CN115232243A - 一种哑光罩面清漆用纯丙乳液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种哑光罩面清漆用纯丙乳液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种哑光罩面清漆用纯丙乳液及其制备方法和应用，乳液包括纯丙乳液、消光剂1、消光剂2和消光剂3，其中，所述纯丙乳液包括以下重量份的原料组分：水300‑400份、功能单体8‑10份、软单体80‑100份、硬单体200‑220份、交联单体8‑10份、交联剂3‑5份、偶联剂0.2‑0.5份、引发剂0.5‑1.5份、乳化剂10‑15份，所述消光剂1为有机硅改性高分子聚合物，所述消光剂2为气相二氧化硅浆液，所述消光剂3为高分子改性纳米二氧化硅。与现有技术相比，本发明所提供的乳液用于哑光罩面清漆时，罩面清漆的耐水性优异、漆膜通透度高、韧性强。

Description

一种哑光罩面清漆用纯丙乳液及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其是涉及一种哑光罩面清漆用纯丙乳液及其制备方法和应用。
背景技术
随着多彩涂料和艺术涂料的普及，人们为了使涂料色彩保持更持久，通常会采用罩面清漆进行保护。目前市场上罩面清漆分为两大类，分别是哑光罩面清漆和亮光罩面清漆。由于亮光罩面容易产生光反射，从而产生光污染，其应用范围受限。而哑光罩面清漆技术越来越成熟，逐渐取代了部分亮光罩面清漆，哑光罩面清漆的市场占有率逐年增长。
哑光罩面清漆需要降低罩面漆的光泽度，目前降低罩面漆光泽度主要通过添加消光粉或者石蜡等消光剂来进行降低光泽度。在成膜物质中添加消光剂，由于消光剂存在于涂层的表面，会使涂层固化成膜后产生不同程度的凹凸不平的效果，实现消光，这种外添加的消光剂主要为填充料、微蜡粉、无机二氧化硅等。添加消光粉或石蜡等消光剂存在严重的缺陷，由于消光剂组分和成膜物质组分之间的成分差别较大，一方面会因为两者相容性差引起涂层内部界面问题的存在，存储稳定性差，易出现分层或沉淀的现象；另一方面，也会导致比如脆性增加、韧性差、抛光性能差、光泽不均匀、低温下耐水性差、漆膜容易开裂等缺陷，影响涂料图案色彩清晰度。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种哑光罩面清漆用纯丙乳液及其制备方法和应用，本发明所提供的乳液用于哑光罩面清漆时，产品的耐水性优异、漆膜的通透度提高、韧性强，能够有效降低哑光罩面清漆光泽，且乳液稳定不出现分层。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，包括纯丙乳液、消光剂1、消光剂2和消光剂3，其中，
所述纯丙乳液包括以下重量份的原料组分：水300-400份、功能单体8-10份、软单体80-100份、硬单体200-220份、交联单体8-10份、交联剂3-5份、偶联剂0.2-0.5份、引发剂0.5-1.5份、乳化剂10-15份；
所述消光剂1为有机硅改性高分子聚合物，所述消光剂1与所述纯丙乳液的重量比为1:8-10；
所述消光剂2为气相二氧化硅浆液，所述消光剂2与所述纯丙乳液的重量比为1:48-50；
所述消光剂3为高分子改性纳米二氧化硅，所述消光剂3与所述纯丙乳液的重量比为1:25-27。
作为本发明优选的实施方案，所述功能单体为丙烯酰胺功能单体和/或丙烯酸功能单体；
作为本发明优选的实施方案，所述软单体为丙烯酸酯类软单体，包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸十二烷酯中的一种或多种；
作为本发明优选的实施方案，所述硬单体为甲基丙烯酸酯类硬单体，包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸环己酯中的一种或多种。
作为本发明优选的实施方案，所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的一种或多种；
作为本发明优选的实施方案，所述交联剂为多胺、多酰肼、肼的一种或多种。
作为本发明优选的实施方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂；
作为本发明优选的实施方案，所述引发剂为过硫酸盐和/或偶氮类引发剂；
作为本发明优选的实施方案，所述乳化剂包括阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂。
作为本发明优选的实施方案，所述消光剂1为有机硅改性高分子丙烯酸聚合物，由有机硅单体与不饱和丙烯酸单体交联共聚反应得到。
作为本发明优选的实施方案，将有机硅单体与不饱和单体(例如选自但不限于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯等不饱和单体中的一种或多种)进行共聚反应得到网状结构共聚物，即为有机硅改性高分子丙烯酸聚合物；
所述的有机硅单体选自但不限于四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(A-174)或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)等。
