CN113527964A - 一种水性丙烯酸防护涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性丙烯酸防护涂料。包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液50‑70份、硅灰粉5‑10份、三水铝土5‑10份、改性膨润土1‑5份、云母5‑10份、分散剂1‑2份、消泡剂0.1‑0.3份、除锈剂0.1‑0.5份、成膜剂1‑3份、水1‑30份、增稠剂5‑10份。本发明通过对膨润土进行修饰改性，在体系中获得一个较好的相容性，使得涂料的成膜性更好；采用硅烷偶联剂对膨润土经行修饰改性，表面羟基消失，使得它具有较好的疏水性，同时形成一个比较好的核壳结构，在涂料成膜过程中，水和聚合物表面张力增大，推动了聚合物表面成膜；本发明的涂料具有较好的防腐蚀、耐磨、耐刮擦等防护性能，具有非常重要的现实意义。

Description

一种水性丙烯酸防护涂料
技术领域
本发明涉及涂料化工技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸防护涂 料。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对环保防护材料的要求越来越高。现 有的丙烯酸防护材料都存在以下缺陷和不足：(1)丙烯酸聚合物的保 光性能及耐老化性能较好但是涂膜的致密性比较差，对水蒸气和氧气 的屏蔽性能较差，容易导致金属材料表面被腐蚀；(2)由于水性涂料 成膜过程伴随着水分的蒸发，且水分的蒸发速度会影响聚合物粒子的 融合；(3)涂料中的无机粉体在水分蒸发后不容易在聚合物表面形成 光滑致密的涂层。中国专利CN104830181A提供了水性丙烯酸体系通 过成膜固化反应提高涂料交联度从而提高聚合物材料的成膜性。针对 上述缺陷和不足，本发明提出了一种水性丙烯酸防护涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸防护涂料，使其具有较好 的耐腐蚀、耐磨性以及具有较好的耐刮擦性能。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分： 丙烯酸乳液50-70份、硅灰粉5-10份、三水铝土5-10份、改性膨 润土1-5份、云母5-10份、分散剂1-2份、消泡剂0.1-0.3份、除 锈剂0.1-0.5份、成膜剂1-3份、水1-30份、增稠剂5-10份。本发 明用的丙烯酸乳液，以水为稀释剂，辅助添加修饰改性的膨润土能够 高效涂敷在金属材料表面，可形成较好的防护膜，使得制备的水性丙 烯酸防护材料具有较好的防锈、防腐蚀，耐磨、高清洁等防护性能， 具有非常重要的现实意义。
进一步，所述分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散剂。
进一步，所述消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述云母的粒径为 200目。
进一步，所述成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复 配而成。使用该成膜剂在环境湿度较大的情况下也能进行较好的成膜。
进一步，所述改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
进一步，所述聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法如下：
(1)将膨润土分散于无水乙醇中并超声，搅拌，得到混合液A；
(2)将硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得到混合 液B，并调节所述混合液B的pH为4；
(3)将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并加热反应， 反应后离心，洗涤，干燥，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；
(4)将所述硅烷偶联剂改性的膨润土和PVP-K30分散于乙醇中 并超声处理，然后加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下 加热反应，反应后依次用无水乙醇和四氢呋喃洗涤，最后干燥，得到 聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。该聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方 法；使用硅烷偶联剂(KH-570)作为有机化修饰改性剂，利用硅烷偶 联剂与膨润土层间的羟基经行脱水缩合将硅烷偶联剂接到膨润土的 表面，使得膨润土带有活泼的双键。然后在硅烷偶联剂修饰后的膨润 土表面接枝聚苯乙烯，使其形成一个核壳结构，在表面形成一个疏水 的表面，使得它具有较好的疏水性，同时形成一个比较好的核壳结构， 在涂料成膜过程中，水和聚合物表面张力增大，推动聚合物表面成膜。
进一步，步骤(1)中所述膨润土的粒径为300目；所述膨润土 与所述无水乙醇的质量体积比为25-40g/L；所述的超声时间为15-30 分钟。
进一步，步骤(2)中所述硅烷偶联剂为KH570；所述硅烷偶联 剂、所述无水乙醇和所述去离子水的体积比为1:30:20；调节pH用 试剂为1mol/L的氢氧化钠溶液。
进一步，步骤(3)中所述混合液A与所述混合液B的体积比为 3:2；所述加热温度为75-85℃；所述反应时间为4-6小时；所述洗 涤用试剂为乙醇，洗涤3-5次；所述干燥为真空干燥，且干燥温度为 50-60℃，干燥时间为20-24小时。
进一步，步骤(4)中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述PVP-K30 的质量比为1:(0.2-0.3)；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比 为25-35g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体 积比为(20-40):1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比 为1.5-2.0g/L；所述超声处理时间为20-40分钟；所述加热温度为 70-80℃；所述反应时间为15-20小时。步骤(4)中先用无水乙醇洗 涤是为了洗去多余的PVP-K30，然后再用四氢呋喃洗涤可以除去自聚 的聚苯乙烯(PS)。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过对膨润土进行有机化修饰改性，在体系中获得 一个较好的相容性，使得涂料的成膜性更好；
(2)由于采用硅烷偶联剂(KH-570)对膨润土经行有机化修饰 改性，表面羟基消失，使得它具有较好的疏水性，同时形成一个比较 好的核壳结构，在涂料成膜过程中，水和聚合物表面张力增大，推动 了聚合物表面成膜；
(3)本发明使用的成膜剂是由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积 比1:3复配而成的混合溶剂，即使在环境湿度较大的情况下也能进行 较好的成膜；
