和组分比例均与实施例1-3中相同。

性能检测试验

分别对实施例1-7进行性能测试，将实施例1-7制备的涂料涂覆并固化成涂层，具体测试制备的高韧性水性丙烯酸涂料的红外光谱分析、韧性、硬度、耐化学试剂性能和附着性。

检测方法/试验方法

（1）外观检测：采用目测的方法，通过与标准样板对比观察涂膜表面有无缺陷现象。

（2）韧性：依照GB/T1731-1993《漆膜柔韧性测定法》对漆膜进行柔韧性能的测定。

（3）硬度：采用铅笔硬度法测定，按GB/T6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》中手动法测定。

（4）耐化学试剂：按GB/T1763-89(漆膜耐化学试剂性测定法）中的规定，具体操作即将三块样板放入温度为25℃±1℃的介质中，并使每块试板长度的2/3浸泡在介质中，观察涂膜有无变色、失光、起泡、斑点以及脱落等现象。

（5）附着性：采用划格试验法，按GB/T9286-1998《漆膜附着力测定法》中划格试验法进行测定。

表2性能检测表

参考表2的性能检测对比发现：

结合实施例1-3、对比例1-3并结合实施例4可以看出，由于对比例1-3中采用凝胶液制备增韧改性剂，以代替实施例1-3中的增韧改性剂，通过凝胶液对水性丙烯酸乳液进行改性，在实际使用时达不到实施例1-3中的凝胶液与水性弹性体的有效复合体系，因此其韧性和耐化学试剂性能显著下降。由于对比例1-3中采用仅添加凝胶液制备增韧改性剂，以代替实施例4中的仅添加弹性体制备增韧改性剂，二者均为分散至水性丙烯酸乳液中并对其进行改性，实施例4中制得的水性丙烯酸涂料韧性和耐化学试剂性能较差。

结合实施例1-3并结合对比例4-6可以看出，由于对比例4-6中采用添加氯磺化聚乙烯弹性体，以替换水性弹性体制备增韧改性剂，氯磺化聚乙烯弹性体在凝胶液中的分散性能不佳，因此对比例4-6的外观、韧性等性能显著下降。

结合实施例1-3并结合对比例7-9可以看出，由于对比例7-9中采用添加丁苯橡胶，以替换水性弹性体制备增韧改性剂，丁苯橡胶难溶于凝胶液中，并且无法分散于凝胶液中，因此对比例4-6的外观、韧性以及附着力性能显著下降。

结合实施例1-3并结合对比例10-12可以看出，由于对比例10-12中采用添加有机硅水性弹性体，以替换水性弹性体制备增韧改性剂，有机硅水性弹性体可较好的分散至凝胶液中，但由于其无法与凝胶液形成复合结构，在实际使用时达不到实施例1-3中有效复合体系，所以其韧性以及附着力显著下降。

结合实施例1-3并结合对比例13-15可以看出，由于对比例13-15中采用先添加凝胶液与水洗丙烯酸乳液聚合，再添加水性弹性体制备水性丙烯酸树脂，以替换实施例1-3中高韧性水性丙烯酸树脂，凝胶液先对水性丙烯酸乳液进行改性，继而通过将水性弹性体与水性丙烯酸单体机械共混制备水性丙烯酸树脂，在实际使用时达不到实施例1-3中有效的复合结构且水性弹性体在水性丙烯酸乳液中的分散程度，因此韧性和耐化学试剂性能下降。

结合实施例1-3并结合对比例16-18可以看出，由于对比例16-18中采用先添加水性弹性体对水洗丙烯酸乳液进行改性，再添加凝胶液制备水性丙烯酸树脂，以替换实施例1-3中高韧性水性丙烯酸树脂，由于水性弹性体在水性丙烯酸乳液中分散性不佳，且由于弹性体仅能增加对涂料的锚固，导致对比例16-18硬度性能虽未下降，但其韧性和附着力在一定程度上降低。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高韧性水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述高韧性水性丙烯酸涂料由包含以下重量份的原料制成：

