CN112724756A - 一种丙烯酸水性工业漆及其制备方法 - Google Patents

一种丙烯酸水性工业漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及工业漆的领域，具体公开了一种丙烯酸水性工业漆，其由包含以下重量份的原料配制而成：丙烯酸乳液36‑40份、苯丙乳液8‑12份、防锈剂8‑12份、成膜剂4‑6份、分散剂1.3‑1.7份、消泡剂0.1‑0.3份、润湿剂0.1‑0.3份、增稠剂0.4‑0.8份、颜料13‑17份、基材润湿剂0.2‑0.5份、附着力促进剂0.2‑0.5份、防闪绣剂0.2‑0.4份、有机硅1.4‑2.2份、水18‑22份；其中，有机硅通过超支化聚酯接枝丙烯酸聚合物，再与KH550反应得到；具有能够提高有机硅在水性漆中的分散性的优点，另外，还提供了一种丙烯酸水性工业漆的制备方法。

Description

一种丙烯酸水性工业漆及其制备方法
技术领域
本申请涉及工业漆的领域，更具体地说，它涉及一种丙烯酸水性工业漆及其制备方法。
背景技术
水性工业漆是用水来做稀释剂，不需要固化剂、稀料一些溶剂，是区别于油性工业漆的一种新型环保防锈防腐涂料。水性工业漆的应用范围极为广泛，桥梁、钢构、船舶、机电、钢材等可处处见到其身影。因其节能、环保，不会对人体及环境造成伤害和污染，因而深受用户欢迎，是未来涂装行业发展的方向，也是油性漆的替代产品。
现有的以丙烯酸乳液为主要原料的水性工业漆，具有极佳的金属质感和金属光泽，其耐冲击性和耐磨性较好，因此被广泛应用。但其耐候性和耐水性均不足，常通过有机硅用以改善，但有机硅在水性漆中分散性较差，容易产生团聚现象，导致水性漆的性质不均。
发明内容
为了提高有机硅在水性漆中的分散性，本申请的第一个目的是提供一种丙烯酸水性工业漆。
本申请的第二个目的是提供一种丙烯酸水性工业漆的制备方法。
本申请提供的一种丙烯酸水性工业漆，采用如下的技术方案：
一种丙烯酸水性工业漆，其由包含以下重量份的原料配制而成：丙烯酸乳液36-40份、苯丙乳液8-12份、防锈剂8-12份、成膜剂4-6份、分散剂1.3-1.7份、消泡剂0.1-0.3份、润湿剂0.1-0.3份、增稠剂0.4-0.8份、颜料13-17份、基材润湿剂0.2-0.5份、附着力促进剂0.2-0.5份、防闪绣剂0.2-0.4份、有机硅1.4-2.2份、水18-22份；
其中，有机硅通过超支化聚酯接枝丙烯酸聚合物，再与KH550反应得到。
通过采用上述技术方案，通过有机硅，与其他原料相互协同，可以得到耐盐水性、耐热性和耐冲击强度等较好的水性工业漆；并且超支化聚酯分子中含有较多的羟基，羟基可以和水形成氢键，可以增加有机硅在水中的分散性，然后丙烯酸聚合物可以增加有机硅与丙烯酸乳液的相容性，从而使有机硅与水、丙烯酸乳液的相容性较好，使有机硅在工业漆中分布均匀，性质均一。
优选的，所述有机硅添加的重量份为1.4-2.0份。
通过采用上述技术方案，有机硅在此范围时，得到的工业漆的各项性能较好。
优选的，所述有机硅的制备步骤如下：
1)在10-14份的DMF中加入2.4-2.8份的超支化聚酯、0.0030-0.0040份的对甲苯磺酸，搅拌至溶解，并加热到125-130℃，然后加入0.14-0.16份的二氟乙酸，搅拌反应2-3h，再加入0.4-0.6份的丙烯酸，搅拌反应4-5h，浓缩，得浓缩液A；
2)在6-8份的水中加入浓缩液A、0.9-1.3份的丙烯酸单体，搅拌至溶解后，加入0.004-0.006份的引发剂，加热至70-80℃，搅拌反应5-6h后，浓缩，干燥，得固体B；
3)在10-15份的DMF中加入固体B和1.5-1.7份的KH550，搅拌至溶解后，再加入0.5-0.9份的缩合剂，在20-40℃下，搅拌反应1-2h后，经浓缩、洗涤和干燥，得有机硅。
通过采用上述技术方案，通过超支化聚酯与丙烯酸反应，可以使超支化聚酯上带有双键基团，然后与丙烯酸单体进行聚合，然后得到的化合物再与KH550进行反应，得到有机硅，使有机硅上同时带有超支化聚酯分子和丙烯酸聚酯分子。