(4)本发明的水性丙烯酸防护涂料具有较好的防锈、防腐蚀， 耐磨、耐刮擦以及高清洁等防护性能，具有非常重要的现实意义。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而 不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅 仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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
一种水性丙烯酸防护涂料，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液 50份、硅灰粉8份、三水铝土5份、改性膨润土3份、云母10份、 分散剂1份、消泡剂0.3份、除锈剂0.2份、成膜剂1份、水10份、 增稠剂5份；所述的分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散 剂；所述的消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述的云母的粒径为200 目；所述的成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成； 所述的改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
上述实施例1中使用的聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法 包括如下步骤：
(1)将粒径为300目的膨润土分散于无水乙醇中，机械搅拌并 超声处理30分钟，即得到混合液A；其中所述膨润土与所述无水乙 醇的质量体积比为30g/L；
(2)将硅烷偶联剂KH570、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得 到混合液B，然后向混合液B中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，调节 体系的pH为4；其中所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子 水的体积比为1：30：20；
(3)将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并在80℃下回 流反应6小时，反应后高速离心，然后用乙醇洗涤3次，接着在真空 条件下50℃干燥24小时，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；其中所述 混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；
(4)然后将上述步骤(3)得到的硅烷偶联剂改性的膨润土和 PVP-K30分散于乙醇中并超声处理30分钟，然后转移到三口烧瓶中， 然后向三口烧瓶中加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下 加热至75℃反应20小时，反应后先用无水乙醇洗去多余的PVP-K30， 然后再用四氢呋喃多次洗涤除去自聚的聚苯乙烯，最后干燥，即得到 聚苯乙烯包覆的膨润土粒子；其中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所 述PVP-K30的质量比为1:0.3；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积 比为30g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积 比为30:1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为1.5g/L。
实施例2
一种水性丙烯酸防护涂料，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液 60份、硅灰粉10份、三水铝土8份、改性膨润土1份、云母7份、 分散剂2份、消泡剂0.2份、除锈剂0.5份、成膜剂2份、水2份、 增稠剂8份；所述的分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散 剂；所述的消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述的云母的粒径为200 目；所述的成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成； 所述的改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
上述实施例2中使用的聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法 包括如下步骤：
(1)将粒径为300目的膨润土分散于无水乙醇中，机械搅拌并 超声处理15分钟，即得到混合液A；其中所述所述膨润土与所述无 水乙醇的质量体积比为25g/L；
(2)将硅烷偶联剂KH570、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得 到混合液B，然后向混合液B中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，调节 体系的pH为4；其中所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子 水的体积比为1：30：20；
(3)将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并在75℃下回 流反应5小时，反应后高速离心，然后用乙醇洗涤3次，接着在真空 条件下60℃干燥22小时，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；其中所述 混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；
(4)然后将上述步骤(3)得到的硅烷偶联剂改性的膨润土和 PVP-K30分散于乙醇中并超声处理20分钟，然后转移到三口烧瓶中， 然后向三口烧瓶中加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下 加热至80℃反应15小时，反应后先用无水乙醇洗去多余的PVP-K30， 然后再用四氢呋喃多次洗涤除去自聚的聚苯乙烯，最后干燥，即得到 聚苯乙烯包覆的膨润土粒子；其中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所 述PVP-K30的质量比为1:0.2；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积 比为25g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积 比为20:1所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为2.0g/L。
实施例3
