CN115477722A - 一种工业水漆、工业水漆用复合乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种工业水漆、工业水漆用复合乳液及其制备方法，涉及涂料技术领域，以解决现有的工业水漆用复合乳液制得的工业水漆的漆膜机械性能较差、稳定性不佳、性能单一的问题。所述工业水漆用复合乳液包括：30份～50份的丙烯酸酯主单体、35份～55份的共聚单体、1.1份～3.5份的引发剂、1份～5份的纳米氧化铝、5份～10份的pH缓冲剂和100份～200份的水。所述工业水漆包括上述技术方案所提的一种工业水漆用复合涂料。本发明提供的一种工业水漆去应用于涂料领域。

Description

一种工业水漆、工业水漆用复合乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种工业水漆、工业水漆用复合乳液及其制备方法。
背景技术
水性涂料是以水为溶剂或分散介质的涂料。与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有环保、安全、使用方便等优点，在工业上的应用也越来越广泛。
水性丙烯酸酯涂料已经成为水性涂料中应用最广的品种。聚丙烯酸酯乳液是水性聚丙烯酸酯涂料的原料之一，一般采用乳液聚合的方法制得。聚丙烯酸酯乳液的反应条件温和、原料简单易得、环保安全，其制成的漆膜也具有良好的耐候性、韧性和防腐性能，但也存在机械性能不佳的问题。此外，传统乳液聚合制得的聚合物/无机物复合材料稳定性较差，功能也比较单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业水漆、工业水漆用复合乳液及其制备方法，用于解决现有的工业水漆用复合乳液制得的工业水漆的漆膜机械性能较差、稳定性不佳、性能单一的问题。
第一方面，本发明提供一种工业水漆用复合乳液，以重量份数计，包括：
30份～50份的丙烯酸酯主单体、35份～55份的共聚单体、1.1份～3.5份的引发剂、1份～5份的纳米氧化铝、5份～10份的pH缓冲剂和100份～200份的水。
采用上述技术方案的情况下，丙烯酸酯主单体、共聚单体混合形成单体混合物，加入纳米氧化铝颗粒后，单体混合物在引发剂的引发作用下通过Pickering 乳液聚合的聚合方式聚合，聚合形成一种复合乳液。与现有技术所采用的传统的乳液聚合方法不同的是，本发明提供的工业水漆用复合乳液采用Pickering乳液聚合方法，采用纳米氧化铝颗粒取代表面活性剂。在搅拌或超声震荡的作用下，纳米氧化铝颗粒包覆在乳液滴表面，形成一层包覆层，当乳液滴发生相互碰撞时，纳米氧化铝颗粒形成的包覆层对乳液滴的变形和聚集起到阻碍作用。不仅如此，向乳液中复合纳米氧化铝颗粒后，乳液液滴分散得更为均匀；形成的包覆层还会抑制乳液液滴的聚集，使得形成的复合乳液的稳定性增强。基于此，本发明采用Pickering乳液聚合方法得到的工业水漆用复合乳液的稳定性比现有技术所采用的传统乳液聚合方法得到的工业水漆用乳液稳定性强。此外，纳米氧化铝本身具有高硬度、高强度、热稳定性好、耐磨性好等一系列的特性，与聚丙烯酸酯复合后会将这些性能带入聚合物中，提高了乳液的机械性能，并赋予了乳液多种性能。不仅如此，纳米氧化铝颗粒的尺寸很小，位错密度很低，当上述工业水漆用复合乳液制成的工业水漆漆膜受到外力时，位错滑移和增殖后的位错塞积的平均间距甚至比纳米氧化铝颗粒的粒径还大，也就不会发生位错的滑移和增殖，甚至于不会产生位错。基于此，上述工业水漆用复合乳液制成的工业水漆漆膜的强度和硬度都有很大程度的增强。此外，纳米氧化铝和普通的氧化铝一样，都具有致密性，使得制得的漆膜耐化学性明显提高。
由上可见，本发明提供的工业水漆用复合乳液具有良好的机械性能和良好的稳定性，同时具有多种多样的其他性能。
在一种可能的实现方式中，上述丙烯酸酯主单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述共聚单体包括酯类共聚单体、烯类共聚单体、有机酸类共聚单体中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述酯类共聚单体包括乙酸乙烯酯、顺丁烯二酸二丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述烯类共聚单体包括苯乙烯、氯乙烯、丁二烯、偏二氯乙烯中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述有机酸共聚单体包括丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丁烯酸中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，第一引发剂和第二引发剂的质量比为(0.1～0.5)：(1～3)。上述第一引发剂和第二引发剂包括异丙过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述pH缓冲剂为碱性缓冲剂。该pH缓冲剂包括碳酸氢钠、磷酸二氢钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述工业水漆用复合乳液还包括用于将所述工业水漆用复合乳液调节值至碱性的pH调节剂。该pH调节剂包括氢氧化钠、氨水、氢氧化钾和盐酸中的一种或多种。
