CN114539461B - 一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液、水性工业漆及其制备方法 - Google Patents
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液、水性工业漆及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及水性涂料技术领域,具体公开一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液、水性工业漆及其制备方法。线性梯度结构丙烯酸酯乳液包括如下重量份数的组分:去离子水500份‑600份、乳化剂8份‑15份、引发剂0.5份‑4份、pH缓冲剂0.5份‑2份、第一pH调节剂3份‑15份、丙烯酸丁酯22份‑85份、丙烯酸辛酯22份‑223份、苯乙烯280份‑340份、甲基丙烯酸3份‑15份、甲基丙烯酸羟基乙酯3份‑15份、硅烷偶联剂0.3份‑5份和磷酸酯单体3份‑15份。本发明利用线性梯度结构丙烯酸酯乳液所制备的水性工业漆,耐盐雾性达到120h,硬度达到H,耐冲击性为50CM,且附着力达到0级,VOC含量低。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域,尤其涉及一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液、水性工业漆及其制备方法。
背景技术
近年来我国大气环境污染问题日益凸显,油性漆因其味道大、不环保等问题逐渐被水性工业漆取代。水性工业漆具有VOC含量远远低于油性工业漆,对人体无害且不污染环境的特点,因此在工业漆行业发展迅速。但水性工业漆相对油性漆尤其是在耐盐雾方面势必会带来一些弊端,一般市场上水性丙烯酸酯共聚乳液型水性工业漆耐盐雾性能差且硬度偏低,比如在室外彩钢瓦屋顶等在暴露的环境下常常遇到雨水、冰雹等恶劣天气,使漆膜容易出现锈蚀、开裂等问题,通过翻新或换新等措施也就大大增加了成本。所以开发出性能优良且耐盐雾性的水性涂料成为涂料行业的发展方向。
发明内容
针对现有彩钢瓦屋顶用水性工业漆耐盐雾性差、硬度低等问题,本发明提供一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液、水性工业漆及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是:
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液,包括如下重量份数的原料组分:去离子水500份-600份、乳化剂8份-15份、引发剂0.5份-4份、pH缓冲剂0.5份-2份、第一pH调节剂3份-15份、丙烯酸丁酯22份-85份、丙烯酸辛酯22份-223份、苯乙烯280份-340份、甲基丙烯酸3份-15份、甲基丙烯酸羟基乙酯3份-15份、硅烷偶联剂0.3份-5份和磷酸酯单体3份-15份。
相对于现有技术,线性梯度结构丙烯酸酯乳液中,磷酸酯单体和硅烷偶联剂中有机硅单体的浓度由核心层向表层呈梯度增加,其特殊结构使得核心层无效的磷酸酯单体、有机硅单体大大减少,表层浓度增大,提高了功能性单体利用率,将其应用在水性工业漆中,磷酸酯单体的双键基团可以和其他单体原料反应,极大了提高了所制备涂漆的耐盐雾性。且本发明提供的线性梯度结构丙烯酸酯乳液粒子的玻璃化温度(Tg)由核心层向表层呈线性降低趋势,保证了将线性梯度结构丙烯酸酯乳液制成的工业漆涂料成膜后整体硬度提升的同时耐冲击不受影响,同时兼顾了硬度与耐冲击性。
优选的,所述乳化剂为阴离子型乳化剂或非离子型乳化剂中至少一种,具体可选育用艾迪科SR-10、科莱恩APS-100、巴斯夫TO-8。
优选的,所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠中至少一种,优选的引发剂可以提高所制备乳液的耐水性,过硫酸铵或过硫酸钠的选择还可降低成本。
优选的,所述pH缓冲剂为碳酸氢铵或碳酸氢钠中至少一种。
优选的,所述第一pH调节剂为N,N二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水中至少一种。
优选的,所述硅烷偶联剂为含甲基丙烯酰氧基或乙烯基类硅烷偶联剂中至少一种,具体可选用美国联碳A-171或迈图A-174。