一种水性丙烯酸防护涂料，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液 70份、硅灰粉5份、三水铝土10份、改性膨润土5份、云母5份、 分散剂1.5份、消泡剂0.1份、除锈剂0.1份、成膜剂3份、水30 份、增稠剂10份；所述的分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产 的分散剂；所述的消泡剂采用的是聚醚类消泡剂；所述的云母的粒径 为200目；所述的成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复 配而成；所述的改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
上述实施例3中使用的聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法 包括如下步骤：
(1)将粒径为300目的膨润土分散于无水乙醇中，机械搅拌并 超声处理20分钟，即得到混合液A；其中所述所述膨润土与所述无 水乙醇的质量体积比为40g/L；
(2)将硅烷偶联剂KH570、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得 到混合液B，然后向混合液B中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，调节 体系的pH为4；其中所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子 水的体积比为1：30：20；
(3)将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并在85℃下回 流反应4小时，反应后高速离心，然后用乙醇洗涤5次，接着在真空 条件下55℃干燥20小时，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；其中所述 混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；
(4)然后将上述步骤(3)得到的硅烷偶联剂改性的膨润土和 PVP-K30分散于乙醇中并超声处理40分钟，然后转移到三口烧瓶中， 然后向三口烧瓶中加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下 加热至70℃反应18小时，反应后先用无水乙醇洗去多余的PVP-K30， 然后再用四氢呋喃多次洗涤除去自聚的聚苯乙烯，最后干燥，即得到 聚苯乙烯包覆的膨润土粒子；所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述 PVP-K30的质量比为1:0.25；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比 为35g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积比 为40:1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为1.8g/L。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本 发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动 仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分：丙烯酸乳液50-70份、硅灰粉5-10份、三水铝土5-10份、改性膨润土1-5份、云母5-10份、分散剂1-2份、消泡剂0.1-0.3份、除锈剂0.1-0.5份、成膜剂1-3份、水1-30份、增稠剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，所述分散剂采用的是德国贝克吉利尼公司生产的分散剂。
3.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，所述消泡剂用的是聚醚类消泡剂；所述云母的粒径为200目。
4.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，所述成膜剂由乙二醇和二乙二醇丁醚按照体积比1:3复配而成。
5.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，所述改性膨润土为聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
6.根据权利要求5所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，所述聚苯乙烯包覆的膨润土粒子的制备方法包括如下步骤：
(1)将膨润土分散于无水乙醇中并超声，搅拌，得到混合液A；
(2)将硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合搅拌，得到混合液B，并调节所述混合液B的pH为4；
(3)将所述混合液B缓慢加入所述混合液A中，并加热反应，反应后离心，洗涤，干燥，得到硅烷偶联剂改性的膨润土；
(4)将所述硅烷偶联剂改性的膨润土和PVP-K30分散于乙醇中并超声处理，然后加入溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯，并在氮气保护下加热反应，反应后依次用无水乙醇和四氢呋喃洗涤，最后干燥，得到聚苯乙烯包覆的膨润土粒子。
7.根据权利要求6所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤(1)中所述膨润土的粒径为300目；所述膨润土与所述无水乙醇的质量体积比为25-40g/L；所述超声时间为15-30分钟。
8.根据权利要求6所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤(2)中所述硅烷偶联剂为KH570；所述硅烷偶联剂、所述无水乙醇和所述去离子水的体积比为1：30：20；调节pH用试剂为1mol/L的氢氧化钠溶液。
9.根据权利要求6所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤(3)中所述混合液A与所述混合液B的体积比为3:2；所述加热温度为75-85℃；所述反应时间为4-6小时；所述洗涤用试剂为乙醇，洗涤3-5次；所述干燥为真空干燥，且干燥温度为50-60℃，干燥时间为20-24小时。
10.根据权利要求6所述的一种水性丙烯酸防护涂料，其特征在于，步骤(4)中所述硅烷偶联剂改性的膨润土和所述PVP-K30的质量比为1:(0.2-0.3)；所述PVP-K30与所述乙醇的质量体积比为25-35g/L；所述乙醇与所述溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯之间的体积比为(20-40):1；所述偶氮二异丁腈与所述苯乙烯的质量体积比为1.5-2.0g/L；所述超声处理时间为20-30分钟；所述加热温度为70-80℃；所述反应时间为15-20小时。
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