CN113956742A - 一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，按重量份计，其组成为：SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂100.0～200.0份、润湿剂0.5～1.2份、分散剂0.8～1.8份、消泡剂0.5～1.0份、流平剂0.6～1.2份、pH调节剂0.8～1.5份、羧甲基纤维素钠1.0～2.5份、填料20.0～60.0份、去离子水15.0～50.0份；所述的SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂由SIS衍生物、丙烯酸、聚乙烯醇、交联单体、丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体与中和剂通过反应制得；本发明制得的改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，无需外加抗流挂助剂和附着力促进剂，其具有良好的抗流挂性和附着力；且无需外加成膜助剂，成膜性能好，丰满度好；且具有交联密度高、抗弯曲性好、柔韧性好等特点。

Description

一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料
技术领域
本发明涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料，尤其涉及到一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，属于水性功能涂料技术领域。
背景技术
丙烯酸树脂由于其侧链上基团的可修饰性，以致其作为主要成膜基料的丙烯酸涂料中耐候性、耐油及耐溶剂性等方面均具有独特的优势，在工业与民用建筑领域得到广泛的青睐。但传统的丙烯酸树脂用于金属涂料具有一定缺陷。首先，基于传统的溶剂型的丙烯酸树脂的涂料由于树脂的分子量较大、黏度较高，需要大量有机溶剂稀释，不利于环境保护。其次，对于常规的水性丙烯酸树脂涂料，其附着力以及抗弯曲和交联密度不够，涂膜完成很容易出现闪蚀，而一旦出现闪蚀点，漆膜的完整性受到破坏。
中国专利CN110845928A公开了一种APAO改性丙烯酸树脂水性涂料，按重量份计，其基本配方是：APAO改性水性丙烯酸树脂50.0～70.0份、氟改性水性丙烯酸树脂10.0～30.0份、颜填料6.0～25.0份、润湿剂0.2～0.5份、分散剂0.4～1.0份、消泡剂0.1～0.4份、流平剂0.2～0.5份、增稠防沉剂0.1～0.5份、pH调节剂0.4～1.0份、成膜助剂3.0～8.0份、去离子水10.0～30.0份；上述专利其主要性能靠APAO改性水性丙烯酸树脂提供，但其交联密度不够，柔韧性难以满足要求。
中国专利CN110819193A公开了一种自阻燃丙烯酸树脂水性防腐蚀涂料，按重量份计，其组成为：自阻燃油醇聚醚-2磷酸酯改性水性丙烯酸防腐树脂100.0～150.0份、氟改性水性丙烯酸树脂20.0～40.0份、润湿剂0.2～0.6份、消泡剂0.2～0.5份、增稠流平剂0.2～0.8份、pH调节剂0.3～0.7份、防冻剂6.0～10.0份、去离子水10.0～25.0份；上述专利含有大量的磷元素，容易对环境造成富养化，且其自身抗流挂性能不佳。
中国专利CN112662257A公开了一种三碟烯衍生物改性丙烯酸树脂水性涂料，按重量份计，其组成为：SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂30.0～60.0份、氟硅改性丙烯酸水性树脂10.0～35.0份、润湿剂0.2～0.8份、消泡剂0.3～0.8份、流平剂0.2～0.6份、pH调节剂0.4～0.9份、羟基纤维素0.8～1.5份、纳米级二氧化钛粉4.0～15.0份、颜填料0.0～25.0份、蒸馏水10.0～40.0份；三碟烯衍生物与水性丙烯酸树脂通过化学键相连，其性能结构稳定，有效解决外加吸附助剂在涂料中分散不均、易沉降等弊端；其虽具有良好的抗菌性，但是抗流挂性以及柔韧性能难以满足要求。
因此开发一种高性能针对于钢构用的改性丙烯酸树脂水性涂料符合目前社会发展的需求。
发明内容
为解决目前存在的技术问题，本发明的目的旨在提供一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料。
本发明以SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂为主要成膜物质，SIS衍生物中含有双键，通过化学键将SIS衍生物与水性丙烯酸树脂主体结构相连，无需外加抗流挂助剂以及附着力促进剂，其具有良好的抗流挂性以及柔韧性能。
本发明涉及一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，按重量份计，其组成为：SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂100.0～200.0份、润湿剂0.5～1.2份、分散剂0.8～1.8份、消泡剂0.5～1.0份、流平剂0.6～1.2份、pH调节剂0.8～1.5份、羧甲基纤维素钠1.0～2.5份、填料20.0～60.0份、去离子水15.0～50.0份。
