CN113388292A - 一种有机-无机复合型水性涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水性涂料领域，为解决目前恶劣条件下的剥离过程，有涂料残留在玻璃微珠上的问题，本发明提出一种有机‑无机复合型水性涂料及其制备方法，将聚丙烯酸树脂乳液加入去离子水中，均匀分散得到一定固含量的混合液；将助剂加入至混合液中，得到初级涂料；在初级涂料中，加入加入水玻璃或硅溶胶，得到有机‑无机复合型水性涂料。制备的水性涂料环保、耐水耐高温，粘接可剥离性稳定，本发明还提出了一种有机‑无机复合型水性涂料在反光转移膜上的应用。

Description

一种有机-无机复合型水性涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及水性涂料领域，尤其涉及一种可用于反光转移膜的有机-无机复合型水性涂料及其制备方法。
背景技术
可剥离型涂料作为一种具有特殊功能的工业卷材用涂料，其涂覆于薄膜形成保护用产品，利用其可重新剥离的特点将薄膜暂时贴附于塑料、玻璃或金属表面，达到阻隔、防尘、防腐蚀作用，同时可从所贴附的对象表面完整剥离，不会在表面残留涂料。
反光转移膜用的可剥离涂料主要用于微珠型反光布生产过程，其作用是涂覆于薄膜上的可剥离涂料被暂时用于粘附玻璃微珠，后从玻璃微珠表面剥离。相比器材保护膜用的可剥离涂料，反光转移膜用的可剥离涂料面对的剥离环境更为恶劣，涂层在高湿环境下长时间放置并在较高的温度下进行剥离。现有的技术中，可剥离水性涂料通常是通过添加交联固化剂来增加涂料的耐水性和耐高温性能，但恶劣条件下的效果不理想，在重新剥离后部分涂料残留在玻璃微珠表面。
发明内容
为解决目前恶劣条件下的剥离过程，有涂料残留在玻璃微珠上的问题，本发明提出一种有机-无机复合型水性涂料及其制备方法，制备的水性涂料环保、耐水耐高温，粘接可剥离性稳定。
本发明还提出了一种有机-无机复合型水性涂料在反光转移膜上的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种有机-无机复合型水性涂料，包括以下组分组成，各组分的重量份为：
Figure BDA0002919602930000011
所述的水玻璃为碱金属的硅酸盐溶液，模数为3.5-8.5，硅酸盐的质量浓度为20％-35％。
所述的硅溶胶中SiO2的质量浓度为20-30％，胶体颗粒为3-15nm。
水玻璃、硅溶胶呈碱性，混合形成的复合涂料在使用过程中稳定，不会出现添加固化剂后出现轻微交联的胶体颗粒，对涂布面状有一定改善作用；而且水玻璃、硅溶胶天然环保，无毒性，相比现有常见的水性交联固化剂，使用过程安全。同时水玻璃、硅溶胶使用成本低，且可通过调整涂料中的添加量灵活控制涂层的粘接性能，生产过程的操作简单快捷。
所述聚丙烯酸树脂乳液选自具有压敏性的苯丙乳液，聚丙烯酸树脂的质量浓度为30％-40％，黏度为10-20mpa.s。
所述助剂包括pH调节剂、润湿剂、消泡剂中的一种或几种。其中，pH调节剂为氨水或有机胺；所述润湿剂包括CO-436、OT-75；所述消泡剂包括矿物油或有机硅消泡剂。
水优选为去离子水。
所述的有机-无机复合型水性涂料的制备方法为以下步骤：
(1)将聚丙烯酸树脂乳液加入水中，搅拌后得到混合液；
作为优选，在1000-1500转/分搅拌5-15分钟得到混合液。
(2)将助剂加入至混合液中，调节pH＝7-11，搅拌后得到初级涂料；
作为优选，在200-500转/分钟下搅拌8-15分钟。
(3)在初级涂料中，加入水玻璃、硅溶胶，搅拌后得到有机-无机复合型水性涂料。
作为优选，在1000-1200转/分钟下搅拌10-20分钟。
本发明采用水玻璃、硅溶胶与聚丙烯酸树脂乳液混合，复合涂料烘干形成的涂层充分利用脱水所形成的的硅氧键建立网状的骨架结构，提升涂层的内聚强度，降低在较高温度下聚丙烯酸树脂的分子蠕动，改善涂料的耐高温性能，同时硅氧无机物耐水良好，间接补强涂层的耐水性；可应用在反光转移膜上，改善剥离过程涂料的残留情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)制备的水性涂料提高了涂料的耐温耐水性能，改善剥离过程涂料的残留；
(2)制备工艺简单，环保、成本低。
附图说明
图1为使用本申请有机-无机复合型水性涂料的反光布结构示意图；
图2为使用本申请有机-无机复合型水性涂料的反光布剥离示意图；
图中，1：PET层，2：植株胶层，3：玻璃微珠，4：复合胶层，5：基布层。
具体实施方式