优选的，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
通过采用上述技术方案，两种引发剂得到的有机硅，在性质上午明显区别。
优选的，所述缩合剂为HATU、EDCI、DIEA的组合物。
通过采用上述技术方案，缩合剂为HATU、EDCI、DIEA的组合物时，得到的效果较好。
优选的，所述缩合剂中各组分的重量份数比为：HATU：EDCI：DIEA＝1:3:2。
通过采用上述技术方案，在此配比下，缩合剂的反应效果较好。
优选的，所述颜料采用铁红粉。
通过采用上述技术方案，加入铁红粉的颜料时，对水性工业漆的性能无明显降低。
优选的，所述成膜剂为二丙二醇丁醚。
通过采用上述技术方案，本成膜剂在成本较便宜的情况下，得到的水性工业漆的成膜效果较好。
本申请提供的一种丙烯酸水性工业漆的制备方法，采用如下的技术方案：
其包括如下步骤：
1)将丙烯酸乳液、苯丙乳液、有机硅和成膜剂混合，搅拌均匀，得混合料A；
2)在水中加入分散剂、消泡剂、润湿剂、颜料和防锈剂，搅拌均匀，得混合料B；
3)将防闪绣剂、基材润湿剂、增稠剂和附着力促进剂进行混合搅拌，得混合料C；
4)将混合料B加入到混合料A中，搅拌均匀后，再加入混合料C，搅拌均匀，即得丙烯酸水性工业漆。
通过上述技术方案，通过调配原料的添加顺序，可以使各原料混合较好，使水性工业漆的性质较均匀。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用超支化聚酯和聚丙烯分子对KH550进行改性，使得到的有机硅与水、丙烯酸乳液之间的相容性较好，使工业漆的性能均一。
2、本申请中有机硅的添加量在1.4-2.0kg的范围时，得到的水性工业漆的综合性能较好。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
丙烯酸乳液：生产厂家为广州市高芬水性涂料有限公司，含量≥55％；
苯丙乳液：生产厂家为辉腾化工有限公司，含量≥48％；
防锈剂：生产厂家为莱芜市蓝星化工有限公司；
成膜剂：采用二丙二醇丁醚，生产厂家为南京丹沛化工有限公司；
分散剂：生产厂家为广州市碧恒化功散科技有限公司，型号为HT-503；
消泡剂：生产厂家为广州市碧恒化功散科技有限公司，型号为HT-580；
润湿剂：生产厂家为广州市碧恒化功散科技有限公司，型号为JR-912；
增稠剂：生产厂家为广州市碧恒化功散科技有限公司，型号为HK-315；
颜料：采用铁红粉，生产厂家为云南昆明雨霸建筑防水材料有限公司；
基材润湿剂：生产厂家为广州恒宇化工有限公司，型号为PD-405；
附着力促进剂：生产厂家为广州市碧恒化功散科技有限公司，型号为FZ-90；
防闪锈剂：生产厂家为郑州燮塔油漆有限公司，型号为FX-01。
制备例
制备例1
一种有机硅，其制备步骤如下：
1)在10份的DMF中加入2.4份的超支化聚酯、0.0030份的对甲苯磺酸，搅拌至溶解，并加热到125℃，然后加入0.15份的二氟乙酸，搅拌反应2h，再加入0.4份的丙烯酸，搅拌反应4h，减压蒸馏浓缩，得浓缩液A；
2)在8份的水中加入浓缩液A、0.9份的丙烯酸单体，搅拌至溶解后，加入0.004份的过硫酸钾，加热至70℃，搅拌反应5h后，旋蒸除去溶剂，将得到的固体在60℃下，真空干燥4h，得固体B；
3)在10份的DMF中加入固体B和1.5份的KH550，搅拌至溶解后，再加入0.5份的缩合剂，缩合剂为HATU、EDCI、DIEA的组合物，其中HATU：EDCI：DIEA＝1:3:2，在40℃下，搅拌反应1h后，经减压蒸馏浓缩，得固体，将固体用乙醇洗涤三次，然后在60℃下，干燥5h，得有机硅。
制备例2
1)在14份的DMF中加入2.8份的超支化聚酯、0.0040份的对甲苯磺酸，搅拌至溶解，并加热到127℃，然后加入0.14份的二氟乙酸，搅拌反应2.5h，再加入0.5份的丙烯酸，搅拌反应5，减压蒸馏浓缩，得浓缩液A；