其中，所述的SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂由SIS衍生物、丙烯酸、聚乙烯醇、交联单体、过氧化苯甲酰、丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体、成膜助剂、乙酸乙酯、中和剂和去离子水组成。
所述的pH调节剂为AMP-95、碳酸氢钠、碳酸钠、氨水、三乙胺中的一种或几种的组合。
所述的填料为云母粉、硫酸钡、高岭土、硫酸钠透明粉、碳酸钙、膨润土、凹凸棒中的一种或几种的组合。
所述的一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂，按重量份计,其组分为：SIS衍生物5.0～10.0份、丙烯酸3.5～8.0份、聚乙烯醇1.0～3.0份、交联单体2.5～5.0份、过氧化苯甲酰0.2～1.0份、丙烯酸酯硬单体15.0～35.0份、丙烯酸酯软单体35.0～80.0份、成膜助剂8.0～18.0份、乙酸乙酯60.0～150.0份、中和剂3.0～10.0份、去离子水120.0～250.0份；所述的SIS衍生物为甲基丙烯酸丁酯接枝SIS弹性体，其采用溶液法接枝制得。
所述的丙烯酸酯硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯腈、醋酸乙烯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯中的一种或几种的组合。
所述的丙烯酸酯软单体为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、甲基丙烯酸十三碳酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种或几种的组合。
所述的交联单体为丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、N-(羟甲基)丙烯酰胺、丙烯酸羟丁酯中的一种或几种的组合。
所述的成膜助剂为醇酯十二、丙二醇苯醚、十六碳醇酯、二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的组合。
所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种的组合。
所述的一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂，其制备方法，包括以下步骤：
a、在滴定罐中，按配方重量份计，将丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体、交联单体、2/3过氧化苯甲酰、丙烯酸搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b、在滴定罐中，按配方重量份计，将SIS衍生物与适量的乙酸乙酯搅拌均匀，得到混合液Ⅱ；
c、在多功能反应釜中，加入适量的乙酸乙酯和1/3过氧化苯甲酰，升温至78℃～84℃搅拌均匀，然后同时滴加混合液Ⅰ和混合液Ⅱ；
d、混合液Ⅰ和混合液Ⅱ同时滴加完毕，升温至82℃～86℃，搅拌反应1.5～2.0，加入聚乙烯醇；
e、除去乙酸乙酯，加入成膜助剂，降温，加入中和剂，高速搅拌分散条件下，加入适量去离子水至规定固含，过滤，即得到SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂。
本发明所述的SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂，基于申请的发明专利“一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂及其制备方法”，并作了详细描述。
本发明制得的改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，无需外加抗流挂助剂和附着力促进剂，其具有良好的抗流挂性能和附着力；且无需外加成膜助剂，成膜性能好，丰满度好；本发明制得的改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料具有交联密度高、抗弯曲性好、柔韧性好等特点。
具体实施方式
本发明结合以下实例对一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂A，按重量份计,其组分为：SIS衍生物8.0份、丙烯酸5.0份、聚乙烯醇1.5份、丙烯酸羟乙酯2.5份、过氧化苯甲酰0.6份、甲基丙烯酸甲酯20.0份、甲基丙烯酸丁酯20.0份、甲基丙烯酸异辛酯30.0份、醇酯十二10.0份、乙酸乙酯100.0份、三乙胺6.2份、去离子水160.0份。
本实施例中一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂A的制备方法，包括以下步骤：
a、在滴定罐中，按配方重量份计，将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、2/3过氧化苯甲酰、丙烯酸搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b、在滴定罐中，按配方重量份计，将SIS衍生物与适量的乙酸乙酯搅拌均匀，得到混合液Ⅱ；
c、在多功能反应釜中，加入适量的乙酸乙酯和1/3过氧化苯甲酰，升温至78℃～84℃搅拌均匀，然后同时滴加混合液Ⅰ和混合液Ⅱ；
d、混合液Ⅰ和混合液Ⅱ同时滴加完毕，升温至82℃～86℃，搅拌反应1.5～2.0，加入聚乙烯醇；