作为本发明优选的实施方案，所述消光剂2是通过将粒径为200-800nm的气相二氧化硅与润湿剂、分散剂与水均匀混合后的浆液，在优选的具体实施方式中，气相二氧化硅、润湿剂、分散剂的质量百分比分别为5％、1.5％、3％。
作为本发明优选的实施方案，所述消光剂3为有机硅树脂改性纳米二氧化硅。
作为本发明优选的实施方式，所述有机硅树脂为甲基硅树脂，所述纳米二氧化硅的粒径为10-300nm，所述甲基硅树脂的平均粒径为1-2μm，所述有机硅树脂的百分含量为30-45％，具体可以通过以下方法制备得到：将二氧化硅和有机硅树脂在含有硅烷偶联剂的溶液(如乙醇)中混合分散，对产物进行过滤、洗涤、干燥、粉碎，即得到有机硅树脂改性纳米二氧化硅。
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，制备得到初始纯丙乳液，记为乳液A，乳液A降温至55-65℃后，加入消光剂1，保温分散均匀得到乳液B；乳液B降温至45℃以下，加入消光剂2，分散均匀得到乳液C；乳液C中加入消光剂3，分散均匀后即得到成品乳液。
作为本发明优选的实施方案，哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法具体包括以下步骤：
(1)按以下几组原料组分备料：
釜底乳化液：水200-270份、乳化剂3-6份；
单体乳化液：水100-140份、乳化剂7-9份、功能单体8-10份、软单体80-100份、硬单体200-220份、交联单体8-10份、交联剂3-5份、偶联剂0.2-0.5份；
一次引发剂加入液：水4-12份、引发剂0.2-0.6份；
二次引发剂加入液：水8-24份、引发剂0.3-0.9份；
(2)配置釜底乳化液：在反应釜内加入水、乳化剂，持续搅拌混散，升温并维持反应釜内温度在82-85℃；
配置单体乳化液：在混散容器中加入水、乳化剂，搅拌混散，再加入功能单体、软单体、硬单体、交联单体、交联剂、偶联剂，搅拌混散均匀；
配置引发剂加入液：称取引发剂，加入水中搅拌均匀，配置成引发剂水溶液；
(3)取4-8％重量百分比的单体乳化液加入釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应5-7min；
(4)在3-4小时内将二次引发剂加入液和单体乳化液滴加至反应釜内，滴加完成后，再保温45-75min，制备得到乳液A；
(5)乳液A降温至55-65℃后，加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比为1:8-10，保温20-40min得到乳液B；
(6)乳液B降温至45℃以下，加入消光剂2，消光剂2与乳液B的重量比为1:48-50，分散均匀得到乳液C；
(7)乳液C中加入消光剂3，消光剂3以水溶液形式加入，消光剂3、水与乳液C的重量比为1:11-13：25-27，分散均匀即得到成品乳液。
该纯丙乳液作为基础乳液用于制作哑光罩面清漆，制备得到的哑光罩面清漆不仅具有更优异的哑光效果，清漆光泽度低，且漆膜的耐水性优异、漆膜通透度提高、韧性强。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在纯丙乳液制备过程中，原料中的交联单体与交联剂形成交联体系，形成自交联乳液，漆膜在干燥的过程中发生如下自交联反应：
Figure BDA0003799239050000041
在自交联体系中，本发明先后加入了消光剂1、消光剂2以及消光剂3，不同阶段消光剂的加入对于改善乳液的性能具有重要影响。具体来说，有机硅改性高分子丙烯酸聚合物的消光剂1既降低20°和60°角的光泽，还可以保证漆膜的通透度，消光剂1中含的有机硅成分进一步和乳液发生一定的交联反应，从而增强乳液和消光剂混合后的存储稳定性；气相二氧化硅浆液的消光剂2和有机硅树脂改性纳米二氧化硅的消光剂3进一步降低漆膜85°的光泽，改善了乳液的性能，最终得到的乳液应用于罩面清漆时，能有效降低漆膜光泽度，同时使漆膜交联度高，提高了漆膜的耐水性、硬度和和韧性。
具体实施方式
本发明是发明人针对哑光罩面清漆存在的光泽不均匀、耐水性差、漆膜易开裂、易出现分层或沉淀、韧性差、抛光性能差等问题，提出的一种新的解决方案。
发明人经过广泛而深入的研究，通过对乳液配方的改进，利用纯丙乳液原料中的交联单体与交联剂形成交联体系，形成自交联乳液，并在自交联体系中，先后加入了不同类型的三种消光剂，整体改善了产品性能。有机硅改性高分子丙烯酸聚合物作为消光剂1，消光剂1中含的有机硅成分可以和乳液发生一定的交联反应，有助于增强乳液和消光剂混合后的存储稳定性；同时，有机硅改性高分子聚合物降低了漆膜的20°和60°角的光泽，保证漆膜的通透度；同时，粒径细的气相二氧化硅浆液消光剂2与有机硅树脂改性纳米二氧化硅消光剂3进一步降低漆膜的85°的光泽，得到的乳液应用于哑光罩面清漆时，能均匀降低光泽度，漆膜交联度高，提高了漆膜的耐水性、硬度和韧性。
在此基础上，完成了本发明。
本发明的具体技术方案为：