2)在7份的水中加入浓缩液A、1.3份的丙烯酸单体，搅拌至溶解后，加入0.005份的过硫酸钾，加热至75℃，搅拌反应6h后，旋蒸除去溶剂，将得到的固体在60℃下，真空干燥4h，得固体B；
3)在15份的DMF中加入固体B和1.6份的KH550，搅拌至溶解后，再加入0.7份的缩合剂，缩合剂为HATU、EDCI、DIEA的组合物，其中HATU：EDCI：DIEA＝1:3:2，在30℃下，搅拌反应1.5h后，经减压蒸馏浓缩，得固体，将固体用乙醇洗涤三次，然后在60℃下，干燥5h，得有机硅。
制备例3
1)在12份的DMF中加入2.6份的超支化聚酯、0.0035份的对甲苯磺酸，搅拌至溶解，并加热到130℃，然后加入0.16份的二氟乙酸，搅拌反应3h，再加入0.6份的丙烯酸，搅拌反应4.5h，减压蒸馏浓缩，得浓缩液A；
2)在6份的水中加入浓缩液A、1.1份的丙烯酸单体，搅拌至溶解后，加入0.006份的过硫酸铵，加热至80℃，搅拌反应5.5h后，旋蒸除去溶剂，将得到的固体在60℃下，真空干燥4h，得固体B；
3)在13份的DMF中加入固体B和1.7份的KH550，搅拌至溶解后，再加入0.9份的缩合剂，缩合剂为HATU、EDCI、DIEA的组合物，其中HATU：EDCI：DIEA＝1:3:2，在20℃下，搅拌反应2h后，经减压蒸馏浓缩，得固体，将固体用乙醇洗涤三次，然后在60℃下，干燥5h，得有机硅。
实施例
实施例1
一种丙烯酸水性工业漆，其各原料及各原料用量入表1所示，其制备步骤如下：
1)将丙烯酸乳液、苯丙乳液、有机硅和成膜剂混合，搅拌均匀，得混合料A；
2)在水中加入分散剂、消泡剂、润湿剂、颜料和防锈剂，搅拌均匀，得混合料B；
3)将防闪绣剂、基材润湿剂、增稠剂和附着力促进剂进行混合搅拌，得混合料C；
4)将混合料B加入到混合料A中，搅拌均匀后，再加入混合料C，搅拌均匀，即得丙烯酸水性工业漆。
其中，有机硅来自制备例1。
表1实施例1-9的工业漆的各原料及各原料用量(kg)
Figure BDA0002859446560000051
实施例10
一种丙烯酸水性工业漆，与实施例4的不同之处在于，有机硅来自制备例2，其余步骤与实施例4均相同。
实施例11
一种丙烯酸水性工业漆，与实施例4的不同之处在于，有机硅来自制备例3，其余步骤与实施例4均相同。
对比例
对比例1
一种丙烯酸水性工业漆，其制备步骤如下：
1)先将酸性硅溶胶原液投入到反应器内，用水浴加热至55℃，并控制温度在55℃，一边搅拌一边以3滴/秒的速度滴加入硅溶胶的3％的KH560硅烷偶联剂，滴加完后保温分散60min，得到改性纳米二氧化硅溶胶；
(2)保持分散和温度的状态下，将丙烯酸乳液缓慢低流速线状加入，调整PH值为8，并保温分散60分钟，完成硅溶胶对乳液的改性，得到改性硅溶胶乳液；
(3)在配料釜中加入去离子水，按顺序加入分散剂、消泡剂、有机低挥发胺调节剂等助剂，搅拌均匀后在搅拌下逐步加入各种颜料及填料，在450～550rpn的速度下高速分散10～15分钟后再用砂磨机进行研磨，达到细度40微米以下后，在搅拌下加入上述改性硅溶胶乳液，并添加增稠剂、基材润湿剂，搅拌均匀后，得丙烯酸水性工业漆。
对比例2
一种丙烯酸水性工业漆，与实施例4的不同之处在于，未添加有机硅，其余步骤与实施例4均相同。
性能检测试验
检测方法
分别通过实施例1-11和对比例1-2中的方法制备丙烯酸水性工业漆，按照以下方法分别对其进行各项性能的检测，其检测结果如表2所示。
耐热性：按照GB/T1740中的方法进行检测，测试条件为：温度为50℃，时间为48h；耐盐水性：按照GB/T1763中的方法进行检测，测试条件为：在3％的氯化钠溶液中浸泡，温度为25℃，浸泡时间72h；
耐冲击强度：按照GB/T1732中的方法进行检测。
表2实施例1-11和对比例1-2的丙烯酸水性工业漆的检测结果
Figure BDA0002859446560000071
从表2的检测结果可以看出，本申请制备的水性工业漆在耐热性和耐盐水性方面表现良好，均没有出现明显的变化，并且均优于对比例1。