e、除去乙酸乙酯，加入醇酯十二，降温，加入三乙胺，高速搅拌分散条件下，加入适量去离子水至规定固含，过滤，即得到SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂A。
实施例2
一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂B，按重量份计,其组分为：SIS衍生物7.0份、丙烯酸5.5份、聚乙烯醇3.0份、丙烯酸羟丙酯4.0份、过氧化苯甲酰0.8份、丙烯酸异冰片酯30.0份、甲基丙烯酸月桂醇酯30.0份、甲基丙烯酸十三碳酯30.0份、丙二醇苯醚13.0份、乙酸乙酯120.0份、氨水4.0份、去离子水200.0份。
本实施例中一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂B的制备方法，包括以下步骤：
a、在滴定罐中，按配方重量份计，将丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、甲基丙烯酸十三碳酯、丙烯酸羟丙酯、2/3过氧化苯甲酰、丙烯酸搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b、在滴定罐中，按配方重量份计，将SIS衍生物与适量的乙酸乙酯搅拌均匀，得到混合液Ⅱ；
c、在多功能反应釜中，加入适量的乙酸乙酯和1/3过氧化苯甲酰，升温至78℃～84℃搅拌均匀，然后同时滴加混合液Ⅰ和混合液Ⅱ；
d、混合液Ⅰ和混合液Ⅱ同时滴加完毕，升温至82℃～86℃，搅拌反应1.5～2.0，加入聚乙烯醇；
e、除去乙酸乙酯，加入丙二醇苯醚，降温，加入氨水，高速搅拌分散条件下，加入适量去离子水至规定固含，过滤，即得到SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂B。
实施例3
一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂C，按重量份计,其组分为：SIS衍生物6.0份、丙烯酸4.0份、聚乙烯醇1.5份、N-(羟甲基)丙烯酰胺5.0份、过氧化苯甲酰0.7份、丙烯腈10.0份、甲基丙烯酸环己酯10.0份、甲基丙烯酸缩水甘油酯20.0份、甲基丙烯酸十八酯30.0份、二丙二醇丁醚5.0份、丙二醇甲醚醋酸酯5.0份、乙酸乙酯110.0份、二甲基乙醇胺6.0份、去离子水180.0份。
本实施例中一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂C的制备方法，包括以下步骤：
a、在滴定罐中，按配方重量份计，将丙烯腈、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸十八酯、N-(羟甲基)丙烯酰胺、2/3过氧化苯甲酰、丙烯酸搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b、在滴定罐中，按配方重量份计，将SIS衍生物与适量的乙酸乙酯搅拌均匀，得到混合液Ⅱ；
c、在多功能反应釜中，加入适量的乙酸乙酯和1/3过氧化苯甲酰，升温至78℃～84℃搅拌均匀，然后同时滴加混合液Ⅰ和混合液Ⅱ；
d、混合液Ⅰ和混合液Ⅱ同时滴加完毕，升温至82℃～86℃，搅拌反应1.5～2.0，加入聚乙烯醇；
e、除去乙酸乙酯，加入二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯，降温，加入二甲基乙醇胺，高速搅拌分散条件下，加入适量去离子水至规定固含，过滤，即得到SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂C。
对比例1
一种常规改性水性丙烯酸树脂D，按重量份计,其组分为：丙烯酸6.0份、聚乙烯醇1.5份、丙烯酸羟丙酯4.0份、过氧化苯甲酰0.8份、醋酸乙烯10.0份、丙烯酸异冰片酯15.0份、甲基丙烯酸丁酯25.0份、甲基丙烯酸异辛酯35份、十六碳醇酯13.0份、乙酸乙酯120.0份、三乙胺7.2份、去离子水190.0份。
本实施例中一种常规改性水性丙烯酸树脂D的制备方法，包括以下步骤：
a、在滴定罐中，按配方重量份计，将醋酸乙烯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟丙酯、2/3过氧化苯甲酰、丙烯酸搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b、在多功能反应釜中，加入适量的乙酸乙酯和1/3过氧化苯甲酰，升温至78℃～84℃搅拌均匀，然后滴加混合液Ⅰ；
c、混合液Ⅰ滴加完毕，升温至82℃～86℃，搅拌反应1.5～2.0，加入聚乙烯醇；
d、除去乙酸乙酯，加入十六碳醇酯，降温，加入三乙胺，高速搅拌分散条件下，加入适量去离子水至规定固含，过滤，即得到SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂D。
实施例4
一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，按重量份计，其组成为：SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂A 180.0份、润湿剂1.0份、分散剂1.2份、消泡剂0.7份、流平剂0.8份、AMP-951.2份、羧甲基纤维素钠1.2份、硫酸钠透明粉15.0份、碳酸钙20.0份、去离子水30.0份。