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，包括纯丙乳液、消光剂1、消光剂2和消光剂3，其中：
纯丙乳液包括以下重量份的原料组分：水300-400份、功能单体8-10份、软单体80-100份、硬单体200-220份、交联单体8-10份、交联剂3-5份、偶联剂0.2-0.5份、引发剂0.5-1.5份、乳化剂10-15份；
消光剂1为有机硅改性高分子聚合物，消光剂1与纯丙乳液的重量比为1:8-10；
消光剂2为气相二氧化硅浆液，消光剂2与纯丙乳液的重量比为1:48-50；
消光剂3为高分子改性纳米二氧化硅，消光剂3与纯丙乳液的重量比为1:25-27。
作为本发明具体的实施方案，所述的水为去离子水，具体采用上海保立佳新材料有限公司通过厂内设备自制的去离子水。
作为本发明具体的实施方案，所述功能单体为丙烯酰胺功能单体和/或丙烯酸功能单体，功能单体加入体系中，能够提供特定功能基团。
在优选的实施方式中，作为丙烯酰胺功能单体的实例，包括但不限于：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基-2-丙烯酰胺、N-(2-二甲氨基乙基)丙烯酰胺、N-2，2-丙烯基-2-丙烯酰胺、N-(3-甲氧基丙基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)丙烯酰胺、N-丁基丙烯酰胺。
在优选的实施方式中，作为丙烯酸功能单体的实例，包括但不限于：丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、2-苯硫基乙醇丙烯酸、2-异丙基丙烯酸、2-丙基丙烯酸。作为优选的实施方式，功能单体可以具体采用丙烯酸。
作为本发明具体的实施方案，所述软单体为丙烯酸酯类软单体，包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸十二烷酯中的一种或多种，较佳地为丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯的混合物或丙烯酸丁酯，例如具体可以采用丙烯酸丁酯。
作为本发明具体的实施方案，所述硬单体为甲基丙烯酸酯类硬单体，包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸环己酯中的一种或多种，较佳地，具体可以采用甲基丙烯酸甲酯。
作为本发明具体的实施方案，所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的一种或多种，较佳地，具体可以采用双丙酮丙烯酰胺。
作为本发明具体的实施方案，所述交联剂为多胺、多酰肼、肼或其中的任何两种或更多种的混合物，优选地，交联剂为二酰肼，特别是脂族二羧酸，较佳地，交联剂具体可以采用己二酸二酰肼(ADH)。
作为本发明具体的实施方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂，较佳地，包括乙烯基硅烷偶联剂和/或环氧硅烷偶联剂，更佳地为乙烯基三甲氧基硅烷，例如，可采用美国联碳公司生产的型号为A171的硅烷偶联剂。
作为本发明具体的实施方案，所述引发剂为过硫酸盐和/或偶氮类引发剂。作为过硫酸盐的实例，包括但不限于：过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵。作为偶氮类引发剂的实例，包括但不限于：偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈。在具体优选的实施方式中，所述引发剂为过硫酸盐，例如，具体可以采用过硫酸铵。
所述乳化剂是一种降低界面张力的表面活性物质，包括阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂。
所述阴离子乳化剂选自琥珀磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐中的一种或多种组合。
作为本发明具体的实施方案，所述阴离子乳化剂包括磷酸酯类阴离子乳化剂和/或硫酸盐类阴离子乳化剂；较佳地，所述磷酸酯类阴离子乳化剂包括脂肪磷酸酯，更佳地包括
Figure BDA0003799239050000071
RS-410、
Figure BDA0003799239050000072
RS-610、
Figure BDA0003799239050000073
RS-610、上海忠诚精细化工NRS-1025、南京棋成LRS-10中的任意一种或多种；
较佳地，所述硫酸盐类阴离子乳化剂包括乙氧基化烷基硫酸盐、烷基硫酸盐和脂肪醇醚硫酸酯盐中的任意一种或多种，更佳地为乙氧基化烷基硫酸钠盐、乙氧基化烷基硫酸铵盐、烷基硫酸钠盐和脂肪醇醚硫酸酯钠盐中的任意一种或多种，例如，索尔维REACTSURF S811；
作为本发明具体的实施方案，所述非离子乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂，例如，
Figure BDA0003799239050000074
BC-420或
Figure BDA0003799239050000075