高韧性水性丙烯酸树脂30-50份；

水性氨基树脂10-30份；

颜填料25-35份；

去离子水20-30份；

二甘醇25-35份；

乙二醇丁醚20-40份；

助剂10-30份；所述高韧性水性丙烯酸树脂为以水性丙烯酸乳液为原料，在乳液聚合过程中添加水性弹性体为增韧改性剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种高韧性水性丙烯酸涂料，其特征在于：所述增韧改性剂还包括用于分散水性弹性体的凝胶液。

3.根据权利要求2所述的一种高韧性水性丙烯酸涂料，其特征在于：所述水性弹性体采用以下方法制成：

（1）先取二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、1，6-己二醇以及二月桂酸二丁基锡置于四口烧瓶中，通氮气保护下，于60-80℃下保温反应2-4h后，再向四口烧瓶中加入丙酮共同反应2-4h，得混合液；

（2）向混合液中滴加三乙胺并继续搅拌20-30min后，再向混合液中滴加丙酮，在1500-2500r/min的转速下，滴加去离子水，在55-85℃下保温1h，进行减压蒸馏后，得到水性弹性体。

4.根据权利要求3所述的一种高韧性水性丙烯酸涂料，其特征在于：所述凝胶液采用以下方法制成：

（1）先取微晶纤维素和硫酸溶液置于锥形瓶中，搅拌分散得分散溶液；

（2）将分散溶液升温加热至40-50℃后保温，取出分散液中的沉淀物，向沉淀物中加入去离子水，在3000-5000r/min的转速下离心3-8min，反复离心3次分离得固体离心产物；

（3）将固体离心产物放入透析袋中透析至pH=7后，得透析产物，将透析产物在60-100MPa的均质压力下中进行均质处理，循环5次，得纤维素纳米胶体；

（4）取纤维素纳米胶体与正硅酸乙酯分散于无水乙醇中，搅拌得分散液；

（5）将分散液升温加热至60-70℃后保温并搅拌1-3h，再加入氨水调节pH=9后，升温加热至70-90℃，继续搅拌，即得凝胶液。

5.根据权利要求4所述的一种高韧性水性丙烯酸涂料，其特征在于：所述增韧改性剂采用以下方法制成：

（1）先取凝胶液和水性弹性体，置于三口烧瓶中搅拌分散，得凝胶溶液；

（2）将凝胶溶液升温加热至60-80℃，搅拌1-3h后降至常温，再向凝胶溶液中加入三乙胺与去离子水进行乳化处理，得乳化液；

（3）在8000-1000r/min的转速下剪切30min，即可得到增韧改性剂。

6.根据权利要求5所述的一种高韧性水性丙烯酸涂料，其特征在于：所述高韧性水性丙烯酸树脂采用以下方法制成：

（1）先取正丁醇置于四口烧瓶中并升温加热至80-120℃时，通氮气保护，向四口烧瓶中连续滴加水性丙烯酸乳液、增韧改性剂与分散剂的混合溶液，再滴加过氧化苯甲酰，并在80-120℃保温1.5-2h；

（2）降温至60-100℃，抽出四口烧瓶中的正丁醇后，再向四口烧瓶中加入三乙胺与去离子水，搅拌分散，调节pH=7后，得高韧性水性丙烯酸树脂。

7.一种高韧性水性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，所述高韧性水性丙烯酸涂料的制备方法包括：

S1、按配方，先将一半质量的高韧性水性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、乙二醇丁醚和一半质量的助剂、去离子水和颜填料依次加入高速分散机中，在高速搅拌下预分散，得分散乳液；

S2、将分散乳液转移至卧式磨砂机中进行研磨处理后，在依次加入剩余一半质量的高韧性水性丙烯酸树脂、去离子水以及剩余一半质量的助剂进行配漆，得配漆产物；

S3、将配漆产物进行过滤、罐装，最终得到高韧性水性丙烯酸涂料。

8.根据权利要求7所述的一种高韧性水性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于：步骤S1中的高速搅拌的速率为4000-6000r/min。