实施例5
一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，按重量份计，其组成为：SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂B 150.0份、润湿剂1.2份、分散剂1.6份、消泡剂0.8份、流平剂0.8份、碳酸氢钠1.3份、羧甲基纤维素钠2.2份、硫酸钡20.0份、高岭土35.0份、去离子水45.0份。
实施例6
一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，按重量份计，其组成为：SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂C 160.0份、润湿剂0.8份、分散剂1.2份、消泡剂0.7份、流平剂0.9份、三乙胺1.0份、羧甲基纤维素钠2.0份、膨润土20.0份、云母粉20.0份、去离子水35.0份。
对比例2
一种常规改性丙烯酸树脂水性涂料，按重量份计，其组成为：常规改性水性丙烯酸树脂D 150.0份、润湿剂0.7份、分散剂1.1份、消泡剂0.7份、流平剂0.8份、碳酸钠1.1份、羧甲基纤维素钠1.5份、高岭土30.0份、硫酸钠透明粉20.0份、去离子水40.0份。
将按照相关标准，对配置好的涂料进行性能指标测试，测试结果如表1所示。
其中，附着力：按照GB/T1720-1988的规定，使用划格法进行测试；
耐水性：按照GB/T1733-93的规定进行检测；
耐冲击性：按照GB/T1732-2020的规定进行检测；
抗流挂性：按照GB/T9264-2012的规定进行检测；
柔韧性：按照GB/T1731-1993的规定进行检测；
丝状腐蚀：按照(GB/T13452.4-92)的规定进行检测；
耐酸性(10％HCl)：按照GB/T1763-1979的规定进行检测。
表1：涂层的性能技术指标
Figure BDA0003375922920000091
Figure BDA0003375922920000101
由表1可以看出本发明实施例4、实施例5、实施例6的附着力、耐水性、丝状腐蚀、耐冲击性以及柔韧性等性能要好于对比例2常规改性水性丙烯酸树脂的相应性能，这表明本发明一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料具有良好的附着力、耐水性、丝状腐蚀、耐冲击性以及柔韧性等性能。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明；本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，其特征在于：按重量份计，其组成为：SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂100.0～200.0份、润湿剂0.5～1.2份、分散剂0.8～1.8份、消泡剂0.5～1.0份、流平剂0.6～1.2份、pH调节剂0.8～1.5份、羧甲基纤维素钠1.0～2.5份、填料20.0～60.0份、去离子水15.0～50.0份；
其中，所述的一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂，按重量份计,其组分为：SIS衍生物5.0～10.0份、丙烯酸3.5～8.0份、聚乙烯醇1.0～3.0份、交联单体2.5～5.0份、过氧化苯甲酰0.2～1.0份、丙烯酸酯硬单体15.0～35.0份、丙烯酸酯软单体35.0～80.0份、成膜助剂8.0～18.0份、乙酸乙酯60.0～150.0份、中和剂3.0～10.0份、去离子水120.0～250.0份；所述的SIS衍生物为甲基丙烯酸丁酯接枝SIS弹性体，其采用溶液法接枝制得。
2.如权利要求1所述的一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，其特征在于：所述的pH调节剂为AMP-95、碳酸氢钠、碳酸钠、氨水、三乙胺中的一种或几种的组合。
3.如权利要求1所述的一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，其特征在于：所述的填料为云母粉、硫酸钡、高岭土、硫酸钠透明粉、碳酸钙、膨润土、凹凸棒中的一种或几种的组合。
4.如权利要求1所述的一种改性丙烯酸树脂钢构用水性涂料，其特征在于：所述的一种SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂，其制备方法，包括以下步骤：
a、在滴定罐中，按配方重量份计，将丙烯酸酯硬单体、丙烯酸酯软单体、交联单体、2/3过氧化苯甲酰、丙烯酸搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b、在滴定罐中，按配方重量份计，将SIS衍生物与适量的乙酸乙酯搅拌均匀，得到混合液Ⅱ；
c、在多功能反应釜中，加入适量的乙酸乙酯和1/3过氧化苯甲酰，升温至78℃～84℃搅拌均匀，然后同时滴加混合液Ⅰ和混合液Ⅱ；
d、混合液Ⅰ和混合液Ⅱ同时滴加完毕，升温至82℃～86℃，搅拌反应1.5～2.0，加入聚乙烯醇；
e、除去乙酸乙酯，加入成膜助剂，降温，加入中和剂，高速搅拌分散条件下，加入适量去离子水至规定固含，过滤，即得到SIS衍生物改性水性丙烯酸树脂。
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