CN112708335B - 一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆及其制备工艺 - Google Patents

一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆及其制备方法，以重量份计，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂5～10份，醇酸树脂50～60份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.5份，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠4～8份，溶剂30～40份和成膜助剂0.5～1份，本发明的纳米改性醇酸树脂速干面漆，表干速度快，即使在雨天环境也可以快速表干，低温厚涂不流挂，漆膜的硬度高，抗刮效果好，耐候性好。

Description

一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆及其制备工艺
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体说是一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆及其制备工艺。
背景技术
醇酸树脂由于漆膜具有非常高的光泽度，在施工时易于和氧气交联，具有自干性好，得到了广泛应用，但是醇酸树脂本身的结构也导致其存在一定的缺点：第一，醇酸树脂漆膜的干燥主要是依靠侧链脂肪酸中的碳碳双键在空气中发生氧化自交联反应，因此醇酸树脂的干燥和固化速度慢，干燥时间长，尤其是在常温下更不容易干燥，限定了其使用；第二，由于醇酸树脂的侧链是柔软的脂肪链，具有较好的柔韧性，但是漆膜本身的硬度低、耐水性和耐候性也较差，因此对醇酸树脂改性，生产出性能更好的涂料越来越受到人们的关注。苯乙烯或丙烯酸树脂改性醇酸树脂的漆膜具有自干性好、硬度高、成本低的优点，理论上可以作为快干漆，但是由于苯乙烯中含有双键，在高温下会生成均聚物，在与醇酸树脂反应时，均聚物会影响苯乙烯和醇酸树脂的相容性，因此不建议直接将苯乙烯直接改性醇酸树脂。
另一方面，纳米粒子具有较高的活性，较大的比表面积，在醇酸树脂中加入纳米粒子对能有效提高涂料漆膜的硬度、附着力等漆膜的综合性能，但是由于纳米粒子的活性很高，粒子间有很高的界面张力，很容易团聚，因此需要加入特定的分散剂或者将用量添加至很少才能缓解纳米粒子团聚的问题，即使在分散剂存在的条件下，也需要高速机械搅拌进行预分散，限制了纳米粒子在涂料中的应用。
发明内容
为解决醇酸树脂干燥速度低，干燥时间长，硬度低等问题，本发明的目的是提供一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆及其制备工艺。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，以重量份计，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂5～10份，醇酸树脂50～60份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.5份，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠4～8份，溶剂30～40份和成膜助剂0.5～1份；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①以重量份计，将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1～3份、吐温1～3份、磷酸氢二钠0.1～0.5份溶解分散到二甲苯20～30份中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯10～15份、丙烯酸丁酯2～5份，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.03～0.06份过硫酸铵混合，快速搅拌混匀30～45分钟，升温至65～75℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.03～0.06份过硫酸铵，反应1～2小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯6～10份、丙烯酸丁酯1～3份和衣康酸1～4份，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.5～0.8份过硫酸铵加入到核乳液中，升温至60～70℃搅拌30～60分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度70～80％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.1～0.3％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为2～4：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散0.5～1小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在105～115℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：5～10：2～4。
优选的，所述分散剂BYK-190、BYK-180或BYK-192中的一种或两种。
优选的，所述溶剂为丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯或乙酸甲酯中的一种或两种。
优选的，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085或BYK-077。
优选的，成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯。
优选的醇酸树脂，按照以下步骤得到：
以重量份计，将不饱和脂肪酸40～50份、多元醇20～30份、邻苯二甲酸酐10～15份、对苯二酚(阻聚剂)0.02～0.05份和二甲苯20～30份加入到反应釜中，缓慢升温至150～160℃，保温反应至酸值小于10mg KOH/g，停止反应，降温，加入助溶剂25～35份后得到醇酸树脂；
所述不饱和脂肪酸为蓖麻油酸或/和菜籽油酸；
所述多元醇为甘油、季戊四醇或新戊二醇；
所述助溶剂为二丙二醇二甲醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH550或KH560。
本发明还包括一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的制备方法，包括以下步骤：
