CN113388298A - 一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料生产技术领域，具体为一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料及其制备工艺，由以下重量份的原料制成：30～60份热塑性丙烯酸树脂乳液、10～16份水性环氧丙烯酸树脂、1.8～3.5份环氧磷酸酯、3.5～5.5份改性多孔纳米二氧化硅、0.2～0.4份烷基聚氧乙烯醚、1.6～3.2份N，N‑二甲基乙醇胺、0.35～0.6份聚四氟乙烯、0.2～0.5份消泡剂、0.3～0.45份流变助剂、0.8～1.5份成膜助剂及10～20份去离子水；本发明所制备的塑胶涂料不仅附着性能优，耐化学腐蚀性能好的优点；而且其本身还具有一定的抗菌、抗老化及耐醇擦拭性能，有效地提高了其品质。

Description

一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及涂料生产技术领域，具体为一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料及其制备工艺。

背景技术

涂料，在中国传统名称为油漆。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。

塑料涂料是涂装于塑料材质上的涂料，近些年来，塑料涂料已广泛应用于手机、电视机、电脑、汽车、摩托车配件等领域，如汽车外用部件(保险杠、镜罩、车侧面外罩等)和内用部件(驾驶室仪表板、门面板、气囊罩、转向罩等)；此外塑料涂料还广泛应用于运动和休闲器具、化妆品包装，以及玩具等。

目前，市售的单组分塑胶涂料虽然能对物体表面起到一定的防护功能，但是其本身的附着性能及耐腐蚀性能较差；这在一定程度上影响了其使用寿命和品质。再者，其本身的抗菌、抗老化剂及耐醇擦拭性能也仍需进一步地提高。

因此，提供一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料及其制备工艺，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料及其制备工艺，所制备的塑胶涂料不仅具有附着性能优，耐化学腐蚀性能好的优点；而且其本身还具有一定的抗菌、抗老化及耐醇擦拭性能，有效地提高了其品质。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，由以下重量份的原料制成：30～60份热塑性丙烯酸树脂乳液、10～16份水性环氧丙烯酸树脂、1.8～3.5份环氧磷酸酯、3.5～5.5份改性多孔纳米二氧化硅、0.2～0.4份烷基聚氧乙烯醚、1.6～3.2份N，N-二甲基乙醇胺、0.35～0.6份聚四氟乙烯、0.2～0.5份消泡剂、0.3～0.45份流变助剂、0.8～1.5份成膜助剂及10～20份去离子水。

作为优选地，所述改性多孔纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：

将多孔纳米二氧化硅及浓度为25～40％的乙醇水溶液按照0.06～0.12g/mL的用量比一同投至反应设备中，并向反应设备中加入适量的抗菌剂及表面活性剂；经超声分散均匀后，向反应设备中加入质量为乙醇水溶液1.6～3.5倍的改性液，并用盐酸调节其pH至5.6～6.8，然后在50～65℃的温度下保温反应6～9h；待反应完毕后，依次对其进行过滤、醇洗、水洗及干燥处理，即得改性多孔纳米材料。

作为优选地，所述抗菌剂选用十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的任意一种；且其用量为乙醇水溶液的20～35％。

作为优选地，所述表面活性剂选用失水山梨醇油酸脂聚氧乙烯醚、聚丙烯酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种；且其用量为乙醇水溶液的2.5～4.2％。

作为优选地，所述改性液的制备方法为：在冰水浴条件下，将适量的硅烷偶联剂KH-550滴至质量为其3～5倍的聚乙二醇二丙烯酸酯，并在20～30℃的温度下进行Michael加成反应，至反应液的胺值为30～40mgKOH/g；所得即为改性液成品。

作为优选地，所述多孔纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将氨水与浓度为35～50％的乙醇的水溶液按1：4～6的体积比混合搅拌均匀，所得记为混合液；然后将硅酸四乙酯与乙醇按照1：8～12的体积比混合搅拌均匀，然后将所得的混合组分边搅拌边缓慢滴加至上述混合液中，搅拌反应2～3h；然后对所得的反应液进行高速离心分离，再依次对所得纳米颗粒进行醇洗及水洗处理；