A-171是乙烯基类硅烷偶联剂,它的分子结构中有一个含有不饱和双键结构的乙烯基官能团和三个可水解的甲氧基,在水性体系中稳定性要稍好,不易挥发。利用硅烷偶联剂水解缩合的特点,和本发明中其他组分协同作用,使制备的乳液在成膜时发生交联反应,进而提高所制备漆膜的耐盐雾性、硬度和耐冲击性。
A-174是一种新颖的具有反应性能的硅烷偶联剂,能和大部分的烯烃共聚,在酸性或碱性条件下能发生解交联反应,利用甲基丙烯酰氧基的可聚合性,将它与醋酸乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸单体共聚,与醋酸乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸单体共聚,所得的硅丙体系可广泛用于涂料中,提供优异的粘合力和耐久性,本发明利用甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂和本发明其他组分协同作用,大大提高了所制备水性工业漆的耐盐雾行、附着力、漆膜硬度和耐冲击性。
优选的,所述磷酸酯单体为可参与丙烯酸酯加成聚合反应的、具有烯丙基的磷酸酯类单体,具体的可选用索尔维PAM 100或HEMAP。
优选的磷酸酯单体对金属基材具有良好的附着力和缓蚀效果,能增加涂漆的稳定性,还可使交联之类不良反应降低到最少,减少絮凝的生成。且该磷酸酯单体的双键基团可以与本发明中所用的其他组分进行反应,形成一个整体从而大大提高了涂漆的耐盐雾性和附着力。
本发明提供上述任一项所述的线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法,该制备方法包括以下工艺步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的20wt%-40wt%乳化剂和20wt%-30wt%去离子水,混合均匀,然后依次加入称取的50wt%-65wt%苯乙烯、丙烯酸丁酯、40wt%-60wt%甲基丙烯酸和40wt%-60wt%甲基丙烯酸羟基乙酯,在一级反应釜中搅拌均匀,得一级预乳化液;
步骤b、将称取的20wt%-40wt%乳化剂和20wt%-30wt%去离子水,混合均匀,然后依次加入丙烯酸辛酯、剩余苯乙烯、剩余甲基丙烯酸、剩余甲基丙烯酸羟基乙酯、硅烷偶联剂和磷酸酯单体,在二级反应釜中搅拌均匀,得二级预乳化液;
步骤c、将称取的35wt%-55wt%去离子水、剩余乳化剂和pH缓冲剂加入三级反应釜中,混合均匀,升温至80-85℃,然后加入称取的30wt%-65wt%引发剂后,添加所述一级预乳化液总量的3wt%-13wt%的一级预乳化液,反应5min-15min,得种子液;
步骤d、将所述二级反应釜中的二级预乳化液连续通入所述一级反应釜中,同时,将剩余去离子水和剩余引发剂混合后的混合液同时与一级反应釜中的乳液连续通入所述三级反应釜中,将三级反应釜升温至80℃-85℃,保温45min-90min,降温至40-55℃,加入第一pH调节剂调节pH至7.5-8.5,利用180目滤网过滤,得线性梯度结构丙烯酸酯乳液。
优选的,所述一级预乳化液中苯乙烯与丙烯酸丁酯的质量比为2.6-6.3:1。
优选的,所述二级预乳化液中苯乙烯与丙烯酸辛酯的质量比为0.9-2.6:1。
优选的,步骤d中,一级反应釜设有搅拌装置,并在一级反应釜开启时即启动。
优选的,步骤d中,一级反应釜、二级反应釜中的乳液和剩余去离子水和剩余引发剂混合后的混合液通过输送泵输送至三级反应釜,为匀速通入,且各输送泵同时开启,且二级反应釜中二级预乳化液、一级反应釜中混合预乳化液和所述混合液同时通入完毕,连续通入三级反应釜的时间为3.5-4h。因聚合工艺及反应机理关系,对通入速率不加限制,以通入时间为准,滴加过程中保持温度在80℃-85℃。
本发明提供的线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法,通过改变三级反应釜中通入二级预乳化液和一级预乳化液的浓度,从而来实现制备的乳液为线性梯度结构丙烯酸酯乳液。本发明利用特定制备方法得到的线性梯度结构丙烯酸酯乳液粒子的二级预乳化液由核心层向表层浓度呈增加趋势,且由于二级预乳化液的Tg温度较一级预乳化液的Tg温度低,进而使得的线性梯度结构丙烯酸酯乳液粒子的Tg温度由核心层向表层呈线性降低趋势;硅烷偶联剂和磷酸酯单体浓度由核心层向表层呈线性增加趋势。