以重量份计，将衣康酸改性苯丙树脂5～10份，醇酸树脂50～60份，消泡剂0.1～0.5份，溶剂30～40份，成膜助剂0.5～1份和分散剂0.2～0.5份混合搅拌，研磨至细度小于50μm，加入纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠4～8份，搅拌20～30分钟混合均匀，得到基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①以重量份计，将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1～3份、吐温1～3份、磷酸氢二钠0.1～0.5份溶解分散到二甲苯20～30份中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯10～15份、丙烯酸丁酯2～5份，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.03～0.06份过硫酸铵混合，快速搅拌混匀30～45分钟，升温至65～75℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.03～0.06份过硫酸铵，反应1～2小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯6～10份、丙烯酸丁酯1～3份和衣康酸1～4份，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.5～0.8份过硫酸铵加入到核乳液中，升温至60～70℃搅拌30～60分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度70～80％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.1～0.3％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为2～4：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散0.5～1小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在105～115℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：5～10：2～4。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的纳米改性醇酸树脂速干面漆，表干速度快，即使在雨天环境也可以快速表干，低温厚涂不流挂，漆膜的硬度高，抗刮效果好，耐候性好。
本发明的纳米改性醇酸树脂速干面漆，采用衣康酸改性苯丙树脂对醇酸树脂进行改性，其中衣康酸改性苯丙树脂为核壳结构的苯丙树脂，核层中通过苯乙烯和丙烯酸丁酯进行交联，引入苯基硬性链和柔软的脂肪链；壳层中通过苯乙烯、丙烯酸丁酯和衣康酸进行交联，引入苯基硬性链和柔软的脂肪链；因此改性后的醇酸树脂兼具丙烯酸树脂改性和苯乙烯改性的双重优点，漆膜的干燥时间、硬度和耐水性等均有显著的提高；另外衣康酸中的内部含有两个活泼的羧基和一个双键，双键和羧基呈共轭关系，使得衣康酸的性质非常活泼，不但可以自身聚合，还可以和苯乙烯、丙烯酸丁酯聚合，也能显著增加漆膜的硬度和附着力；
本发明的纳米改性醇酸树脂速干面漆中加入了纳米氧化锌改性空心玻璃微珠，通过硅烷偶联剂将纳米氧化锌和空心玻璃微珠巧妙的连接起来，将纳米氧化锌固定在空心玻璃微珠的表面，不但解决了纳米颗粒分散性差、易团聚的问题，增加纳米颗粒与基料之间的相容性，而且纳米氧化锌的加入使地涂层具有很好的光化学效应和遮蔽紫外线性能，能够大幅度提高漆膜的耐候性。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆及其制备工艺，通过以下技术方案实现：
一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，以重量份计，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂5～10份，醇酸树脂50～60份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.5份，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠4～8份，溶剂30～40份和成膜助剂0.5～1份；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①以重量份计，将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1～3份、吐温1～3份、磷酸氢二钠0.1～0.5份溶解分散到二甲苯20～30份中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯10～15份、丙烯酸丁酯2～5份，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.03～0.06份过硫酸铵混合，快速搅拌混匀30～45分钟，升温至65～75℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.03～0.06份过硫酸铵，反应1～2小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯6～10份、丙烯酸丁酯1～3份和衣康酸1～4份，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.5～0.8份过硫酸铵加入到核乳液中，升温至60～70℃搅拌30～60分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
衣康酸改性苯丙树脂为核壳结构的苯丙树脂，核层中通过苯乙烯和丙烯酸丁酯进行交联，引入苯基硬性链和柔软的脂肪链；壳层中通过苯乙烯、丙烯酸丁酯和衣康酸进行交联，引入苯基硬性链和柔软的脂肪链；因此改性后的醇酸树脂兼具丙烯酸树脂改性和苯乙烯改性的双重优点，漆膜的干燥时间、硬度和耐水性等均有显著的提高；另外衣康酸中的内部含有两个活泼的羧基和一个双键，双键和羧基呈共轭关系，使得衣康酸的性质非常活泼，不但可以自身聚合，还可以和苯乙烯、丙烯酸丁酯聚合，也能显著增加漆膜的硬度和附着力；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度70～80％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.1～0.3％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为2～4：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散0.5～1小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在105～115℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：5～10：2～4。
纳米氧化锌改性空心玻璃微珠，通过硅烷偶联剂将纳米氧化锌和空心玻璃微珠巧妙的连接起来，将纳米氧化锌固定在空心玻璃微珠的表面，不但解决了纳米颗粒分散性差、易团聚的问题，增加纳米颗粒与基料之间的相容性，而且纳米氧化锌的加入使地涂层具有很好的光化学效应和遮蔽紫外线性能，能够大幅度提高漆膜的耐候性。
优选的，所述分散剂BYK-190、BYK-180或BYK-192中的一种或两种。
优选的，所述溶剂为丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯或乙酸甲酯中的一种或两种。
优选的，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085或BYK-077。
优选的，成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯。
优选的醇酸树脂，按照以下步骤得到：