第二方面，本发明还提供一种根据第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的工业水漆用复合乳液的制备方法，包括：
将纳米氧化铝、丙烯酸酯主单体、共聚单体和第一引发剂混合在一起进行第一反应，形成第一反应体系；
向第一反应体系中加入pH缓冲剂和第二引发剂进行第二反应，获得工业水漆用复合乳液。
在一种可能的实现方式中，上述纳米氧化铝为超声处理过的纳米氧化铝，纳米氧化铝超声处理的条件包括：超声频率为15kHz～25kHz，超声处理时间为 3min～7min。
在一种可能的实现方式中，上述第一反应的反应条件包括：超声时间为 10min～20min，搅拌速率为500r/min～1500r/min，搅拌时间为5min～15min。
在一种可能的实现方式中，上述第二反应的反应条件包括：反应温度为 100℃～150℃，反应时间为4h～6h。
在一种可能的实现方式中，上述向第一反应体系中加入pH缓冲剂和第二引发剂，获得工业水漆用复合乳液后，上述工业水漆用复合乳液的制备方法还包括：在室温条件下，向工业水漆用复合乳液中加入pH调节剂调节乳液至碱性。
第二方面提供的工业水漆用复合乳液的制备方法的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的工业水漆用复合乳液的有益效果相同，此处不做赘述。
第三方面，本发明还提供一种工业水漆，包括第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的工业水漆用复合乳液。
第三方面提供的工业水漆的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的工业水漆用复合乳液的有益效果相同，此处不做赘述。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于实施例所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供一种工业水漆，该工业水漆中所含有的工业水漆用复合乳液具有良好的机械性能和良好的稳定性，同时具有多种多样的其他性能。
本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液的组成以重量份数计，包括：30 份～50份的丙烯酸酯主单体、35份～55份的共聚单体、1.1份～3.5份的引发剂、1 份～5份的纳米氧化铝、5份～10份的pH缓冲剂和100份～200份的水。
上述丙烯酸酯主单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2- 乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。
上述共聚单体包括酯类共聚单体、烯类共聚单体、有机酸类共聚单体中的一种或多种。这些共聚单体可以与上述丙烯酸酯主单体发生共聚反应，互相共聚后，可以得到非常多种共聚物。同时，共聚单体具有上述丙烯酸酯主单体所没有的官能团，发生共聚后可以向形成的共聚物中引入不同的单体和官能团，弥补了主单体的不足，还可以根据需求添加具有不同官能团的单体，使得最后形成的复合乳液功能多样化。此外，一些共聚单体具有的官能团为极性基团，它们之间既能够自交联也能相互交联，而且对水的亲和力较大，适量地加入可以使共聚物产生轻微的交联，形成一定程度的网络结构，把聚合物分子链间的分子作用力转变为化学键，提高共聚物的机械性能，进而提高了上述工业水漆用复合乳液的机械性能。此外，亲水极性基团的引入降低了乳胶粒与水的界面能，稳定了聚合过程，减少了絮凝的生成，使得制得的工业水漆用复合乳液的稳定性更强。
上述酯类共聚单体包括乙酸乙烯酯、顺丁烯二酸二丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
上述烯类共聚单体包括苯乙烯、氯乙烯、丁二烯、偏二氯乙烯中的一种或多种。
上述有机酸共聚单体包括丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丁烯酸中的一种或多种。
上述引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，第一引发剂和第二引发剂的质量比为(0.1～0.5)：(1～3)。上述第一引发剂和第二引发剂为异丙过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或多种。在聚合反应中，在链引发过程中，引发剂分解成自由基，之后用来引发自由基聚合和共聚合反应。使用两种引发剂复配，可以调整引发剂的半衰期，使得聚合反应的效果更好。