从实施例4和实施例6-9的检测结果可以看出，随着有机硅添加量的逐渐增多，其水性工业漆的耐热性和耐盐水性无明显变化，但其添加量在2.2kg时，其耐冲击强度有降低。
从实施例4和实施例10-11的检测结果可以看出，制备例1-3得到的有机硅在性能上无明显区别。
实施例4和对比例2的检测结果可以看出，添加有机硅，可以大大增加水性工业漆的耐热性和耐盐水性有较明显的改善，并且对耐冲击强度有增强作用。
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 (9)

1.一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于，其由包含以下重量份的原料配制而成：丙烯酸乳液36-40份、苯丙乳液8-12份、防锈剂8-12份、成膜剂4-6份、分散剂1.3-1.7份、消泡剂0.1-0.3份、润湿剂0.1-0.3份、增稠剂0.4-0.8份、颜料13-17份、基材润湿剂0.2-0.5份、附着力促进剂0.2-0.5份、防闪绣剂0.2-0.4份、有机硅1.4-2.2份、水18-22份；
其中，有机硅通过超支化聚酯接枝丙烯酸聚合物，再与KH550反应得到。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于：所述有机硅添加的重量份为1.4-2.0份。
3.根据权利要求1所述的一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于：所述有机硅的制备步骤如下：
1）在10-14份的DMF中加入2.4-2.8份的超支化聚酯、0.0015-0.0040份的对甲苯磺酸，搅拌至溶解，并加热到125-130℃，然后加入0.14-0.16份的二氟乙酸，搅拌反应2-3h，再加入0.4-0.6份的丙烯酸，搅拌反应4-5h，浓缩，得浓缩液A；
2）在6-8份的水中加入浓缩液A、0.9-1.3份的丙烯酸单体，搅拌至溶解后，加入0.004-0.006份的引发剂，加热至70-80℃，搅拌反应5-6h后，浓缩，干燥，得固体B；
3）在10-15份的DMF中加入固体B和1.0-1.7份的KH550，搅拌至溶解后，再加入0.5-0.9份的缩合剂，在20-40℃下，搅拌反应1-2h后，经浓缩、洗涤和干燥，得有机硅。
4.根据权利要求1所述的一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
5.根据权利要求1所述的一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于：所述缩合剂为HATU、EDCI、DIEA的组合物。
6.根据权利要求1所述的一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于：所述缩合剂中各组分的重量份数比为：HATU：EDCI：DIEA=1:3:2。
7.根据权利要求1所述的一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于：所述颜料采用铁红粉。
8.根据权利要求1所述的一种丙烯酸水性工业漆，其特征在于：所述成膜剂为二丙二醇丁醚。
9.一种权利要求1-8任一所述的一种丙烯酸水性工业漆的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
1）将丙烯酸乳液、苯丙乳液、有机硅和成膜剂混合，搅拌均匀，得混合料A；
2）在水中加入分散剂、消泡剂、润湿剂、颜料和防锈剂，搅拌均匀，得混合料B；
3）将防闪绣剂、基材润湿剂、增稠剂和附着力促进剂进行混合搅拌，得混合料C；
4）将混合料B加入到混合料A中，搅拌均匀后，再加入混合料C，搅拌均匀，即得丙烯酸水性工业漆。
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