以重量份计，将不饱和脂肪酸40～50份、多元醇20～30份、邻苯二甲酸酐10～15份、对苯二酚(阻聚剂)0.02～0.05份和二甲苯20～30份加入到反应釜中，缓慢升温至150～160℃，保温反应至酸值小于10mg KOH/g，停止反应，降温，加入助溶剂25～35份后得到醇酸树脂；
所述不饱和脂肪酸为蓖麻油酸或/和菜籽油酸；
所述多元醇为甘油、季戊四醇或新戊二醇；
所述助溶剂为二丙二醇二甲醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
优选的醇酸树脂中采用的多元醇使得制备的醇酸树脂具有更紧密的对称结构，相对分子量分布更加均匀，使得漆膜干燥快，硬度高；尤其采用蓖麻油酸时，其结构中还包含碳碳双键使得漆膜的表干时间有效缩短。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH550或KH560。
本发明还包括一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的制备方法，包括以下步骤：
以重量份计，将衣康酸改性苯丙树脂5～10份，醇酸树脂50～60份，消泡剂0.1～0.5份，溶剂30～40份，成膜助剂0.5～1份和分散剂0.2～0.5份混合搅拌，研磨至细度小于50μm，加入纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠4～8份，搅拌20～30分钟混合均匀，得到基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①以重量份计，将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1～3份、吐温1～3份、磷酸氢二钠0.1～0.5份溶解分散到二甲苯20～30份中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯10～15份、丙烯酸丁酯2～5份，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.03～0.06份过硫酸铵混合，快速搅拌混匀30～45分钟，升温至65～75℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.03～0.06份过硫酸铵，反应1～2小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯6～10份、丙烯酸丁酯1～3份和衣康酸1～4份，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.5～0.8份过硫酸铵加入到核乳液中，升温至60～70℃搅拌30～60分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度70～80％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.1～0.3％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为2～4：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散0.5～1小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在105～115℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：5～10：2～4。
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种醇酸树脂，按照以下步骤制备得到：
将不饱和脂肪酸40kg、多元醇30kg、邻苯二甲酸酐10kg、对苯二酚(阻聚剂)0.02kg和二甲苯20kg加入到反应釜中，缓慢升温至150℃，保温反应至酸值小于10mg KOH/g，停止反应，降温，加入助溶剂25kg后得到醇酸树脂；
所述不饱和脂肪酸为菜籽油酸；
所述多元醇为甘油；
所述助溶剂为二丙二醇二甲醚。
实施例2
一种醇酸树脂，按照以下步骤制备得到：
将蓖麻油酸25kg、菜籽油酸25kg、多元醇20kg、邻苯二甲酸酐15kg、对苯二酚(阻聚剂)0.05kg和二甲苯30kg加入到反应釜中，缓慢升温至160℃，保温反应至酸值小于10mgKOH/g，停止反应，降温，加入助溶剂35kg后得到醇酸树脂；
所述多元醇为季戊四醇；
所述助溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯。
实施例3
一种醇酸树脂，按照以下步骤制备得到：
将不饱和脂肪酸46kg、多元醇20～30kg、邻苯二甲酸酐10～15kg、对苯二酚(阻聚剂)0.02～0.05kg和二甲苯20～30kg加入到反应釜中，缓慢升温至150～160℃，保温反应至酸值小于10mg KOH/g，停止反应，降温，加入助溶剂25～35kg后得到醇酸树脂；
所述不饱和脂肪酸为蓖麻油酸；
所述多元醇为新戊二醇；
所述助溶剂为二丙二醇二甲醚。
实施例4
一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂5kg，醇酸树脂60kg，分散剂BYK-190 0.2kg，消泡剂聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-0850.1kg，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠4kg，溶剂丙酮304kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.5kg；
醇酸树脂按照实施例1的的步骤制备得到；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1kg、吐温1kg、磷酸氢二钠0.1kg溶解分散到二甲苯20kg中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液11.05kg加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯10kg、丙烯酸丁酯2kg，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.03kg过硫酸铵混合，快速搅拌混匀30分钟，升温至65℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.03kg过硫酸铵，反应1小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液11.05kg加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯6kg、丙烯酸丁酯3kg和衣康酸1kg，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.5kg过硫酸铵加入到核乳液中，升温至60℃搅拌30分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度70％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.1％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为2：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散0.5小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在105℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：5：2。