作为一种可能的实现方式，上述pH缓冲剂为碳酸氢钠、磷酸二氢钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或多种。在聚合反应中，加入引发剂后，引发剂的分解会产生氢离子，随着聚合反应的进行，体系中的氢离子浓度逐渐增大，这样就会加速引发剂的分解，使得聚合反应不能以平稳的速度进行。因此，加入pH缓冲剂有利于提高工业用复合乳液的稳定性。
作为一种可能的实现方式，上述工业水漆用复合乳液还包括用于将所述工业水漆用复合乳液调节值至碱性的pH调节剂，pH调节剂为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾和盐酸中的一种或多种。加入pH调节剂使乳液呈碱性，可以保持乳液的稳定。
本发明实施例还可以提供一种工业水漆用复合乳液的制备方法，该制备方法包括：将纳米氧化铝、丙烯酸酯主单体、共聚单体和第一引发剂混合并进行第一反应，形成第一反应体系；向第一反应体系中加入pH缓冲剂和第二引发剂进行第二反应，形成工业水漆用复合乳液。
在上述工业水漆用复合乳液的制备方法中，引发剂分两次加入，可以得到较高的转化率。在第一次加入时由于第一引发剂的消耗，第一反应后期单体不能够完全反应，转化率较低。第二次再加入第二引发剂，使未反应的剩余单体进行反应，转化率得到提高。
示例性的，第二引发剂的加入方式为缓慢滴加。引发剂一次加入过多时，会使乳液聚合过程的稳定性降低。同时，引发剂浓度增大，自由基增长速率增大，会造成反应物体系中瞬时颗粒过于集中，从而引起集聚，稳定性变差，终止速率亦增大，故使聚合物的平均分子量降低。基于此，缓慢滴加第二引发剂有利于提高工业用复合乳液的稳定性。
上述纳米氧化铝为超声处理过的纳米氧化铝，纳米氧化铝超声处理的条件包括：超声频率为15kHz～25kHz，超声处理时间为3min～7min。现有技术中通常将纳米氧化铝当做一种颜填料加入水性漆中，虽然也可以提高水性漆的机械性能，但纳米颗粒本身具有比表面积大、表面自由能高和纳米粒子之间极易团聚的特性，作为颜填料直接混入水性漆中后，水性漆性能的提高并不理想。相比之下，本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液中使用的纳米氧化铝在水中经过超声破碎处理，使得纳米氧化铝颗粒在水中更加分散，不易团聚，进而提高了工业用复合乳液的稳定性。
上述乳化和第一聚合反应的反应条件包括：超声时间为10min～20min，搅拌速率为500r/min～1500r/min，搅拌时间为5min～15min。
上述第二聚合反应的反应条件包括：反应温度为100℃～150℃，反应时间为 4h～6h。
在上述向第一反应体系中加入pH缓冲剂和第二引发剂，获得工业水漆用复合乳液后，上述工业水漆用复合乳液的制备方法还包括：在室温条件下，向工业水漆用复合乳液中加入pH调节剂。
采用上述技术方案的情况下，丙烯酸酯主单体、共聚单体混合形成单体混合物，加入纳米氧化铝颗粒后，单体混合物在引发剂的引发作用下通过Pickering 乳液聚合的聚合方式聚合，聚合形成一种复合乳液。与现有技术所采用的传统的乳液聚合方法不同的是，本发明提供的工业水漆用复合乳液采用Pickering乳液聚合方法，采用纳米氧化铝颗粒取代表面活性剂。在搅拌或超声震荡的作用下，纳米氧化铝颗粒包覆在乳液滴表面，形成一层包覆层，当乳液滴发生相互碰撞时，纳米氧化铝颗粒形成的包覆层对乳液滴的变形和聚集起到阻碍作用。不仅如此，向乳液中复合纳米氧化铝颗粒后，乳液液滴分散得更为均匀；形成的包覆层还会抑制乳液液滴的聚集，使得形成的复合乳液的稳定性增强。基于此，本发明采用Pickering乳液聚合方法得到的工业水漆用复合乳液的稳定性比现有技术所采用的传统乳液聚合方法得到的工业水漆用乳液稳定性强。此外，纳米氧化铝本身具有高硬度、高强度、热稳定性好、耐磨性好等一系列的特性，与聚丙烯酸酯复合后会将这些性能带入聚合物中，提高了乳液的机械性能，并赋予了乳液多种性能。不仅如此，纳米氧化铝颗粒的尺寸很小，位错密度很低，当上述工业水漆用复合乳液制成的工业水漆漆膜受到外力时，位错滑移和增殖后的位错塞积的平均间距甚至比纳米氧化铝颗粒的粒径还大，也就不会发生位错的滑移和增殖，甚至于不会产生位错。基于此，上述工业水漆用复合乳液制成的工业水漆漆膜的强度和硬度都有很大程度的增强。此外，纳米氧化铝和普通的氧化铝一样，都具有致密性，使得制得的漆膜耐化学性明显提高。
由上可见，本发明提供的工业水漆用复合乳液具有良好的机械性能和良好的稳定性，同时具有多种多样的其他性能。
