CN114380934A - 一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业涂料技术领域，提出了一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，包括以下重量份原料：苯乙烯280‑300份，丙烯酸正丁酯80‑85份，丙烯酸‑2‑乙基己酯75‑80份，衣康酸4‑7份，磷酸酯单体PP70 5‑7份，碳酸钠0.1‑0.15份，第一引发剂溶液10‑14份，第二引发剂溶液60‑76份，反应型阴离子乳化剂7‑9份，苯乙烯磺酸钠1份。通过上述技术方案，解决了现有技术中的乳液粒子稳定性不佳，造成乳液的光泽、耐水、耐盐雾综合性能不佳的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工业涂料技术领域，具体的，涉及一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液。
背景技术
无论是溶剂型还是聚合物乳液涂料，制备高光泽涂料都是不易实现的，尤其是聚合物乳液涂料有着更加复杂的胶体特性和成膜过程。聚合物乳液与溶剂聚合物的不同之处是：聚合物乳液是以水为分散介质粒子形态的聚合物分散体，而溶剂聚合物是聚合物大分子溶解在溶剂中。聚合物乳液的分散介质水和聚合物胶体粒子形态影响了聚合物乳液涂料体系的界面情况，从溶剂型的三个界面(气-液，液-粉体粒子，液-基材)到乳液的四个界面(增加一个液-聚合物离子界面，该界面张力较高，需要表面活性剂降低界面张力)界面变化是聚合物乳液涂料的制备、干燥过程粒子的堆积、助剂的选择等与溶剂型有很大的差异。
聚合物乳液涂料干燥过程的受力和粒子的运动完全不同于溶剂涂料，这个过程是影响涂料光泽和其它各种性能最为基础的原因。聚合物乳液以及其制备的涂料的干燥过程是干燥区域从外围的干区向中心的湿区移动的过程，现有乳液粒子的稳定性平衡性不佳，造成乳液的光泽和耐水、耐盐水、耐盐雾综合性能不能达到一个最佳的效果。
发明内容
本发明提出一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，解决了现有技术中的乳液粒子稳定性不佳，造成乳液的光泽、耐水、耐盐雾综合性能不佳的问题。
本发明的技术方案如下：
一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，包括以下重量份原料：苯乙烯280-300份，丙烯酸正丁酯80-85份，丙烯酸-2-乙基己酯75-80份，衣康酸4-7份，磷酸酯单体PP70 5-7份，碳酸钠0.1-0.15份，第一引发剂溶液10-14份，第二引发剂溶液60-76份，反应型阴离子乳化剂7-9份，苯乙烯磺酸钠1份。
作为进一步的技术方案，所述第一引发剂溶液、第二引发剂溶液均由氧化剂水溶液和还原剂水溶液组成，所述氧化剂为过硫酸铵，所述还原剂为亚硫酸氢钠。
作为进一步的技术方案，所述第一引发剂溶液中，氧化剂水溶液包括氧化剂0.5-0.6份，水5-6份，还原剂水溶液包括还原剂0.4-0.5份，水5-6份。
作为进一步的技术方案，所述第二引发剂溶液中，氧化剂水溶液包括氧化剂1-1.5份，水30-38份，还原剂水溶液包括还原剂0.7-0.8份，水30-35份。
作为进一步的技术方案，所述反应型阴离子乳化剂为反应型阴离子乳化剂SR10。
本发明还提出一种所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1、在160-180份水中加入配方量80％-85％的反应型阴离子乳化剂、苯乙烯磺酸钠，搅拌后加入苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、磷酸酯单体PP70、衣康酸，搅拌乳化得到预乳化液；
S2、在260-300份水中加入剩余的反应型阴离子乳化剂和碳酸钠，升温至80-82℃加入2％-3％所述预乳化剂和第一引发剂水溶液，待温度升至最高并稳定后，滴加剩余所述预乳化剂和第二引发剂水溶液，反应完毕即得所述丙烯酸乳液。
作为进一步的技术方案，所述步骤S2中滴加过程中控制温度75-80℃，滴加时间180-210min。
作为进一步的技术方案，所述步骤S2中反应完毕后还包括后处理，后处理具体为降温后调节pH至7.5-8。
作为进一步的技术方案，所述步骤S2中，调节pH后加入消泡剂和杀菌剂。
本发明还提出一种涂料，包括以下组分，去离子水15-20份，丙烯酸乳液50-60份，多功能助剂0.1-0.2份，消泡剂0.1-0.15份，钛白粉10-20份，分散剂0.1-1份，润湿剂0.05-0.1份，增稠剂0.2-0.5份，成膜助剂5-8份，触变剂0.1-0.5份。
本发明的有益效果为：
1、采用半连续滴加方式制备聚合物乳液，在聚合过程中引入衣康酸、PP70、苯乙烯磺酸钠等官能单体，控制得到的齐聚物的分子量(Mn15000-20000)和含量(1.2％-1.5％)，提高了漆膜干燥时粒子堆积的均匀性，提高漆膜的平整度，从而提高光泽。