基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的制备方法，包括以下步骤：
将衣康酸改性苯丙树脂5kg，醇酸树脂60kg，分散剂BYK-190 0.2kg，消泡剂聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085 0.1kg，溶剂丙酮304kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.5kg混合搅拌，研磨至细度小于50μm，加入纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠4kg，搅拌20分钟混合均匀，得到基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆。
实施例5
一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂10kg，醇酸树脂50kg，分散剂BYK-180 0.5kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-0770.5kg，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠8kg，溶剂乙酸甲酯40kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯1kg；
醇酸树脂按照实施例2的的步骤制备得到；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①将聚氧乙烯聚氧丙烯醚3kg、吐温3kg、磷酸氢二钠0.5kg溶解分散到二甲苯30kg中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液18.25kg加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯15kg、丙烯酸丁酯5kg，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.06kg过硫酸铵混合，快速搅拌混匀45分钟，升温至75℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.06kg过硫酸铵，反应2小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液18.25kg加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯10kg、丙烯酸丁酯3kg和衣康酸4kg，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.8kg过硫酸铵加入到核乳液中，升温至70℃搅拌60分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度80％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.3％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为4：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散1小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在115℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：10：4。
基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的制备方法，包括以下步骤：
将衣康酸改性苯丙树脂10kg，醇酸树脂50kg，分散剂BYK-180 0.5kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-077 0.5kg，溶剂乙酸甲酯40kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯1kg混合搅拌，研磨至细度小于50μm，加入纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠8kg，搅拌30分钟混合均匀，得到基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆。
实施例6
一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂6kg，醇酸树脂58kg，分散剂BYK-192 0.3kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085 0.4kg，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠5kg，溶剂甲苯32kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.6kg；
醇酸树脂按照实施例3的的步骤制备得到；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1.5kg、吐温2.5kg、磷酸氢二钠0.4kg溶解分散到二甲苯22kg中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液13.2kg加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯12kg、丙烯酸丁酯4kg，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.05kg过硫酸铵混合，快速搅拌混匀35分钟，升温至68℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.04kg过硫酸铵，反应2小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液13.2kg加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯8kg、丙烯酸丁酯1.5kg和衣康酸2kg，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.6kg过硫酸铵加入到核乳液中，升温至64℃搅拌40分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度72％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.15％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为3：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散45分钟，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在108℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：8：3。
基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的制备方法，包括以下步骤：
