CN114410169A - 一种改性丙烯酸树脂防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于防水涂料领域，具体涉及一种改性丙烯酸树脂防水涂料及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种改性丙烯酸树脂防水涂料，由以下重量百分比的原料组成：丙烯酸正丁酯19.50～22.20％、甲基丙烯酸甲酯15.40～17.50％、苯乙烯3.60～4.20％、十二烷基硫酸钠0.26～0.40％、烷基酚聚氧乙烯醚0.52～0.80％、引发剂过硫酸铵0.01～0.03％、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷改性纳米SiO2粉体0～9.00％、缓冲剂碳酸氢钠0.81％～0.89％、余量为去离子水。本发明提供的改性丙烯酸树脂防水涂料及其制备方法，制备温度低，反应条件温和，生产工艺简单，生产过程既节约能源，又可保护环境。
Description
技术领域
本发明属于防水涂料领域，具体涉及一种改性丙烯酸树脂防水涂料及其制备方法。
背景技术
船体腐蚀是指船体钢材因受周围大气、海水、河水、微生物等作用发生的腐蚀。由于船体外部多处于自然暴露状态，在航行过程中会有海洋生物附着在船体下方，海洋生物的附着与腐蚀会造成船体表面粗糙度的增加，以及船体质量的增加，不仅损害船体，也大大降低了航海速度。
有机硅制成的保护涂层具有良好的耐腐蚀性及耐老化性，同时由具有良好的耐水性，尤其适合于水上工程使用，同时具有优异的重涂性，若将其用于船体防水上将具有广阔的应用前景，然而单一的有机硅树脂的生产成本高，固化时间长，固化温度高，膜层附着力差，使用受限，在实际应用中常与其它树脂复合使用，而改性水性丙烯酸树脂是一种将以端乙烯基改性有机硅树脂作为成膜材料，搭配其他助剂，可获得具有优良防水效果的涂料，然而该涂料制备过程中需要使用到有机溶剂，对环境危害较大。
发明内容
本发明提供一种改性丙烯酸树脂防水涂料及其制备方法，制备温度低，反应条件温和，生产工艺简单，生产过程既节约能源，又可保护环境。
本发明的技术方案如下：
一种改性丙烯酸树脂防水涂料，由以下重量百分比的原料组成：丙烯酸正丁酯19.50～22.20％、甲基丙烯酸甲酯15.40～17.50％、苯乙烯3.60～4.20％、十二烷基硫酸钠0.26～0.40％、烷基酚聚氧乙烯醚0.52～0.80％、引发剂过硫酸铵0.01～0.03％、硅烷改性纳米SiO2粉体0～9.00％、缓冲剂碳酸氢钠0.81％～0.89％、余量为去离子水。
进一步地，所述的改性丙烯酸树脂防水涂料，所述硅烷改性纳米SiO2粉体为利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对纳米SiO2粉体进行改性。
进一步地，所述的改性丙烯酸树脂防水涂料，硬单体为甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，软单体为丙烯酸正丁酯，其中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和苯乙烯的重量比为4:5:1。
上述的改性丙烯酸树脂防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)取规定比例的丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯于烧杯中，加入规定比例的烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠乳化剂、碳酸钠与去离子水，搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液；
2)取三分之一预乳化液与硅烷改性纳米SiO2粉体超声混合1小时，倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入引发剂过硫酸铵，引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液；
3)接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完；
4)而后调节温度使四口烧瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8；
5)出料、抽滤后得到改性丙烯酸树脂防水涂料。
进一步地，所述的改性丙烯酸树脂防水涂料的制备方法，硅烷改性纳米SiO2粉体加入量为3％时，凝胶率为4.28％；将涂料涂覆马口铁片上，制备出改性丙烯酸树脂防水涂层，施工后涂层的接触角为125.54°，相较于不加改性粉体的丙烯酸树脂涂层，接触角增大了47.09°。
本发明的有益效果为：
1、纳米SiO2粉体改性时，硅烷偶联剂上的-NH2已经与纳米SiO2发生缩合反应，形成Si-OH化学键，并使改性纳米SiO2粉体具有良好的分散性和良好的疏水性。
2、丙烯酸类与改性纳米SiO2微粒结合在一起，丙烯酸类单体中的C＝C已经反应完全，形成饱和的-CH3或-CH2-。
3、本发明的改性丙烯酸树脂防水涂料是利用纳米SiO2绿色环保、价格相对低廉的优点，通过引入有机硅改性纳米SiO2粒子对其进行改性，使其具有绿色环保、防腐性、较高硬度和附着力的防水涂料。
4、本发明制备温度低，反应条件温和，生产工艺简单，生产过程既节约能源，又可保护环境，应用前景好。
附图说明
图1为实施例1丙烯酸树脂防水涂料的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
取50g丙烯酸正丁酯、40g甲基丙烯酸甲酯、10g苯乙烯于烧杯，2g烷基酚聚氧乙烯醚、取1g十二烷基硫酸钠乳化剂、2.1g碳酸钠与适量去离子水，高速搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液，取三分之一预乳化液倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入0.7g过硫酸铵引发剂引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液，接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完，而后调节温度使瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8，出料、抽滤后得到硅烷偶联剂改性SiO2复合丙烯酸涂料，将涂料涂覆马口铁片上，制备出改性丙烯酸树脂防水涂层，得到未添加硅烷改性纳米SiO2粉体的改性丙烯酸树脂防水涂料，其对应涂层的润湿角为78.45°。
实施例2
取50g丙烯酸正丁酯、40g甲基丙烯酸甲酯、10g苯乙烯于烧杯，2g烷基酚聚氧乙烯醚、取1g十二烷基硫酸钠乳化剂、2.1g碳酸钠与适量去离子水，高速搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液，取三分之一预乳化液与2.5g硅烷偶联剂改性纳米SiO2超声混合1小时，倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入0.7g过硫酸铵引发剂引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液，接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完，而后调节温度使瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8，出料、抽滤后得到硅烷偶联剂改性SiO2复合丙烯酸涂料，将涂料涂覆马口铁片上，制备出改性丙烯酸树脂防水涂层，得到硅烷改性纳米SiO2粉体含量为1％的改性丙烯酸树脂防水涂料，其对应涂层的润湿角为116.17°。