下面通过实施例和附图说明对本发明对进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。
实施例1
(1)反应原料：(以重量份计)
硅溶胶：5份，SiO2的质量含量为30％，胶体颗粒为7-10nm；
聚丙烯酸树脂乳液具有压敏性的苯丙乳液：100份，质量浓度为35％，粘度为20mpa.s；
助剂：1份，由pH调节剂为氨水，润湿剂为OT-75，消泡剂为有机硅消泡剂(型号为：德国毕克的BYK-022)组成；
去离子水：7份。
(2)制备方法：
先将压敏性的苯丙乳液加入去离子水中，在1000转/分搅拌10分钟得到混合液，然后将助剂加入至混合液中，调节pH＝10，在200转/分钟下搅拌10分钟得到初级涂料；最后在初级涂料中，加入硅溶胶，在1000转/分钟下搅拌10分钟后得到有机-无机复合型水性涂料1。
实施例2
(1)反应原料：(以重量份计)
硅溶胶：3份，SiO2的质量含量为30％，胶体颗粒为7-10nm；
聚丙烯酸树脂乳液为具有压敏性的苯丙乳液：100份，质量浓度为35％，粘度为20mpa.s；
水玻璃为硅酸钾水溶液：3份，模数为5；质量浓度为30％。
助剂：1份，由pH调节剂为氨水，润湿剂为OT-75，消泡剂为有机硅消泡剂(型号为：德国毕克的BYK-022)组成；
去离子水：7份。
(2)制备方法：
先将压敏性的苯丙乳液加入去离子水中，在1000转/分搅拌10分钟得到混合液，然后将助剂加入至混合液中，调节pH＝10，在200转/分钟下搅拌10分钟得到初级涂料；最后在初级涂料中，先后依次加入硅溶胶和水玻璃，在1000转/分钟下搅拌10分钟后得到有机-无机复合型水性涂料2。
实施例3
(1)反应原料：(以重量份计)
硅溶胶：10份，SiO2的质量含量为25％，胶体颗粒为13-15nm；
聚丙烯酸树脂乳液具有压敏性的苯丙乳液：100份，质量浓度为35％，粘度为15mpa.s；
水玻璃为硅酸钠水溶液：10份，模数为6；质量浓度为35％。
助剂：1.5份，由pH调节剂为氨水，润湿剂为CO-436，消泡剂为有机硅消泡剂(型号为：德国毕克的BYK-022)组成；
去离子水：10份。
(2)制备方法：
先将压敏性的苯丙乳液加入去离子水中，在1200转/分搅拌8分钟得到混合液，然后将助剂加入至混合液中，调节pH＝7，在400转/分钟下搅拌8分钟得到初级涂料；最后在初级涂料中，先后依次加入硅溶胶和水玻璃，在1200转/分钟下搅拌8分钟后得到有机-无机复合型水性涂料3。
实施例4
(1)反应原料：(以重量份计)
硅溶胶：20份，SiO2的质量含量为20％，胶体颗粒为4-7nm；
聚丙烯酸树脂乳液具有压敏性的苯丙乳液：100份，质量浓度为35％，粘度为10mpa.s；
水玻璃为硅酸锂水溶液：15份，模数为8；质量浓度为25％。
助剂：2份，由pH调节剂为氨水，润湿剂为CO-436，消泡剂为有机硅消泡剂(型号为：德国毕克的BYK-022)组成；
去离子水：20份。
(2)制备方法：
先将压敏性的苯丙乳液加入去离子水中，在1500转/分搅拌5分钟得到混合液，然后将助剂加入至混合液中，调节pH＝11，在300转/分钟下搅拌13分钟得到初级涂料；最后在初级涂料中，先后依次加入硅溶胶和水玻璃，在1000转/分钟下搅拌10分钟后得到有机-无机复合型水性涂料4。
对比例1：不添加水玻璃与硅溶胶
(1)反应原料：(以重量份计)
聚丙烯酸树脂乳液为具有压敏性的苯丙乳液：100份，质量浓度为35％，粘度为15mpa.s；
助剂：1份，由pH调节剂为氨水，润湿剂为OT-75，消泡剂为有机硅消泡剂(型号为：德国毕克的BYK-022)组成；
去离子水：7份。
(2)制备方法：
先将压敏性的苯丙乳液加入去离子水中，在1200转/分搅拌7分钟得到混合液，然后将助剂加入至混合液中，调节pH＝7，在400转/分钟下搅拌13分钟得到涂料1。
对比例2：以固化剂替代水玻璃和硅溶胶
(1)反应原料：(以重量份计)
固化剂为(型号为：上海西润的XR-100)0.5份，
聚丙烯酸树脂乳液为具有压敏性的苯丙乳液：100份，质量浓度为40％，粘度为15mpa.s；
助剂：1份，由pH调节剂为氨水，润湿剂为OT-75，消泡剂为有机硅消泡剂(型号为：德国毕克的BYK-022)组成；
去离子水：7份。
(2)制备方法：
先将压敏性的苯丙乳液加入去离子水中，在1200转/分搅拌7分钟得到混合液，然后将助剂加入至混合液中，调节pH＝7，在400转/分钟下搅拌13分钟得到初级涂料；最后在初级涂料中，加入固化剂，在1200转/分钟下搅拌15分钟后得到涂料2。