下面结合具体实施例对本发明进行描述，所举的实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明中，表示原料含量的单位均基于重量以份计，单位为千克，除非另外说明。另外，关于本发明的技术指标的测定方法均为本领域内使用标准方法，具体可参见最新的国家标准，除非另外说明。另外，作为本发明中的其他原材料均指本领域内通常使用的原材料。
实施例一
本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液包括丙烯酸酯主单体、共聚单体、引发剂、纳米氧化铝、pH缓冲剂、pH调节剂和水组分。丙烯酸酯主单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合物，共聚单体为苯乙烯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯的混合物，引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，第一引发剂为偶氮二异丁腈，第二引发剂为过硫酸钾，纳米氧化铝为粒径为20nm的VK-L20W纳米氧化铝，pH缓冲剂为碳酸氢钠，pH调节剂为氨水，水为去离子水。其中，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的质量比为2:3，苯乙烯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯的质量比为6:2:3。
按重量份数计，本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液包括：20份甲基丙烯酸甲酯，30份丙烯酸丁酯，30份苯乙烯，10份丙烯酸，15份丙烯酸羟乙酯，5份粒径为20nm的VK-L20W纳米氧化铝，10份碳酸氢钠，0.5份偶氮二异丁腈，3份过硫酸钾和200份去离子水。
本发明提供的工业水漆用复合乳液的制备方法包括以下步骤：
第一步，在反应釜A中加入去离子水，再加入纳米氧化铝，用20kHz的频率超声破碎处理5min；
第二步，在反应釜B中一次加入苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟乙酯，形成单体混合物，并将第一引发剂偶氮二异丁腈溶解到单体混合物中，形成第一反应体系；
第三步，将反应釜A和反应釜B中的混合物在反应釜B中混合，超声破碎处理15min，之后在1000r/min转速下搅拌10min；
第四步，向反应釜B通入氮气，边搅拌边升温至120℃，加入pH缓冲剂碳酸氢钠后，缓慢匀速滴加1/3第二引发剂过硫酸钾，约1h滴加完成；
第五步，保持120℃反应4h，期间每隔1h滴加部分第二引发剂过硫酸钾，获得工业水漆用复合乳液；
第六步，在室温条件下，向所述工业水漆用复合乳液中加入pH调节剂调节乳液pH至8。
将制得的工业水漆用复合乳液按如下配方制备成工业水漆。该工业水漆所采用的配方包括工业水漆用复合乳液、二甲基乙醇胺、乙二醇、水、BYK-190 分散剂、BYK-028消泡剂、钛白粉、磷酸锌和Borchi Gel 0620增稠剂，其质量比:40:1:1:26:1:0.5:20:10:0.5。
实施例二
本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液包括丙烯酸酯主单体、共聚单体、引发剂、纳米氧化铝、pH缓冲剂、pH调节剂和水组分。丙烯酸酯主单体为甲基丙烯酸甲酯，共聚单体为苯乙烯，引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，第一引发剂为偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的混合物，第二引发剂为过硫酸钾和过硫酸钠的混合物，纳米氧化铝为粒径为20nm的VK-L20W纳米氧化铝，pH 缓冲剂为碳酸氢钠，pH调节剂为氨水，水为去离子水。其中，偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的质量比为1:1，过硫酸钾和过硫酸钠的质量比为4:1。
按重量份数计，本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液包括：30份甲基丙烯酸甲酯，35份苯乙烯，1份粒径为20nm的VK-L20W纳米氧化铝，5份碳酸氢钠，0.05份偶氮二异丁腈，0.05份偶氮二异庚腈，0.8份过硫酸钾，0.2份过硫酸钠和100份去离子水。
本发明提供的工业水漆用复合乳液的制备方法包括以下步骤：
第一步，在反应釜A中加入去离子水，再加入纳米氧化铝，用15kHz的频率超声破碎处理7min；
第二步，在反应釜B中一次加入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯，形成单体混合物，并将质量比为1:1的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的混合物溶解到单体混合物中，形成第一反应体系；