相对于现有技术,线性梯度结构乳液与传统核壳结构乳液相比,乳液粒子的核心层和表层结合更加紧密,包覆性更好,其中磷酸酯单体和硅烷偶联剂中有机硅单体的浓度由核心层向表层呈梯度增加,其特殊结构使得核心层无效的磷酸酯单体、有机硅单体大大减少,表层浓度增大,提高了功能性单体利用率,通过减少核心层无效的磷酸酯单体、有机硅单体等功能性单体的使用,大大降低了所制备的线性梯度结构丙烯酸酯乳液的成本,并且磷酸酯单体和硅烷偶联剂中有机硅单体和其他组分协同作用,使乳液粒子外层相互融合形成致密的膜,结合本发明制备的特殊结构,极大提高了用该线性梯度结构乳液制备的水性工业漆的耐盐雾性、稳定性。
本发明还提供一种水性工业漆,具体包括如下重量份数的原料组分:
去离子水12份-40份、第二pH调节剂0.3份-1份、分散剂0.5份-2份、消泡剂0.1份-0.3份、杀菌剂0.1份-0.2份、防沉触变剂0.005份-0.05份、颜填料8份-30份、线性梯度结构丙烯酸酯乳液20份-70份、成膜助剂2份-4份、防闪锈助剂0.3份-1份、增稠剂0.5份-2份和流平剂0.1份-2份。
本发明提供的水性工业漆,利用所述线性梯度结构丙烯酸酯乳液作为成膜物质,极大的提高了所制备水性工业漆的耐盐雾性、耐冲击性和漆膜硬度。
优选的,所述第二pH调节剂为N,N二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水中至少一种。
优选的,所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物,具体选用毕克公司BYK-190。
优选的,所述消泡剂为有机硅消泡剂,具体可选用BYK-024或BYK-028;所述消泡剂相容性好,不含VOC,提高光泽,具有持久稳定性。
优选的,所述防沉触变剂为海明斯BENTONE LT。
优选的,所述颜填料为钛白、炭黑、铁红或硫酸钡中至少一种。
优选的,所述成膜助剂为十二碳醇酯。
优选的,所述防闪锈助剂为ZT-707,其含有多种缓蚀剂成分,与所述线性梯度结构乳液配合产生钝化膜,可以提高涂层的耐腐蚀性能。
优选的,所述流平润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷,具体可选用BYK-346。
优选的,所述杀菌剂为常规杀菌剂特洛伊K9N。
优选的,所述增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂和丙烯酸碱溶胀型增稠剂中至少一种,具体可选用RM-8W、RM-12W或TT-935。
优选的增稠剂可改善所制备漆膜的流动性和流平性,使所制备的漆膜具有均匀的成膜性能、光泽展现性和高增稠效率。
本发明还提供一种水性工业漆的制备方法,包括以下步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的去离子水、40wt%-50wt%的第二pH调节剂、分散剂、消泡剂、颜填料和防沉触变剂,充分搅拌15min,得初级混合料;
步骤b、将所述初级混合料混合研磨至20~30μm,然后向其中依次加入线性梯度结构丙烯酸酯乳液、剩余第二pH调节剂、成膜助剂、杀菌剂、防闪锈助剂、流平剂和增稠剂,混合均匀并充分搅拌30min,得所述水性工业漆。
相对于现有技术,本发明提供的水性工业漆,其利用特定的线性梯度结构丙烯酸酯乳液作为成膜物质,线性梯度结构丙烯酸酯乳液中磷酸酯单体和硅烷偶联剂的浓度由核心层至表层呈梯度增加,其特殊结构使得核心层无效的磷酸酯单体、硅烷偶联剂大大减少,表层浓度增大,提高了功能性单体利用率,并且通过减少核心层无效的磷酸酯单体、硅烷偶联剂的使用,大大降低了所制备的线性梯度结构丙烯酸酯乳液的成本,并且磷酸酯单体和硅烷偶联剂中有机硅单体和其他组分协同作用,使乳液粒子外层相互融合形成致密的膜,结合本发明制备的特殊结构,极大提高了用该线性梯度结构乳液制备的水性工业漆的耐盐雾性、稳定性。线性梯度结构乳液与传统核壳结构乳液相比,核心层与壳层结合更加紧密,包覆性更好,且线性梯度结构丙烯酸酯乳液粒子的Tg温度由核心层至表层呈梯度递减,核心层的Tg温度高,而表层的Tg温度降低,保证了使用本发明所制备的线性梯度结构丙烯酸酯乳液制成的水性工业漆成膜后整体硬度提升的同时耐冲击也不受影响,使其工程机械表层涂膜在运用中不易受外力造成漆膜损坏。本发明的水性工业漆制备方法操作简单,无复杂工序,也无需特殊的设备,成本低,适合工业化大规模生产,具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例1-3中线性梯度结构丙烯酸酯乳液中步骤d的制备流程图,其中,11为二级反应釜,12为二级泵,13为一级反应釜,14为一级泵,15为三级反应釜,16为三级泵,17为混合液储罐。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