BC-610。
作为本发明具体的实施方案，所述消光剂1为有机硅改性高分子丙烯酸聚合物，由有机硅单体与不饱和丙烯酸单体交联共聚反应得到。
作为本发明优选的实施方案，将有机硅单体与不饱和单体(例如选自但不限于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯等不饱和单体中的一种或多种)进行共聚反应得到网状结构共聚物，即为有机硅改性高分子丙烯酸聚合物。
更具体地，所述的有机硅单体选自但不限于四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(A-174)或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)等。
在更优选的具体实施方式中，例如，有机硅改性高分子丙烯酸聚合物可以采用江苏格致材料有限公司的K-18。作为有机硅改性高分子丙烯酸聚合物的K-18，可以在成膜过程中与乳胶颗粒产生反应，促进漆膜收缩聚集成均匀凹凸的表面而产生消光，消光稳定性强，避免出现普通粉末消光粉(气相二氧化硅、腊粉等)存在吸油量大，不易分散，成品后容易沉淀，导致后期光泽不均匀的问题。
作为本发明具体的实施方案，所述消光剂2是通过将粒径为200-800nm的气相二氧化硅与润湿剂、分散剂与水均匀混合后的浆液。小粒径气相二氧化硅经过润湿剂、分散剂与水混合后，能更好的与体系混合，能更稳定的分散于乳液中，提高乳液稳定性，并有助于发挥气相二氧化硅的消光作用。其中，气相二氧化硅、润湿剂、分散剂的质量百分比分别为5％、1.5％、3％；作为优选的实施方式，在具体实施方式中，气相二氧化硅可以采用廊坊威纳节能科技有限公司生产的产品；润湿剂具体采用陶氏的X407；分散剂具体采用圣诺普科5040。
作为本发明具体的实施方案，所述消光剂3为有机硅树脂改性纳米二氧化硅。有机硅树脂改性的纳米二氧化硅相比普通纳米二氧化硅，经过有机硅树脂改性后，纳米二氧化硅表面的有机硅部分聚合物链段的迁移有助于形成凹凸不平的表面，达到显著降低材料的光泽度的目的。
作为本发明优选的实施方式，所述有机硅树脂为甲基硅树脂，所述纳米二氧化硅的粒径为10-300nm，所述甲基硅树脂的平均粒径为1-2μm，所述有机硅树脂的百分含量为30-45％，具体可以通过以下方法制备得到：将二氧化硅和有机硅树脂在含有硅烷偶联剂的溶液(如乙醇)中混合分散，对产物进行过滤、洗涤、干燥、粉碎，即得到有机硅树脂改性纳米二氧化硅。
在更优选的具体实施方式中，消光剂3具体可以采用杭州欧皇化工有限公司的HX-108，该水性消光浆HX-108对丙烯酸乳液和聚氨酯分散体等水性漆用成膜物有非常高的消光效率，添加后不影响漆膜的透明性，对漆膜的耐水性影响小，纳米级颗粒，悬浮性好，不易沉淀。
上述哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按以下几组原料组分备料：
釜底乳化液：水200-270份、乳化剂3-6份；
单体乳化液：水100-140份、乳化剂7-9份、功能单体8-10份、软单体80-100份、硬单体200-220份、交联单体8-10份、交联剂3-5份、偶联剂0.2-0.5份；
一次引发剂加入液：水4-12份、引发剂0.2-0.6份；
二次引发剂加入液：水8-24份、引发剂0.3-0.9份；
(2)配置釜底乳化液：在反应釜内加入水、乳化剂，持续搅拌混散，升温并维持反应釜内温度在82-85℃；
配置单体乳化液：在混散容器中加入水、乳化剂，搅拌混散，再加入功能单体、软单体、硬单体、交联单体、交联剂、偶联剂，搅拌混散均匀；
配置引发剂加入液：称取引发剂，加入水中搅拌均匀，配置成引发剂水溶液；
(3)取4-8％重量百分比的单体乳化液加入釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应5-7min；
(4)在3-4小时内将二次引发剂加入液和单体乳化液滴加至反应釜内，滴加完成后，再保温45-75min，制备得到乳液A；
(5)乳液A降温至55-65℃后，加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比为1:8-10，保温20-40min得到乳液B；
(6)乳液B降温至45℃以下，加入消光剂2，消光剂2与乳液B的重量比为1:48-50，分散均匀得到乳液C；
(7)乳液C中加入消光剂3，消光剂3以水溶液形式加入，消光剂3、水与乳液C的重量比为1:11-13：25-27，分散均匀即得到成品乳液。
作为优选的实施方式，步骤(5)乳液A降温至55-65℃后，加入氧化剂和还原剂进行后处理。
作为优选的实施方式，步骤(5)加入pH调节剂调节pH值至7-9。
具体地，氧化剂和还原剂在40-90min内滴加至乳液中。
氧化剂的种类可为本领域常规，较佳地，包括过硫酸盐和/或过氧化物。其中，所述过硫酸盐可包括过硫酸钠、过硫酸铵和过硫酸钾中的任意一种或多种，较佳地为过硫酸铵。所述过氧化物可包括双氧水、叔丁基过氧化氢和异丙苯过氧化氢中的任意一种或多种，较佳地为叔丁基过氧化氢。
还原剂的种类可为本领域常规，较佳地包括FF6M、异抗坏血酸、抗坏血酸和焦亚硫酸盐中的任意一种或多种，更佳地为异抗坏血酸或FF6M。