Ⅱ、将洗涤处理后的纳米颗粒与质量为硅酸四乙酯1.2～1.6倍的聚乙烯基吡咯烷酮混合搅拌均匀，然后向其中加入质量为两者总质量5～8倍的去离子水，混合搅拌均匀后，将之在90～100℃的温度下保温反应3～5h；

Ⅲ、按0.08～0.15g/mL固液比将适量的氢氧化钠投至步骤Ⅱ中最终所得的混合料液中，并在25～40℃的温度下保温反应1～2h；待反应完毕后，依次对其进行过滤、醇洗、水洗及干燥处理后，所得纳米粉体即为多孔纳米氧化硅成品。

作为优选地，所述流变助剂选用BYK-420、BYK-D420流变助剂中的任意一种。

作为优选地，所述消泡剂选用A10、D160、F-111、N267A消泡剂中的任意一种。

作为优选地，所述成膜助剂选用2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的任意一种。

一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料的制备工艺，包括以下步骤：

S1、按上述配方量分别称取各原料，然后将热塑性丙烯酸树脂乳液及水性环氧丙烯酸树脂加入混料釜中，机械搅拌混合均匀后，然后将N，N-二甲基乙醇胺及消泡剂加入釜中，经高速分散5～10min，测试无油窝；

S2、然后边搅拌边向混料釜中加入流变助剂，机械分散均匀后，边搅拌边将去离子水及成膜助剂转入釜中，混合搅拌，使各原料混合均匀；

S3、将剩余原料投至混料釜中，经高速分散20～30min；然后对混料釜内的涂料样品进行取样检测，后经过滤、装罐及包装处理后，即得超高耐醇水性单组份塑胶涂料成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中以硅酸四乙酯、聚乙烯基吡咯烷酮及氢氧化钠等作为制备多孔纳米二氧化硅的原料，所制备的纳米二氧化硅的内部具有丰富的孔隙结构，使得其具有较大的比表面积。通过将制备的多孔纳米二氧化硅浸没在含有抗菌剂及表面活性剂的乙醇水溶液中，并经过超声分散使得抗菌剂及表面活性剂均匀地分散在多孔纳米二氧化硅的表面及其孔隙的内壁上，然后通过加入改性液使得其与多孔纳米二氧化硅的表面发生化学反应，两者之间通过作用力较强的化学键相连接，最终在多孔纳米二氧化硅的表面及其孔隙的内壁上形成纵横交织的三维网络结构，从而对分散在多孔纳米二氧化硅表面及其孔隙的内壁上的抗菌剂进行有效地“固定”。以改性多孔纳米二氧化硅作为制备塑胶涂料的原料不仅能有效地提高其杀菌能力，一定程度上延长了塑胶涂料的保质期及使用寿命。而且其还能与聚四氟乙烯相互协同，能在一定程度上提高塑胶涂料的抗紫外、抗老化能力，延长了其使用寿命。

2、本发明中以热塑性丙烯酸树脂乳液、水性环氧改性丙烯酸树脂乳液、环氧磷酸酯及聚四氟乙烯等作为制备塑胶涂料的原料。其中，水性环氧丙烯酸树脂与环氧磷酸酯之间相互协同，使得本发明所制备的塑胶涂料具有很好的附着性能及耐化学腐蚀性能；而且还具有很好的耐醇擦拭性能，有效地提高了所制备的塑胶涂料的品质。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例1

一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，由以下重量份的原料制成：30份热塑性丙烯酸树脂乳液、10份水性环氧丙烯酸树脂(依据专利申请号为CN201110276283.9的发明专利制得)、1.8份环氧磷酸酯、3.5份改性多孔纳米二氧化硅、0.2份烷基聚氧乙烯醚、1.6份N，N-二甲基乙醇胺、0.35份聚四氟乙烯、0.2份消泡剂、0.3份流变助剂、0.8份成膜助剂及10份去离子水。

改性多孔纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：

将多孔纳米二氧化硅及浓度为25％的乙醇水溶液按照0.06g/mL的用量比一同投至反应设备中，并向反应设备中加入适量的抗菌剂及表面活性剂；经超声分散均匀后，向反应设备中加入质量为乙醇水溶液1.6倍的改性液，并用盐酸调节其pH至5.6，然后在50～65℃的温度下保温反应6h；待反应完毕后，依次对其进行过滤、醇洗、水洗及干燥处理，即得改性多孔纳米材料。