2、本发明聚合过程中发生氧化还原反应，采用反应型阴离子乳化剂SR10，制得特定的乳液齐聚物的分子量和结构，使得与聚合物粒子表面以及粉体表面有很好相容性，漆膜基本无缺陷，耐水、耐盐水、耐盐雾性能优异。
3、合成的乳液产品，不含APEO，无甲醛，无其他的污染排放，产品稳定性很好。在关键的性能上，解决了乳液的光泽的问题，同时工业漆具有很好的耐水、耐盐水、耐盐雾的优点。最终的产品性能优异且绿色环保。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，包括以下重量份原料：苯乙烯290份，丙烯酸正丁酯82份，丙烯酸-2-乙基己酯75份，衣康酸5份，磷酸酯单体PP70 5份，碳酸钠0.12份，第一引发剂(氧化剂水溶液-过硫酸铵0.5份，水5份；还原剂水溶液-亚硫酸氢钠0.4份，水5份)，第二引发剂溶液(氧化剂水溶液-过硫酸铵1.2份，水30份；还原剂水溶液-亚硫酸氢钠0.7份，水30份)，反应型阴离子乳化剂SR10 8.19份，苯乙烯磺酸钠1份。
向预乳化釜中加入180份的去离子水，开启搅拌，加入6.94份乳化剂SR10、1份苯乙烯磺酸钠，15min后加入计量好的苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、PP70、衣康酸，继续高速搅拌乳化20min制得预乳化液；
向反应釜中加入280份的去离子水，开启搅拌，加入1.25份乳化剂SR10和碳酸钠，升温至80℃时，加入2.3％预乳化液和第一引发剂水溶液，待温度升至最高并稳定2min后，开始滴加单体预乳化液和第二引发剂水溶液，滴加温度控制在75～80℃，滴加时间180min，之后保温30min，降温，用氨水调节pH至7.6，加入消泡剂8034 1.5份及杀菌剂BIT20 2份，过滤后得到最终的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液。
实施例2
一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，包括以下重量份原料：苯乙烯280份，丙烯酸正丁酯80份，丙烯酸-2-乙基己酯75份，衣康酸4份，磷酸酯单体PP70 6份，碳酸钠0.1份，第一引发剂(氧化剂水溶液-过硫酸铵0.5份，水5份；还原剂水溶液-亚硫酸氢钠0.4份，水5份)，第二引发剂溶液(氧化剂水溶液-过硫酸铵1.5份，水38份；还原剂水溶液-亚硫酸氢钠0.7份，水30份)，反应型阴离子乳化剂SR10 6份，苯乙烯磺酸钠1份。
向预乳化釜中加入170份的去离子水，开启搅拌，加入7.6份乳化剂SR10、1份苯乙烯磺酸钠，15min后加入计量好的苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、PP70、衣康酸，继续高速搅拌乳化20min制得预乳化液；
向反应釜中加入250份的去离子水，开启搅拌，加入1.2份乳化剂SR10和碳酸钠，升温至80℃时，加入2％预乳化液和第一引发剂水溶液，待温度升至最高并稳定2min后，开始滴加单体预乳化液和第二引发剂水溶液，滴加温度控制在75～80℃，滴加时间180min，之后保温30min，降温，用氨水调节pH至7.5，加入消泡剂及杀菌剂，过滤后得到最终的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液。
实施例3
一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，包括以下重量份原料：苯乙烯300份，丙烯酸正丁酯85份，丙烯酸-2-乙基己酯80份，衣康酸7份，磷酸酯单体PP70 7份，碳酸钠0.15份，第一引发剂(氧化剂水溶液-过硫酸铵0.6份，水6份；还原剂水溶液-亚硫酸氢钠0.5份，水6份)，第二引发剂溶液(氧化剂水溶液-过硫酸铵1.5份，水38份；还原剂水溶液-亚硫酸氢钠0.8份，水35份)，反应型阴离子乳化剂SR10 9份，苯乙烯磺酸钠1份。
向预乳化釜中加入180份的去离子水，开启搅拌，加入7.2份乳化剂SR10、1份苯乙烯磺酸钠，15min后加入计量好的苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、PP70、衣康酸，继续高速搅拌乳化20min制得预乳化液；
向反应釜中加入300份的去离子水，开启搅拌，加入1.8份乳化剂SR10和碳酸钠，升温至80℃时，加入2％预乳化液和第一引发剂水溶液，待温度升至最高并稳定2min后，开始滴加单体预乳化液和第二引发剂水溶液，滴加温度控制在75～80℃，滴加时间180min，之后保温30min，降温，用氨水调节pH至7.8，加入消泡剂及杀菌剂，过滤后得到最终的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液。
实施例4
一种涂料：去离子水18份，实施例1丙烯酸乳液60份，AMP-95多功能助剂0.1份，消泡剂0.12份，钛白粉14份，分散剂SN-5027 0.5份，润湿剂TO8 0.1份，增稠剂0.2-0.5份，十二碳醇酯成膜助剂6份，RM-2020触变剂0.3份。
实施例4中涂料的PVC为12％，固含量为42％。