氧化剂与还原剂通常以水溶液的形式加入，例如，将0.3份的氧化剂与10份左右的水混合配置为氧化剂溶液，将0.15份的还原剂与10份的水混合配置还原剂水溶液。
下面将结合具体实施方案对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案仅仅是本发明一部分实施方案，而不是全部的实施方案。本实施方案以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施方案。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方案，都属于本发明保护的范围。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。例如，“从4至6的范围”应理解为表示在约4和约6之间连续的每个和各个可能的数字。因此，即使该范围内的具体数据点或甚至该范围内没有数据点被明确确定或仅指代少量具体点，也应理解为该范围内的任何和所有数据点均被认为已进行明确说明。
实施例1
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，具体步骤为：
(1)按表1配方准备各原料组分。
(2)配置各个组分；
(2-1)配置釜底乳化液：反应釜为五口反应瓶，配备冷凝器、温度计、搅拌桨等，将反应瓶放置在水浴锅内，反应瓶内加入水、乳化剂，持续搅拌混散，升温至约85℃并维持该温度；
(2-2)配置单体乳化液：在另一烧瓶内加入水、乳化剂，搅拌混散，再依次加入功能单体、软单体、硬单体、交联单体、交联剂、偶联剂，搅拌混散均匀，备用；
(2-3)配置一次引发剂加入液：在烧杯中，按量称取水、引发剂，搅拌均匀；
(2-4)配置二次引发剂加入液：在烧杯中，按量称取水、引发剂，搅拌均匀；
(3)通过蠕动泵称取约5％重量百分比的单体乳化液加入到五口反应瓶的釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应约6min；
(4)再通过蠕动泵控制滴加速度，在约3.5小时的时间内将二次引发剂加入液和单体乳化液同时滴加至反应釜内，滴加完成后，再保温约60min，得到乳液A；
(5)将乳液A降温至约60℃后，加入氧化剂和还原剂进行后处理，具体步骤为：现场配置氧化剂、还原剂，分别将氧化剂、还原剂加入水中配置得到氧化剂溶液、还原剂溶液，在约60min的时间内，将氧化剂溶液、还原剂溶液同时滴加至反应釜内，滴加完成后，保温约30min，再加氨水调节体系的pH值至7～9，之后加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比约为1：9，保温约30min得到乳液B；
(6)乳液B降温至45℃以下，加入消光剂2，消光剂2与乳液B的重量比约为1：49，分散均匀得到乳液C；
(7)乳液C中加入消光剂3，消光剂3以水溶液形式加入，即先配置消光剂3溶液，再加入体系中，消光剂3、水与乳液C的重量比为1：12：26，分散均匀即得到成品乳液。
表1
Figure BDA0003799239050000111
Figure BDA0003799239050000121
实施例2
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，具体步骤为：
按表2配方准备各原料组分；
反应釜温度控制在约82℃；
通过蠕动泵称取约4％重量百分比的单体乳化液加入到五口反应瓶的釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应约7min；
乳液A降温至约55℃后，加入氧化剂和还原剂进行后处理；
在制备得到的乳液A中加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比约为1：8，保温约25min得到乳液B；
消光剂2与乳液B的重量比约为1：48，分散均匀得到乳液C；
消光剂3、水与乳液C的重量比为1：11：25；
其余均与实施例1相同。
表2
Figure BDA0003799239050000122
Figure BDA0003799239050000131
实施例3
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，具体步骤为：
按表3配方准备各原料组分；
通过蠕动泵称取约7％重量百分比的单体乳化液加入到五口反应瓶的釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应约5min；
乳液A降温至约65℃后，加入氧化剂和还原剂进行后处理；
在制备得到的乳液A中加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比约为1：10，保温约35min得到乳液B；
消光剂2与乳液B的重量比约为1：50，分散均匀得到乳液C；
消光剂3、水与乳液C的重量比为1：13：27；
其余均与实施例1相同。
表3
Figure BDA0003799239050000141