实施例3
取50g丙烯酸正丁酯、40g甲基丙烯酸甲酯、10g苯乙烯于烧杯，2g烷基酚聚氧乙烯醚、取1g十二烷基硫酸钠乳化剂、2.1g碳酸钠与适量去离子水，高速搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液，取三分之一预乳化液与7.6g硅烷偶联剂改性纳米SiO2超声混合1小时，倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入0.7g过硫酸铵引发剂引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液，接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完，而后调节温度使瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8，出料、抽滤后得到硅烷偶联剂改性SiO2复合丙烯酸涂料，将涂料涂覆马口铁片上，制备出改性丙烯酸树脂防水涂层，得到硅烷改性纳米SiO2粉体含量为3％的改性丙烯酸树脂防水涂料，其对应涂层的润湿角为125.54°。
实施例4
取50g丙烯酸正丁酯、40g甲基丙烯酸甲酯、10g苯乙烯于烧杯，2g烷基酚聚氧乙烯醚、取1g十二烷基硫酸钠乳化剂、2.1g碳酸钠与适量去离子水，高速搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液，取三分之一预乳化液与12.5g硅烷偶联剂改性纳米SiO2超声混合1小时，倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入0.7g过硫酸铵引发剂引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液，接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完，而后调节温度使瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8，出料、抽滤后得到硅烷偶联剂改性SiO2复合丙烯酸涂料，将涂料涂覆马口铁片上，制备出改性丙烯酸树脂防水涂层，得到硅烷改性纳米SiO2粉体含量为5％的改性丙烯酸树脂防水涂料，其对应涂层的润湿角为125.93°。
实施例5
取50g丙烯酸正丁酯、40g甲基丙烯酸甲酯、10g苯乙烯于烧杯，2g烷基酚聚氧乙烯醚、取1g十二烷基硫酸钠乳化剂、2.1g碳酸钠与适量去离子水，高速搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液，取三分之一预乳化液与17.5g硅烷偶联剂改性纳米SiO2超声混合1小时，倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入0.7g过硫酸铵引发剂引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液，接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完，而后调节温度使瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8，出料、抽滤后得到硅烷偶联剂改性SiO2复合丙烯酸涂料，将涂料涂覆马口铁片上，制备出改性丙烯酸树脂防水涂层，得到硅烷改性纳米SiO2粉体含量为7％的改性丙烯酸树脂防水涂料，其对应涂层的润湿角为126.06°。
实施例6
取50g丙烯酸正丁酯、40g甲基丙烯酸甲酯、10g苯乙烯于烧杯，2g烷基酚聚氧乙烯醚、取1g十二烷基硫酸钠乳化剂、2.1g碳酸钠与适量去离子水，高速搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液，取三分之一预乳化液与22.5g硅烷偶联剂改性纳米SiO2超声混合1小时，倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入0.7g过硫酸铵引发剂引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液，接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完，而后调节温度使瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8，出料、抽滤后得到硅烷偶联剂改性SiO2复合丙烯酸涂料，将涂料涂覆马口铁片上，制备出改性丙烯酸树脂防水涂层，得到硅烷改性纳米SiO2粉体含量为9％的改性丙烯酸树脂防水涂料，其对应涂层的润湿角为126.70°。
Claims (5)
1.一种改性丙烯酸树脂防水涂料，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：丙烯酸正丁酯19.50～22.20％、甲基丙烯酸甲酯15.40～17.50％、苯乙烯3.60～4.20％、十二烷基硫酸钠0.26～0.40％、烷基酚聚氧乙烯醚0.52～0.80％、引发剂过硫酸铵0.01～0.03％、硅烷改性纳米SiO2粉体0～9.00％、缓冲剂碳酸氢钠0.81％～0.89％、余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂防水涂料，其特征在于，所述硅烷改性纳米SiO2粉体为利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对纳米SiO2粉体进行改性。
3.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂防水涂料，其特征在于，硬单体为甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，软单体为丙烯酸正丁酯，其中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和苯乙烯的重量比为4:5:1。
4.如权利要求1-3之一所述的改性丙烯酸树脂防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取规定比例的丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯于烧杯中，加入规定比例的烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠乳化剂、碳酸钠与去离子水，搅拌半小时使其完全乳化，获得预乳化液；
2)取三分之一预乳化液与硅烷改性纳米SiO2粉体超声混合1小时，倒入四口烧瓶，随后缓慢升温到70℃，接着加入引发剂过硫酸铵，引发乳液反应，保温30分钟后，得到泛蓝光的种子乳液；
3)接着升温到75℃后，将剩余三分之二预乳化液倒入恒压漏斗，逐滴加入到四口烧瓶内，控制其滴加速度，使其在2小时内正好滴完；
4)而后调节温度使四口烧瓶内乳液温度达到80℃，保温30分钟后停止搅拌，空冷至室温后，用0.1mol·L-1氨水调节乳液的pH为8；
5)出料、抽滤后得到改性丙烯酸树脂防水涂料。
5.根据权利要求4所述的改性丙烯酸树脂防水涂料的制备方法，其特征在于，硅烷改性纳米SiO2粉体加入量为3％时，凝胶率为4.28％，施工后涂层的接触角为125.54°。
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