应用例1：采用常规方法制备反光布
先在PET膜上涂布实施例1制备的有机-无机复合型水性涂料1，烘干后植上玻璃微珠，收卷后进行真空镀膜，称为镀膜植珠膜，待用；然后在基布上涂布复合胶水(溶剂型丙烯酸树脂)，烘干后，与镀膜植珠膜进行热压复合转移玻璃微珠，并剥离PET膜，如图1所示的反光布，PET层1，植株胶层2，复合胶层(溶剂型丙烯酸树脂涂层)4，基布层5，依次连接，植株胶层2中设有玻璃微珠3。
应用例2-4
按照应用例1的制备方法制备反光布，区别在于：在PET膜上分别涂布实施例2-4制备的有机-无机复合型水性涂料2-4替换实施例1制备的有机-无机复合型水性涂料1。
应用例5-6
按照应用例1的制备方法制备反光布，区别在于：在PET膜上涂布对比例1-2制备的涂料1-2替换实施例1制备的有机-无机复合型水性涂料1。
测试例
如图2所示，将应用例制备的反光布中剥离PET膜，样品性能对比如表1所示：
表1
Figure BDA0002919602930000061
通过表1可以明显看出，其他组分相同的情况下，对比例1和实施例1相对比发现，添加硅溶胶后的涂料高温(120℃)保持力测试的时间比不加硅溶胶的涂料明显延长，使用过程稳定性有提升，剥离后的微珠上涂料残留情况明显改善，对比例2和实施例1相对比发现，添加硅溶胶后的涂料高温(120℃)保持力测试的时间比添加交联固化剂的涂料明显延长，使用过程稳定性有提升，剥离后的微珠上涂料残留情况明显改善，这说明硅溶胶有理由提高涂料的耐温耐水性能，改善使用稳定性及剥离过程涂料的残留情况。
对比例1和实施例2-4相对比发现，添加硅溶胶和水玻璃后的涂料高温(120℃)保持力测试的时间比不加硅溶胶的涂料明显延长，使用过程稳定性有提升，剥离后的微珠上涂料残留情况明显改善，对比例2和实施例2-4相对比发现，添加硅溶胶后的涂料高温(120℃)保持力测试的时间比添加交联固化剂的涂料明显延长。使用过程稳定性有提升，剥离后的微珠上涂料残留情况明显改善，这说明硅溶胶和水玻璃复配有理由提高涂料的耐温耐水性能，改善剥离过程涂料的残留情况。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种有机-无机复合型水性涂料，其特征在于，所述的涂料包括以下组分组成，各组分的重量份为：
水玻璃 0-15，
硅溶胶 5-20，
聚丙烯酸树脂乳液 50-100，
助剂 1-2，
水 5-50。
2.根据权利要求1所述的有机-无机复合型水性涂料，其特征在于，所述的水玻璃为碱金属的硅酸盐溶液，模数为3.5-8.5，硅酸盐的质量浓度为20%-35%。
3.根据权利要求1所述的有机-无机复合型水性涂料，其特征在于，所述的硅溶胶中SiO2的质量浓度为20-30%，胶体颗粒为3-15nm。
4.根据权利要求1所述的有机-无机复合型水性涂料，其特征在于，所述聚丙烯酸树脂乳液选自苯丙乳液，聚丙烯酸树脂的质量浓度为30％-40％，黏度为10-20mpa.s。
5.根据权利要求1所述的有机-无机复合型水性涂料，其特征在于，所述助剂包括pH调节剂、润湿剂、消泡剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的有机-无机复合型水性涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为以下步骤：
(1)将聚丙烯酸树脂乳液加入水中，搅拌后得到混合液；
(2)将助剂加入至混合液中，调节pH=7-11，搅拌后得到初级涂料；
(3)在初级涂料中，加入水玻璃、硅溶胶，搅拌后得到有机-无机复合型水性涂料。
7.根据权利要求6所述的有机-无机复合型水性涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中在1000-1500转/分搅拌5-15分钟得到混合液。
8.根据权利要求6所述的有机-无机复合型水性涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中200-500转/分钟下搅拌8-15分钟。
9.根据权利要求1所述的有机-无机复合型水性涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中1000-1200转/分钟下搅拌10-20分钟。
10.一种根据权利要求1所述的有机-无机复合型水性涂料在反光转移膜上的应用。
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