下述实施例1-3中制备线性梯度结构丙烯酸酯乳液中步骤d的制备流程图如图1所示,其中,11为二级反应釜,12为二级泵,13为一级反应釜,14为一级泵,15为三级反应釜,16为三级泵,17为混合液储罐。
实施例1
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液,包括如下重量份数的原料组分:去离子水600份,SR-10 8份,过硫酸铵0.5份,碳酸氢铵2份,氨水15份,丙烯酸丁酯23份,丙烯酸辛酯56份,苯乙烯280份,甲基丙烯酸3份、甲基丙烯酸羟基乙酯3份,美国联碳A-171 0.3份和索尔维PAM 100 15份。
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法,该制备方法包括以下工艺步骤:
步骤a、将称取1.6份SR-10和120份去离子水,混合均匀,然后依次加入140份苯乙烯、丙烯酸丁酯、5份甲基丙烯酸和5份甲基丙烯酸羟基乙酯,在一级反应釜13中搅拌均匀,得一级预乳化液;
步骤b、将称取1.8份SR-10和120份去离子水,混合均匀,然后依次加入丙烯酸辛酯、剩余苯乙烯、剩余甲基丙烯酸、剩余甲基丙烯酸羟基乙酯、美国联碳A-171和索尔维PAM100,在二级反应釜11中搅拌均匀,得二级预乳化液;
步骤c、将称取的330份去离子水、剩余SR-10和碳酸氢铵加入三级反应釜15中,混合均匀,升温至80℃,然后加入称取的0.15份过硫酸铵后,添加所述一级预乳化液总量的3wt%一级预乳化液,反应5min,得种子液;
步骤d、将所述二级反应釜11中的二级预乳化液通过二级泵12连续通入所述一级反应釜13中,同时将剩余去离子水和剩余过硫酸铵混合后的混合液通过三级泵16同时与一级反应釜13中的乳液通过一级泵14连续通入所述三级反应釜15中,连续通入三级反应釜的时间为3.5h,将三级反应釜15升温至85℃,保温45min,降温至40℃,加入氨水调节pH至8.0,利用180目滤网过滤,得线性梯度结构丙烯酸酯乳液。
一种水性工业漆,具体包括如下重量份数的原料组分:去离子水12份、氨水0.3份、BYK-190 2份、BYK-024 0.1份、特洛伊K9N 0.1份、海明斯BENTONE LT 0.005份、钛白30份、线性梯度结构丙烯酸酯乳液20份、十二碳醇酯2份、ZT-707 0.3份、RM-8W 0.5份、BYK-3460.1份。
一种水性工业漆的制备方法,包括以下步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的去离子水、0.12份氨水、BYK-190、BYK-024、钛白和海明斯BENTONE LT,充分搅拌15min,得初级混合料;
步骤b、将所述初级混合料混合研磨至20μm,然后向其中依次加入线性梯度结构丙烯酸酯乳液、剩余氨水、十二碳醇酯、特洛伊K9N、ZT-707、BYK-346和RM-8W,混合均匀并充分搅拌30min,得所述水性工业漆。
实施例2
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液,包括如下重量份数的原料组分:去离子水500份,APS-100 15份,过硫酸钠4份,碳酸氢铵0.5份,氨水3份,丙烯酸丁酯30份,丙烯酸辛酯80份,苯乙烯340份,甲基丙烯酸15份、甲基丙烯酸羟基乙酯15份,迈图A-174 5份和HEMAP 3份。
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法,该制备方法包括以下工艺步骤:
步骤a、将称取的4份APS-100和150份去离子水,混合均匀,然后依次加入180份苯乙烯、丙烯酸丁酯、3.6份甲基丙烯酸和3.6份甲基丙烯酸羟基乙酯,在一级反应釜13中搅拌均匀,得一级预乳化液;
步骤b、将称取的6份APS-100和150份去离子水,混合均匀,然后依次加入丙烯酸辛酯、剩余苯乙烯、剩余甲基丙烯酸、剩余甲基丙烯酸羟基乙酯、迈图A-174和HEMAP,在二级反应釜11中搅拌均匀,得二级预乳化液;