实施例4
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，具体步骤为：
按表4配方准备各原料组分；
通过蠕动泵称取约8％重量百分比的单体乳化液加入到五口反应瓶的釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应约6min；
乳液A降温至约60℃后，加入氧化剂和还原剂进行后处理；
在制备得到的乳液A中加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比约为1：9，保温约30min得到乳液B；
消光剂2与乳液B的重量比约为1：49，分散均匀得到乳液C；
消光剂3、水与乳液C的重量比为1：11：25；
其余均与实施例1相同。
表4
Figure BDA0003799239050000151
实施例5
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，具体步骤为：
按表5配方准备各原料组分；
通过蠕动泵称取约6％重量百分比的单体乳化液加入到五口反应瓶的釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应约6min；
在制备得到的乳液A中加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比约为1：9，保温约30min得到乳液B；
消光剂2与乳液B的重量比约为1：50，分散均匀得到乳液C；
消光剂3、水与乳液C的重量比为1：12：26；
其余均与实施例1相同。
表5
Figure BDA0003799239050000161
实施例6
一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，具体步骤为：
按表6配方准备各原料组分；
通过蠕动泵称取约6％重量百分比的单体乳化液加入到五口反应瓶的釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应约6min；
在制备得到的乳液A中加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比约为1：8，保温约30min得到乳液B；
消光剂2与乳液B的重量比约为1：49，分散均匀得到乳液C；
消光剂3、水与乳液C的重量比为1：12：26；
其余均与实施例1相同。
表6
Figure BDA0003799239050000171
对比例1
与实施例1相比，单体乳化液中去掉原料DAAM和ADH，其余与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，去掉消光剂1，其余与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，去掉消光剂2，其余与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，去掉消光剂3，其余与实施例1相同。
对比例5
以上海保立佳新材料有限公司的BLJ-940W作为基础乳液进行对比。
乳液性能测试
实施例1～6依次制备得到乳液1～乳液6，对比例1～4制备得到的乳液1’～乳液4’，对上述所得乳液进行性能测试，具体测试方法为：
固含测试：称取乳液1g±0.1g，记为质量m1，烘箱在150℃左右烘30min，烘干后的质量记为m2，固含＝m2/m1×100％；
粘度测试：室温下使用Brookfield LV转子进行，使用3#60rpm；
粒径测试：马尔文纳米粒度仪测试；
测试结果具体参见下表7，可知实施例与对比例所得到的乳液，固含大约在23％～27％之间，粘度大约在1300～1900mPa·s，粒径大约为80～140nm，实施例与对比例所制备的乳液在固含、粘度以及粒径上区别并不是很大，均能够满足实际要求。
表7乳液主要性能指标
Figure BDA0003799239050000181
Figure BDA0003799239050000191
应用例
将上述制备得到的各乳液用于制备哑光罩面清漆，以上述各乳液作为哑光罩面清漆的基础乳液，并具体评价其应用性能。
哑光罩面清漆的具体配方如下表8所示，其中乳液X为上述实施例制备得到的乳液1～乳液6，以及对比例制备得到的乳液1’～乳液4’、乳液BLJ-940W。
哑光罩面清漆具体配置方法为：在转速为300～400r/min下，向水中加入防冻剂、杀菌剂、多功能调节剂，搅拌3～5min；加入乳液，转速升至700～800r/min，继续搅拌3～5min；然后加入成膜助剂和消泡剂，继续搅拌5～10min，然后转速升至800～900r/min，加入增稠剂，继续搅拌15～20min，即得到水性哑光罩面清漆。
表8哑光罩面清漆配方
组分 具体成分 重量(g)
水 去离子水 28
乳液 乳液X 112.5
防冻剂 中石化 丙二醇 2
成膜助剂 伊士曼 醇酯十二 5.6
消泡剂 诺普科NXZ 0.2
多功能调节剂 陶氏AMP-95 0.3
增稠剂 罗门哈斯亚乐顺RM-8W 0.8
杀菌剂 罗门哈斯LXE 0.3
评价方式及实施标准