抗菌剂选用十二烷基三甲基氯化铵；且其用量为乙醇水溶液的20％。

表面活性剂选用失水山梨醇油酸脂聚氧乙烯醚；且其用量为乙醇水溶液的2.5％。

改性液的制备方法为：在冰水浴条件下，将适量的硅烷偶联剂KH-550滴至质量为其3倍的聚乙二醇二丙烯酸酯，并在20℃的温度下进行Michael加成反应，至反应液的胺值为30mgKOH/g；所得即为改性液成品。

多孔纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将氨水与浓度为35％的乙醇的水溶液按1：4的体积比混合搅拌均匀，所得记为混合液；然后将硅酸四乙酯与乙醇按照1：8的体积比混合搅拌均匀，然后将所得的混合组分边搅拌边缓慢滴加至上述混合液中，搅拌反应2h；然后对所得的反应液进行高速离心分离，再依次对所得纳米颗粒进行醇洗及水洗处理；

Ⅱ、将洗涤处理后的纳米颗粒与质量为硅酸四乙酯1.2倍的聚乙烯基吡咯烷酮混合搅拌均匀，然后向其中加入质量为两者总质量5倍的去离子水，混合搅拌均匀后，将之在90℃的温度下保温反应5h；

Ⅲ、按0.08g/mL固液比将适量的氢氧化钠投至步骤Ⅱ中最终所得的混合料液中，并在25℃的温度下保温反应2h；待反应完毕后，依次对其进行过滤、醇洗、水洗及干燥处理后，所得纳米粉体即为多孔纳米氧化硅成品。

流变助剂选用BYK-420流变助剂。

消泡剂选用A10消泡剂。

成膜助剂选用2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯。

一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料的制备工艺，包括以下步骤：

S1、按上述配方量分别称取各原料，然后将热塑性丙烯酸树脂乳液及水性环氧丙烯酸树脂加入混料釜中，机械搅拌混合均匀后，然后将N，N-二甲基乙醇胺及消泡剂加入釜中，经高速分散5min，测试无油窝；

S2、然后边搅拌边向混料釜中加入流变助剂，机械分散均匀后，边搅拌边将去离子水及成膜助剂转入釜中，混合搅拌，使各原料混合均匀；

S3、将剩余原料投至混料釜中，经高速分散20min；然后对混料釜内的涂料样品进行取样检测，后经过滤、装罐及包装处理后，即得超高耐醇水性单组份塑胶涂料成品。

实施例2

本实施例所提供的塑胶涂料及其制备工艺大致和实施例1相同，其主要区别在于各原料配比不同，具体体现如下：

一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，由以下重量份的原料制成：50份热塑性丙烯酸树脂乳液、13份水性环氧丙烯酸树脂、2.8份环氧磷酸酯、4.8份改性多孔纳米二氧化硅、0.3份烷基聚氧乙烯醚、2.5份N，N-二甲基乙醇胺、0.5份聚四氟乙烯、0.4份消泡剂、0.36份流变助剂、1.2份成膜助剂及15份去离子水。

实施例3

本实施例所提供的塑胶涂料及其制备工艺大致和实施例1相同，其主要区别在于各原料配比不同，具体体现如下：

一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，由以下重量份的原料制成：60份热塑性丙烯酸树脂乳液、16份水性环氧丙烯酸树脂、3.5份环氧磷酸酯、5.5份改性多孔纳米二氧化硅、0.4份烷基聚氧乙烯醚、3.2份N，N-二甲基乙醇胺、0.6份聚四氟乙烯、0.5份消泡剂、0.45份流变助剂、1.5份成膜助剂及20份去离子水。

对比例1：通过本发明中实施例1提供的制备工艺制备的塑胶涂料，不同之处在于：其以粒径大小相近的普通纳米二氧化硅代替改性多孔纳米二氧化硅；

对比例2：通过本发明中实施例1提供的制备工艺制备的塑胶涂料，不同之处在于：其原料中不含环氧磷酸酯；

性能测试

分别将通过本发明中实施例1～3制备的塑胶涂料记作实验例1～3；通过对比例1～2制备的塑胶涂料分别记作对比例1～2；然后对实施例1～3和对比例1～2制备的塑胶涂料进行相关性能检测，所得数据记录于下表：