步骤c、将称取的175份去离子水、剩余APS-100和碳酸氢铵加入三级反应釜15中,混合均匀,升温至85℃,然后加入称取的2.6份过硫酸钠后,添加所述一级预乳化液总量的13wt%一级预乳化液,反应15min,得种子液;
步骤d、将所述二级反应釜11中的二级预乳化液通过二级泵12连续通入所述一级反应釜13中,同时,将剩余去离子水和剩余过硫酸钠混合后的混合液通过三级泵16同时与一级反应釜13中的乳液通过一级泵14连续通入所述三级反应釜15中,连续通入三级反应釜的时间为3.9h,将所述三级反应釜15升温至80℃,保温90min,降温至55℃,加入氨水调节pH至8.2,利用180目滤网过滤,得线性梯度结构丙烯酸酯乳液。
一种水性工业漆,具体包括如下重量份数的原料组分:去离子水40份、三乙胺1份、BYK-190 0.5份、BYK-028 0.2份、特洛伊K9N 0.2份、海明斯BENTONE LT 0.05份、炭黑8份、线性梯度结构丙烯酸酯乳液70份、十二碳醇酯4份、ZT-707 1份、TT-935 2份、BYK-346 2份。
一种水性工业漆的制备方法,包括以下步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的去离子水、0.4份的三乙胺、BYK-190、BYK-028、炭黑和海明斯BENTONE LT,充分搅拌15min,得初级混合料;
步骤b、将所述初级混合料混合研磨至30μm,然后向其中依次加入线性梯度结构丙烯酸酯乳液、剩余三乙胺、十二碳醇酯、特洛伊K9N、ZT-707、BYK-346和TT-935,混合均匀并充分搅拌30min,得所述水性工业漆。
实施例3
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液,包括如下重量份数的原料组分:去离子水550份,APS-100 10份,过硫酸铵3份,碳酸氢铵2份,氨水10份,丙烯酸丁酯50份,丙烯酸辛酯110份,苯乙烯300份,甲基丙烯酸10份、甲基丙烯酸羟基乙酯10份,迈图A-174 3份和HEMAP 5份。
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法,该制备方法包括以下工艺步骤:
步骤a、将称取的3份APS-100和165份去离子水,混合均匀,然后依次加入150份苯乙烯、丙烯酸丁酯、3.6份甲基丙烯酸和3.6份甲基丙烯酸羟基乙酯,在一级反应釜13中搅拌均匀,得一级预乳化液;
步骤b、将称取的4份APS-100和137.5份去离子水,混合均匀,然后依次加入丙烯酸辛酯、剩余苯乙烯、剩余甲基丙烯酸、剩余甲基丙烯酸羟基乙酯、迈图A-174和HEMAP,在二级反应釜11中搅拌均匀,得二级预乳化液;
步骤c、将称取的220份去离子水、剩余APS-100和碳酸氢铵加入三级反应釜15中,混合均匀,升温至83℃,然后加入称取的1.2份过硫酸铵后,添加所述一级预乳化液总量的10wt%一级预乳化液,反应15min,得种子液;
步骤d、将所述二级反应釜11中的二级预乳化液通过二级泵12连续通入所述一级反应釜13中,同时,将剩余去离子水和剩余过硫酸铵混合后的混合液通过三级泵16同时与一级反应釜13中的乳液通过一级泵14连续通入所述三级反应釜15中,连续通入三级反应釜的时间为3.7h,将所述三级反应釜15升温至83℃,保温85min,降温至52℃,加入氨水调节pH至8.2,利用180目滤网过滤,得线性梯度结构丙烯酸酯乳液。
一种水性工业漆,具体包括如下重量份数的原料组分:去离子水30份、三乙胺0.6份、BYK-190 1份、BYK-028 0.2份、特洛伊K9N 0.15份、海明斯BENTONE LT 0.02份、炭黑10份、线性梯度结构丙烯酸酯乳液30份、十二碳醇酯3份、ZT-707 0.7份、TT-935 1.2份和BYK-346 1.5份。
一种水性工业漆的制备方法,包括以下步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的去离子水、0.27份的三乙胺、BYK-190、BYK-028、炭黑和海明斯BENTONE LT,充分搅拌15min,得初级混合料;
步骤b、将所述初级混合料混合研磨至22μm,然后向其中依次加入线性梯度结构丙烯酸酯乳液、剩余三乙胺、十二碳醇酯、特洛伊K9N、ZT-707、BYK-346和TT-935,混合均匀并充分搅拌30min,得所述水性工业漆。