对于制备得到的上述哑光罩面清漆进行性能测试，分别测试罩面漆的耐水性、漆膜硬度、漆膜耐冲击力、光泽，具体如下：
耐水性测试按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测定法》，结果见下表9。
漆膜硬度测试按GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》，结果见下表10。
漆膜耐冲击力测试按GB/T 1732-2020《漆膜耐冲击测定法》测试，结果见下表11。
光泽测试按GB/T 9754—2007《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》的方法，采用光泽计测定涂膜在20°、60°和85°的光泽度，结果见下表12。
表9哑光罩面清漆耐水性测试结果
12小时 24小时 48小时 48小时低温耐水测试
乳液1 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
乳液2 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
乳液3 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
乳液4 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
乳液5 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
乳液6 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
乳液1’ 漆膜完好 漆膜完好 漆膜脱落 无气泡，水白
乳液2’ 漆膜完好 漆膜轻微脱落 漆膜脱落 少量气泡，水白
乳液3’ 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
乳液4’ 漆膜完好 漆膜完好 漆膜完好 无气泡，轻微水白
BLJ-940W 漆膜完好 漆膜轻微脱落 漆膜脱落 无气泡，轻微水白
由表9可知，本发明乳液应用于罩面漆时，12小时、24小时、48小时的耐水结果显示漆膜均完好，而BLJ-940W的24小时耐水测试漆膜轻微脱落，48小时耐水测试漆膜脱落；进行低温耐水测试时，48小时后二者均表现良好，没有出现气泡，只有轻微水白。
对比例1乳液原料去掉原料DAAM和ADH，与实施例1相比，对比例1中48小时耐水测试漆膜脱落，48小时低温耐水测试有水白，推测是对比例1的乳液中没有交联单体与交联剂，未形成交联体系，影响了产品的耐水性、漆膜稳定性。
对比例2乳液原料去掉消光剂1，与实施例1相比，对比例2中12小时耐水测试漆膜轻微脱落，48小时耐水测试漆膜脱落，48小时低温耐水测试出现少量气泡以及水白，表明有机硅改性高分子丙烯酸聚合物对产品的耐水性、漆膜稳定性具体一定影响。
表10哑光罩面清漆漆膜硬度测试结果
70℃快速成膜 恒温恒湿房养护一周
乳液1 H 2H
乳液2 H 2H
乳液3 H 2H
乳液4 H 2H
乳液5 H 2H
乳液6 H 2H
乳液1’ B B
乳液2’ HB H
乳液3’ H 2H
乳液4’ H 2H
BLJ-940W B B
由表10哑光罩面硬度测试可知，放置70℃烘箱快速使其成膜后，结果表明，实施例较940W漆膜硬度高；恒温恒湿房养护一个星期，实施例漆膜硬度值为2H，940W硬度值为B，实施例乳液明显好于BLJ-940W。
对比例1乳液原料去掉原料DAAM和ADH，对比例2乳液原料去掉消光剂1，分别与实施例1相比，结果表明，对比例1的硬度降低，对比例2的硬度有部分降低，表明交联体系以及有机硅改性高分子丙烯酸聚合物的加入对漆膜硬度均有影响。
表11漆膜耐冲击力测试结果
Figure BDA0003799239050000211
Figure BDA0003799239050000221
由表11可知，实施例乳液的冲击值在40-45的时候完好无损，而940W在20的时候就已经开裂。对比例1乳液原料去掉原料DAAM和ADH，对比例2乳液原料去掉消光剂1，分别与实施例1相比，结果显示，对比例1漆膜耐冲击力大幅降低，对比例2硬度有所降低，表明交联体系以及有机硅改性高分子丙烯酸聚合物的加入对漆膜韧性有影响。
表12漆膜光泽测试结果
20°角 60°角 85°角
乳液1 0.6 4.9 30.3
乳液2 0.7 5.9 30.2
乳液3 0.6 5.0 29.8
乳液4 0.6 4.8 30.2
乳液5 0.6 4.6 28.9
乳液6 0.9 6.7 36.5
乳液1’ 0.6 4.8 30.2
乳液2’ 3.2 15.6 33.2
乳液3’ 0.7 5.0 38.9
乳液4’ 0.8 5.8 37.6
BLJ-940W 1.0 9.2 36.4
由表12可知，本发明实施例中，漆膜在20°角、60°角、85°角的漆膜光泽值均比较低，罩面清漆漆面哑光效果好；而BLJ-940W的漆膜光泽值较高，哑光效果差。
对比例2去掉消光剂1，结果漆膜20°和60°角的光泽偏高。
对比例3去掉消光剂2，结果漆膜85°光泽偏高。