将衣康酸改性苯丙树脂6kg，醇酸树脂58kg，分散剂BYK-192 0.3kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085 0.4kg，溶剂甲苯32kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.6kg混合搅拌，研磨至细度小于50μm，加入纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠5kg，搅拌30分钟混合均匀，得到基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆。
实施例7
一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂8kg，醇酸树脂56kg，分散剂BYK-180 0.4kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085 0.3kg，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠6kg，溶剂二甲苯36kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.8kg；
醇酸树脂按照实施例3的的步骤制备得到；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
①将聚氧乙烯聚氧丙烯醚2kg、吐温2kg、磷酸氢二钠0.4kg溶解分散到二甲苯26kg中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
②将步骤①所得乳化剂缓冲液15.2kg加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯12kg、丙烯酸丁酯4kg，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.05kg过硫酸铵混合，快速搅拌混匀40分钟，升温至70℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.05kg过硫酸铵，反应1.5小时，得到核乳液，备用；
③取步骤①所得乳化剂缓冲液15.2kg加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯8kg、丙烯酸丁酯2kg和衣康酸3kg，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.6kg过硫酸铵加入到核乳液中，升温至65℃搅拌50分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
a.配制质量浓度75％的乙醇水溶液；
b.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.2％的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为3：100；
c.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散45分钟，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在110℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：8：3。
基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的制备方法，包括以下步骤：
将衣康酸改性苯丙树脂8kg，醇酸树脂56kg，分散剂BYK-180 0.4kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085 0.3kg，溶剂二甲苯36kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.8kg混合搅拌，研磨至细度小于50μm，加入纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠6kg搅拌28分钟混合均匀，得到基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆。
本发明的基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆具有优异的自干性、耐候性，粘度为150～155s，耐刷洗性能测试为GB/T9266-2009，耐洗刷次数为2400次，漆膜无破损，耐人工气候老化性能220h，不起泡，不剥落，无裂纹。
将实施例4～7的基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的漆膜进行性能测试，结果如表1所示，其中漆膜制备按照GB/T 1727-92中的漆膜刮涂法制备。
漆膜制备按照GB/T 1727-92中的漆膜刮涂法制备，其中表干时间和实干时间按照GB/T 1728-79进行检测，铅笔硬度按照GB/T 6739-2006进行检测，附着力按照GB/T 9286-1998进行检测，耐水性按照GB/T 1733-93进行检测，耐盐水性、耐碱性和耐酸性按照GB/T9274-88进行检测，耐候性按照GB/T 9276-96进行检测。
表1漆膜性能检测标准和结果表
Figure BDA0002862872040000151
由表1的结果可以看出，本发明的速干面漆表干时间为280～305s，实干时间小于2.5小时，时间短，漆膜的硬度能达到2H～3H，硬度高，附着力为0级～1级，附着力高，耐水性、耐盐水性、耐酸碱和耐候性优异。
以下以实施例7为基础对基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆中的原料衣康酸改性苯丙树脂和纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠对速干面漆的影响进行测试。
对比例1
一种醇酸树脂面漆，由以下原料组成：醇酸树脂56kg，分散剂BYK-180 0.4kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085 0.3kg，纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠6kg，溶剂二甲苯36kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.8kg；
醇酸树脂按照实施例3的方法制备得到；
其中纳米二氧化硅改性空心玻璃微珠按照实施例7的方法制备得到。
对比例2
一种醇酸树脂面漆，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂8kg，醇酸树脂56kg，分散剂BYK-180 0.4kg，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085 0.3kg，纳米氧化锌1kg，空心玻璃微珠5kg，溶剂二甲苯36kg和成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.8kg；
衣康酸改性苯丙树脂按照实施例7的方法制备得到。
对比例2中的面漆均匀性差，有大颗粒，应该是纳米氧化锌团聚物及各个物料的相容性较差；
检测标准与表1一致，检测数据如表2所示。
表2
Figure BDA0002862872040000161
Figure BDA0002862872040000171