对比例1
一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液,包括如下重量份数的原料组分:去离子水600份,SR-10 8份,过硫酸铵0.5份,碳酸氢铵2份,氨水15份,丙烯酸丁酯23份,丙烯酸辛酯56份,苯乙烯280份,甲基丙烯酸3份、甲基丙烯酸羟基乙酯3份,美国联碳A-171 0.3份。
线性梯度结构丙烯酸酯乳液具体制备方法和水性工业漆及其制备方法同实施例1。
对比例2
一种水性工业漆,具体包括如下重量份数的原料组分:去离子水12份、氨水0.3份、BYK-190 2份、BYK-024 0.1份、特洛伊K9N 0.1份、海明斯BENTONE LT 0.005份、钛白30份、丙烯酸酯聚合物乳液20份、十二碳醇酯2份、ZT-7070.3份、RM-8W 0.5份、BYK-346 0.1份。
一种水性工业漆的制备方法,包括以下步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的去离子水、0.12份的氨水、BYK-190、BYK-024、钛白和海明斯BENTONE LT,充分搅拌15min,得初级混合料;
步骤b、将所述初级混合料混合研磨至20μm,然后向其中依次加入线性梯度结构丙烯酸酯乳液、剩余氨水、十二碳醇酯、特洛伊K9N、海明斯BENTONE LT、BYK-346和RM-8W,混合均匀并充分搅拌30min,得所述水性工业漆。
表1性能检测结果
从表1检测结果可以看出,本发明制备的水性工业漆,耐盐雾性达到120h,硬度达到H,耐冲击性为50CM,且附着力达到0级,VOC含量低。本发明的水性工业漆制备方法操作简单,无复杂工序,也无需特殊的设备,成本低,适合工业化大规模生产,具有广阔的市场前景。
以上所述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、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种线性梯度结构丙烯酸酯乳液,其特征在于,包括如下重量份数的原料组分:
去离子水500份-600份、乳化剂8份-15份、引发剂0.5份-4份、pH缓冲剂0.5份-2份、第一pH调节剂3份-15份、丙烯酸丁酯22份-85份、丙烯酸辛酯22份-223份、苯乙烯280份-340份、甲基丙烯酸3份-15份、甲基丙烯酸羟基乙酯3份-15份、硅烷偶联剂0.3份-5份和磷酸酯单体3份-15份;
所述线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法包括如下步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的20wt%-40wt%乳化剂和20wt%-30wt%去离子水,混合均匀,然后依次加入称取的50wt%-65wt%苯乙烯、丙烯酸丁酯、40wt%-60wt%甲基丙烯酸和40wt%-60wt%甲基丙烯酸羟基乙酯,在一级反应釜中搅拌均匀,得一级预乳化液;
步骤b、将称取的20wt%-40wt%乳化剂和20wt%-30wt%去离子水,混合均匀,然后依次加入丙烯酸辛酯、剩余苯乙烯、剩余甲基丙烯酸、剩余甲基丙烯酸羟基乙酯、硅烷偶联剂和磷酸酯单体,在二级反应釜中搅拌均匀,得二级预乳化液;
步骤c、将称取的35wt%-55wt%去离子水、剩余乳化剂和pH缓冲剂加入三级反应釜中,混合均匀,升温至80-85℃,然后加入称取的30wt%-65wt%引发剂后,添加所述一级预乳化液总量的3wt%-13wt%的一级预乳化液,反应5min-15min,得种子液;
步骤d、将所述二级反应釜中的二级预乳化液连续通入所述一级反应釜中,同时,将剩余去离子水和剩余引发剂混合后的混合液同时与一级反应釜中的乳液连续通入所述三级反应釜中,将三级反应釜升温至80℃-85℃,保温45min-90min,降温,加入第一pH调节剂调节pH至7.5-8.5,固液分离,得线性梯度结构丙烯酸酯乳液;
其中,所述硅烷偶联剂为含甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂或乙烯基类硅烷偶联剂中至少一种;
所述磷酸酯单体为具有烯丙基的磷酸酯类单体;
所述一级预乳化液中苯乙烯与丙烯酸丁酯的质量比为2.6-6.3:1;
所述二级预乳化液中苯乙烯与丙烯酸辛酯的质量比为0.9-2.6:1。