实施例5
一种涂料：与实施例4的区别在于丙烯酸乳液为实施例2中的丙烯酸乳液。
实施例6
一种涂料：与实施例4的区别在于丙烯酸乳液为实施例3中的丙烯酸乳液。
对比例1
一种涂料：在实施例4的基础上，将PP70的用量改为1份，其他原料的含量不变，制备方法与实施例4相同，分别制备丙烯酸乳液和涂料。
对比例2
一种涂料：在实施例4的基础上，将PP70的用量改为2份，其他原料的含量不变，制备方法与实施例4相同，分别制备丙烯酸乳液和涂料。
对比例3
一种涂料：在实施例1的基础上，将PP70的用量改为8份，其他原料的含量不变，制备方法与实施例4相同，分别制备丙烯酸乳液和涂料。
测试方法：
涂层60°光泽按GBT 9754-2007规定的方法进行测试；
耐水性按GB/T 1733-1993规定的方法进行测试；
耐盐水按GB/T 1763-1979规定的方法进行测试；
耐盐雾按GB/T 1771-2007规定的方法进行测试；
齐聚物分离方法：取适量乳液加入离心管中，装完样品的离心管放入转头须轴对称平衡样品，室温条件下40000转/分钟离心180分钟，提取上清液为齐聚物水溶液；
齐聚物分子量测试：使用Agilent Series 1260型凝胶渗透色谱仪，0.05mol磷酸钠盐缓冲液为流动相，柱温为35℃，流速为1ml/min。
实施例4-6中丙烯酸乳液和涂料的性能测试
实施例4、对比例1-3中的相关测试数据
本发明中，制备得到分子量15000-20000的齐聚物，提高了漆膜干燥时粒子堆积的均匀性，提高漆膜的平整度，提高了光泽。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，其特征在于，包括以下重量份原料：苯乙烯280-300份，丙烯酸正丁酯80-85份，丙烯酸-2-乙基己酯75-80份，衣康酸4-7份，磷酸酯单体PP70 5-7份，碳酸钠0.1-0.15份，第一引发剂溶液10-14份，第二引发剂溶液60-76份，反应型阴离子乳化剂7-9份，苯乙烯磺酸钠1份。
2.根据权利要求1所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，其特征在于，所述第一引发剂溶液、第二引发剂溶液均由氧化剂水溶液和还原剂水溶液组成，所述氧化剂为过硫酸铵，所述还原剂为亚硫酸氢钠。
3.根据权利要求2所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，其特征在于，所述第一引发剂溶液中，氧化剂水溶液包括氧化剂0.5-0.6份，水5-6份，还原剂水溶液包括还原剂0.4-0.5份，水5-6份。
4.根据权利要求3所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，其特征在于，所述第二引发剂溶液中，氧化剂水溶液包括氧化剂1-1.5份，水30-38份，还原剂水溶液包括还原剂0.7-0.8份，水30-35份。
5.根据权利要求1所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液，其特征在于，所述反应型阴离子乳化剂为反应型阴离子乳化剂SR10。
6.如权利要求1-5任意一项所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在160-180份水中加入配方量80％-85％的反应型阴离子乳化剂、苯乙烯磺酸钠，搅拌后加入苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、磷酸酯单体PP70、衣康酸，搅拌乳化得到预乳化液；
S2、在260-300份水中加入剩余的反应型阴离子乳化剂和碳酸钠，升温至80-82℃加入2％-3％所述预乳化剂和第一引发剂水溶液，待温度升至最高并稳定后，滴加剩余所述预乳化剂和第二引发剂水溶液，反应完毕即得所述丙烯酸乳液。
7.根据权利要求6所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中滴加过程中控制温度75-80℃，滴加时间180-210min。
8.根据权利要求7所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中反应完毕后还包括后处理，后处理具体为降温后调节pH至7.5-8。
9.根据权利要求8所述的高光泽水性工业漆用丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，调节pH后加入消泡剂和杀菌剂。
10.一种涂料，其特征在于，包括以下组分，去离子水15-20份，丙烯酸乳液50-60份，多功能助剂0.1-0.2份，消泡剂0.1-0.15份，钛白粉10-20份，分散剂0.1-1份，润湿剂0.05-0.1份，增稠剂0.2-0.5份，成膜助剂5-8份，触变剂0.1-0.5份，所述丙烯酸乳液为如权利要求1-5任意一项所述的丙烯酸乳液或如权利要求6-9任意一项所述的制备方法得到的丙烯酸乳液。
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