表1

表2

表3

表4

通过对比及分析表1、表2、表3及表4中的相关数据可知，本发明所制备的塑胶涂料不仅具有附着性能优，耐化学腐蚀性能好的优点；而且其本身还具有一定的抗菌、抗老化及耐醇擦拭性能，有效地延长了其使用寿命的同时，也提高了其品质。由此表明本发明制备的纤维织物具有更广阔的市场前景，更适宜推广。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：30～60份热塑性丙烯酸树脂乳液、10～16份水性环氧丙烯酸树脂、1.8～3.5份环氧磷酸酯、3.5～5.5份改性多孔纳米二氧化硅、0.2～0.4份烷基聚氧乙烯醚、1.6～3.2份N，N-二甲基乙醇胺、0.35～0.6份聚四氟乙烯、0.2～0.5份消泡剂、0.3～0.45份流变助剂、0.8～1.5份成膜助剂及10～20份去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于，所述改性多孔纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：

将多孔纳米二氧化硅及浓度为25～40％的乙醇水溶液按照0.06～0.12g/mL的用量比一同投至反应设备中，并向反应设备中加入适量的抗菌剂及表面活性剂；经超声分散均匀后，向反应设备中加入质量为乙醇水溶液1.6～3.5倍的改性液，并用盐酸调节其pH至5.6～6.8，然后在50～65℃的温度下保温反应6～9h；待反应完毕后，依次对其进行过滤、醇洗、水洗及干燥处理，即得改性多孔纳米材料。

3.根据权利要求2所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于：所述抗菌剂选用十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的任意一种；且其用量为乙醇水溶液的20～35％。

4.根据权利要求2所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于：所述表面活性剂选用失水山梨醇油酸脂聚氧乙烯醚、聚丙烯酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种；且其用量为乙醇水溶液的2.5～4.2％。

5.根据权利要求2所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于，所述改性液的制备方法为：在冰水浴条件下，将适量的硅烷偶联剂KH-550滴至质量为其3～5倍的聚乙二醇二丙烯酸酯，并在20～30℃的温度下进行Michael加成反应，至反应液的胺值为30～40mgKOH/g；所得即为改性液成品。

6.根据权利要求2所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于，所述多孔纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、将氨水与浓度为35～50％的乙醇的水溶液按1：4～6的体积比混合搅拌均匀，所得记为混合液；然后将硅酸四乙酯与乙醇按照1：8～12的体积比混合搅拌均匀，然后将所得的混合组分边搅拌边缓慢滴加至上述混合液中，搅拌反应2～3h；然后对所得的反应液进行高速离心分离，再依次对所得纳米颗粒进行醇洗及水洗处理；

Ⅱ、将洗涤处理后的纳米颗粒与质量为硅酸四乙酯1.2～1.6倍的聚乙烯基吡咯烷酮混合搅拌均匀，然后向其中加入质量为两者总质量5～8倍的去离子水，混合搅拌均匀后，将之在90～100℃的温度下保温反应3～5h；

Ⅲ、按0.08～0.15g/mL固液比将适量的氢氧化钠投至步骤Ⅱ中最终所得的混合料液中，并在25～40℃的温度下保温反应1～2h；待反应完毕后，依次对其进行过滤、醇洗、水洗及干燥处理后，所得纳米粉体即为多孔纳米氧化硅成品。

7.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于：所述流变助剂选用BYK-420、BYK-D420流变助剂中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于：所述消泡剂选用A10、D160、F-111、N267A消泡剂中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料，其特征在于：所述成膜助剂选用2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的任意一种。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种超高耐醇水性单组份塑胶涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按上述配方量分别称取各原料，然后将热塑性丙烯酸树脂乳液及水性环氧丙烯酸树脂加入混料釜中，机械搅拌混合均匀后，然后将N，N-二甲基乙醇胺及消泡剂加入釜中，经高速分散5～10min，测试无油窝；

S2、然后边搅拌边向混料釜中加入流变助剂，机械分散均匀后，边搅拌边将去离子水及成膜助剂转入釜中，混合搅拌，使各原料混合均匀；

S3、将剩余原料投至混料釜中，经高速分散20～30min；然后对混料釜内的涂料样品进行取样检测，后经过滤、装罐及包装处理后，即得超高耐醇水性单组份塑胶涂料成品。