2. 如权利要求1所述的线性梯度结构丙烯酸酯乳液,其特征在于,所述乳化剂为阴离子型乳化剂或非离子型乳化剂中至少一种;和/或
所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠中至少一种;和/或
所述pH缓冲剂为碳酸氢铵或碳酸氢钠中至少一种;和/或
所述第一pH调节剂为N,N二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水中至少一种。
3.一种权利要求1-2任一项所述的线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法,其特征在于,包括以下工艺步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的20wt%-40wt%乳化剂和20wt%-30wt%去离子水,混合均匀,然后依次加入称取的50wt%-65wt%苯乙烯、丙烯酸丁酯、40wt%-60wt%甲基丙烯酸和40wt%-60wt%甲基丙烯酸羟基乙酯,在一级反应釜中搅拌均匀,得一级预乳化液;
步骤b、将称取的20wt%-40wt%乳化剂和20wt%-30wt%去离子水,混合均匀,然后依次加入丙烯酸辛酯、剩余苯乙烯、剩余甲基丙烯酸、剩余甲基丙烯酸羟基乙酯、硅烷偶联剂和磷酸酯单体,在二级反应釜中搅拌均匀,得二级预乳化液;
步骤c、将称取的35wt%-55wt%去离子水、剩余乳化剂和pH缓冲剂加入三级反应釜中,混合均匀,升温至80-85℃,然后加入称取的30wt%-65wt%引发剂后,添加所述一级预乳化液总量的3wt%-13wt%的一级预乳化液,反应5min-15min,得种子液;
步骤d、将所述二级反应釜中的二级预乳化液连续通入所述一级反应釜中,同时,将剩余去离子水和剩余引发剂混合后的混合液同时与一级反应釜中的乳液连续通入所述三级反应釜中,将三级反应釜升温至80℃-85℃,保温45min-90min,降温,加入第一pH调节剂调节pH至7.5-8.5,固液分离,得线性梯度结构丙烯酸酯乳液。
4.如权利要求3所述的线性梯度结构丙烯酸酯乳液的制备方法,其特征在于,步骤d中,各乳液均全部加入三级反应釜,连续通入三级反应釜的时间为3.5h-4h。
5.一种水性工业漆,其特征在于,具体包括如下重量份数的原料组分:
去离子水12份-40份、第二pH调节剂0.3份-1份、分散剂0.5份-2份、消泡剂0.1份-0.3份、杀菌剂0.1份-0.2份、防沉触变剂0.005份-0.05份、颜填料8份-30份、权利要求1-2任一项所述的线性梯度结构丙烯酸酯乳液20份-70份、成膜助剂2份-4份、防闪锈助剂0.3份-1份、增稠剂0.5份-2份和流平剂0.1份-2份。
6. 如权利要求5所述的水性工业漆,其特征在于,所述第二pH调节剂为N,N二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水中至少一种;和/或
所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物;和/或
所述消泡剂为有机硅消泡剂;和/或
所述防沉触变剂为海明斯BENTONE LT;和/或
所述颜填料为钛白、炭黑、铁红或硫酸钡中至少一种;和/或
所述成膜助剂为十二碳醇酯;和/或
所述防闪锈助剂为ZT-707;和/或
所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷;和/或
所述杀菌剂为特洛伊K9N;和/或
所述增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂和丙烯酸碱溶胀型增稠剂中至少一种。
7.一种权利要求5-6任一项所述的水性工业漆的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤a、按照设计配比称取各组分,将称取的去离子水、40wt%-50wt%的第二pH调节剂、分散剂、消泡剂、颜填料和防沉触变剂,混合均匀,得初级混合料;
步骤b、将所述初级混合料研磨至细度达20μm~30μm,然后向其中依次加入称取的线性梯度结构丙烯酸酯乳液、剩余第二pH调节剂、成膜助剂、杀菌剂、防闪锈助剂、流平剂和增稠剂,混合均匀,得所述水性工业漆。
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