对比例4去掉消光剂3，结果漆膜85°光泽偏高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

Claims (10)

1.一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，其特征在于，包括纯丙乳液、消光剂1、消光剂2和消光剂3，其中，
所述纯丙乳液包括以下重量份的原料组分：水300-400份、功能单体8-10份、软单体80-100份、硬单体200-220份、交联单体8-10份、交联剂3-5份、偶联剂0.2-0.5份、引发剂0.5-1.5份、乳化剂10-15份；
所述消光剂1为有机硅改性高分子聚合物，所述消光剂1与所述纯丙乳液的重量比为1:8-10；
所述消光剂2为气相二氧化硅浆液，所述消光剂2与所述纯丙乳液的重量比为1:48-50；
所述消光剂3为高分子改性纳米二氧化硅，所述消光剂3与所述纯丙乳液的重量比为1:25-27。
2.根据权利要求1所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，其特征在于，所述功能单体为丙烯酰胺功能单体和/或丙烯酸功能单体；
所述软单体为丙烯酸酯类软单体，包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸十二烷酯中的一种或多种；
所述硬单体为甲基丙烯酸酯类硬单体，包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸环己酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，其特征在于，所述交联单体为双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的一种或多种；
所述交联剂为多胺、多酰肼、肼的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂；
所述引发剂为过硫酸盐和/或偶氮类引发剂；
所述乳化剂包括阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂。
5.根据权利要求1所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，其特征在于，所述消光剂1为有机硅改性高分子丙烯酸聚合物，由有机硅单体与不饱和丙烯酸单体交联共聚反应得到。
6.根据权利要求1所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，其特征在于，所述消光剂2是通过将粒径为200-800nm的气相二氧化硅与润湿剂、分散剂与水均匀混合后的浆液。
7.根据权利要求1所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液，其特征在于，所述消光剂3为有机硅树脂改性纳米二氧化硅。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，其特征在于，制备得到初始纯丙乳液，记为乳液A，乳液A中加入消光剂1，分散均匀得到乳液B；乳液B中加入消光剂2，分散均匀得到乳液C；乳液C中加入消光剂3，分散均匀后即得到成品乳液。
9.根据权利要求8所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)按以下几组原料组分备料：
釜底乳化液：水200-270份、乳化剂3-6份；
单体乳化液：水100-140份、乳化剂7-9份、功能单体8-10份、软单体80-100份、硬单体200-220份、交联单体8-10份、交联剂3-5份、偶联剂0.2-0.5份；
一次引发剂加入液：水4-12份、引发剂0.2-0.6份；
二次引发剂加入液：水8-24份、引发剂0.3-0.9份；
(2)配置釜底乳化液：在反应釜内加入水、乳化剂，持续搅拌混散，升温并维持反应釜内温度在82-85℃；
配置单体乳化液：在混散容器中加入水、乳化剂，搅拌混散，再加入功能单体、软单体、硬单体、交联单体、交联剂、偶联剂，搅拌混散均匀；
配置引发剂加入液：称取引发剂，加入水中搅拌均匀，配置成引发剂水溶液；
(3)取4-8％重量百分比的单体乳化液加入釜底乳化液中，再加入一次引发剂加入液，反应5-7min；
(4)在3-4小时内将二次引发剂加入液和单体乳化液滴加至反应釜内，滴加完成后，再保温45-75min，制备得到乳液A；
(5)乳液A降温至55-65℃后，加入消光剂1，消光剂1与乳液A的重量比为1:8-10，保温20-40min得到乳液B；
(6)乳液B降温至45℃以下，加入消光剂2，消光剂2与乳液B的重量比为1:48-50，分散均匀得到乳液C；
(7)乳液C中加入消光剂3，消光剂3以水溶液形式加入，消光剂3、水与乳液C的重量比为1:11-13：25-27，分散均匀即得到成品乳液。
10.如权利要求1所述的一种哑光罩面清漆用纯丙乳液的应用，其特征在于，该纯丙乳液用于制作哑光罩面清漆。
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