由表2的结果可以看出，本发明中的衣康酸改性苯丙树脂对醇酸树脂进行改性后，能大大缩短漆膜的表干时间和实干时间，并且能提高漆膜的硬度和附着力，同时对于耐水性、耐盐水性、耐酸碱和耐候性也有影响；纳米氧化锌改性空心玻璃微珠对醇酸树脂的相容性影响较大，并且其加入后使地涂层具有很好的光化学效应和遮蔽紫外线性能，能够大幅度提高漆膜的耐候性。

Claims (6)

1.一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：衣康酸改性苯丙树脂5~10份，醇酸树脂50~60份，分散剂0.2~0.5份，消泡剂0.1~0.5份，纳米氧化锌改性空心玻璃微珠4~8份，溶剂30~40份和成膜助剂0.5~1份；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
以重量份计，将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1~3份、吐温1~3份、磷酸氢二钠0.1~0.5份溶解分散到二甲苯20~30份中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
将步骤
Figure 831433DEST_PATH_IMAGE001
所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯10~15份、丙烯酸丁酯2~5份，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.03~0.06份过硫酸铵混合，快速搅拌混匀30~45分钟，升温至65~75℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.03~0.06份过硫酸铵，反应1~2小时，得到核乳液，备用；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
取步骤
Figure 948906DEST_PATH_IMAGE001
所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯6~10份、丙烯酸丁酯1~3份和衣康酸1~4份，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.5~0.8份过硫酸铵加入到核乳液中，升温至60~70℃搅拌30~60分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
.配制质量浓度70~80%的乙醇水溶液；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.1~0.3%的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为2~4：100；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散0.5~1小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在105~115℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：5~10：2~4；
所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯；
所述醇酸树脂，按照以下步骤得到：
以重量份计，将不饱和脂肪酸40~50份、多元醇20~30份、邻苯二甲酸酐10~15份、对苯二酚0.02~0.05份和二甲苯20~30份加入到反应釜中，缓慢升温至150~160℃，保温反应至酸值小于10mg KOH/g，停止反应，降温，加入助溶剂25~35份后得到醇酸树脂；
所述不饱和脂肪酸为蓖麻油酸或/和菜籽油酸；
所述多元醇为甘油、季戊四醇或新戊二醇；
所述助溶剂为二丙二醇二甲醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，其特征在于：所述分散剂BYK-190、BYK-180或BYK-192中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，其特征在于：所述溶剂为丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯或乙酸甲酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂BYK-085或BYK-077。
5.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550或KH560。
6.权利要求1所述的一种基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
以重量份计，将衣康酸改性苯丙树脂5~10份，醇酸树脂50~60份，消泡剂0.1~0.5份，溶剂30~40份，成膜助剂0.5~1份和分散剂0.2~0.5份混合搅拌，研磨至细度小于50μm，加入纳米氧化锌改性空心玻璃微珠4~8份，搅拌20~30分钟混合均匀，得到基于纳米改性醇酸树脂的速干面漆；
所述衣康酸改性苯丙树脂按照以下步骤制备得到：
Figure 72851DEST_PATH_IMAGE001
以重量份计，将聚氧乙烯聚氧丙烯醚1~3份、吐温1~3份、磷酸氢二钠0.1~0.5份溶解分散到二甲苯20~30份中，得到乳化剂缓冲液，冷藏备用；
Figure 140164DEST_PATH_IMAGE002
将步骤
Figure 423377DEST_PATH_IMAGE001
所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，在搅拌下加入苯乙烯10~15份、丙烯酸丁酯2~5份，搅拌溶解，得到核单体预乳化液；
将1/3的核单体预乳化液与0.03~0.06份过硫酸铵混合，快速搅拌混匀30~45分钟，升温至65~75℃，同时滴加剩余的核单体预乳化液和0.03~0.06份过硫酸铵，反应1~2小时，得到核乳液，备用；
Figure 980261DEST_PATH_IMAGE003
取步骤
Figure 919398DEST_PATH_IMAGE001
所得乳化剂缓冲液的1/2加入到反应釜中，向其中加入苯乙烯6~10份、丙烯酸丁酯1~3份和衣康酸1~4份，搅拌溶解，得到壳层预乳化剂；
将壳层预乳化剂与0.5~0.8份过硫酸铵加入到核乳液中，升温至60~70℃搅拌30~60分钟后，冷却至室温，得到衣康酸改性苯丙树脂；
所述纳米氧化锌改性空心玻璃微珠按照以下步骤制备得到：
Figure 587140DEST_PATH_IMAGE004
.配制质量浓度70~80%的乙醇水溶液；
Figure 990439DEST_PATH_IMAGE005
.将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，得到质量浓度为0.1~0.3%的硅烷偶联剂溶液；
将纳米氧化锌分散到乙醇中，得到纳米氧化锌乙醇溶液，纳米氧化锌和乙醇的质量比为2~4：100；
Figure 452644DEST_PATH_IMAGE006
.将硅烷偶联剂溶液滴加到空心玻璃微珠中，开动搅拌，滴加完毕后超声分散0.5~1小时，向其中滴加纳米氧化锌乙醇溶液然后向其中然后放置到烘箱中，在105~115℃下烘干，得到纳米氧化锌改性空心玻璃微珠；
其中硅烷偶联剂溶液、空心玻璃微珠和纳米氧化锌的质量比为10：5~10：2~4。
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