第三步，将反应釜A和反应釜B中的混合物在反应釜B中混合，超声破碎处理10min，之后在500r/min转速下搅拌15min；
第四步，向反应釜B通入氮气，边搅拌边升温至100℃，加入pH缓冲剂碳酸氢钠后，缓慢匀速滴加1/3的质量比为4:1的过硫酸钾和过硫酸钠的混合物，约1h滴加完成；
第五步，保持100℃反应5h，期间每隔1h滴加部分质量比为4:1的过硫酸钾和过硫酸钠的混合物，获得工业水漆用复合乳液；
第六步，在室温条件下，向所述工业水漆用复合乳液中加入pH调节剂调节乳液pH至8。
将制得的工业水漆用复合乳液按如下配方制备成工业水漆。该工业水漆所采用的配方包括工业水漆用复合乳液、二甲基乙醇胺、乙二醇、水、BYK-190 分散剂、BYK-028消泡剂、钛白粉、磷酸锌和Borchi Gel 0620增稠剂，其质量比:40:1:1:26:1:0.5:20:10:0.5。
实施例三
本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液包括丙烯酸酯主单体、共聚单体、引发剂、纳米氧化铝、pH缓冲剂、pH调节剂和水组分。丙烯酸酯主单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合物，共聚单体为苯乙烯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯的混合物，引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，第一引发剂为偶氮二异丁腈，第二引发剂为过硫酸钾，纳米氧化铝为粒径为20nm的VK-L20W纳米氧化铝，pH缓冲剂为碳酸氢钠和醋酸钠的混合物，pH调节剂为氨水和氢氧化钠的混合物，水为去离子水。其中，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的质量比为3:5，苯乙烯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯的质量比为25:7:12，碳酸氢钠和醋酸钠的质量比为6:1，氨水和氢氧化钠的质量比为5:1。
按重量份数计，本发明实施例提供的工业水漆用复合乳液包括：15份甲基丙烯酸甲酯，25份丙烯酸丁酯，25份苯乙烯，7份丙烯酸，12份丙烯酸羟乙酯，3份粒径为20nm的VK-L20W纳米氧化铝，6份碳酸氢钠，1份醋酸钠，0.3份偶氮二异丁腈，2份过硫酸钾和150份去离子水。
本发明提供的工业水漆用复合乳液的制备方法包括以下步骤：
第一步，在反应釜A中加入去离子水，再加入纳米氧化铝，用25kHz的频率超声破碎处理3min；
第二步，在反应釜B中一次加入苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟乙酯，形成单体混合物，并将第一引发剂偶氮二异丁腈溶解到单体混合物中，形成第一反应体系；
第三步，将反应釜A和反应釜B中的混合物在反应釜B中混合，超声破碎处理20min，之后在1500r/min转速下搅拌5min；
第四步，向反应釜B通入氮气，边搅拌边升温至150℃，加入质量比为6:1 的碳酸氢钠和醋酸钠的混合物后，缓慢匀速滴加1/3第二引发剂过硫酸钾，约 1h滴加完成；
第五步，保持150℃反应3h，期间每隔1h滴加部分第二引发剂过硫酸钾，获得工业水漆用复合乳液；
第六步，在室温条件下，向所述工业水漆用复合乳液中加入质量比为5:1的氨水和氢氧化钠的混合物调节乳液pH至8。
将制得的工业水漆用复合乳液按如下配方制备成工业水漆。该工业水漆所采用的配方包括工业水漆用复合乳液、二甲基乙醇胺、乙二醇、水、BYK-190 分散剂、BYK-028消泡剂、钛白粉、磷酸锌和Borchi Gel 0620增稠剂，其质量比:40:1:1:26:1:0.5:20:10:0.5。
对比例一
本对比例提供一种市面上的普通工业水漆用乳液，将该市面上的普通工业水漆用乳液制备成工业水漆。与上述实施例一至实施例三提供的工业水漆配方不同的是，本对比例提供的工业水漆包括市面上的普通工业水漆用乳液、二甲基乙醇胺、乙二醇、水、BYK-190分散剂、BYK-028消泡剂、钛白粉、磷酸锌和Borchi Gel 0620增稠剂，其质量比:40:3:3:22:1:0.5:20:10:0.5。
对比例二
本对比例提供一种市面上的普通工业水漆用乳液，将该市面上的普通工业水漆用乳液制备成工业水漆。与上述实施例一至实施例三提供的工业水漆配方不同的是，本对比例提供的工业水漆包括市面上的普通工业水漆用乳液、二甲基乙醇胺、乙二醇、水、BYK-190分散剂、BYK-028消泡剂、钛白粉、磷酸锌和Borchi Gel 0620增稠剂，其质量比:40:3:3:22:1:0.5:20:10:0.5。
为了证明本发明实施例提供的工业水漆用复合涂料制得的工业水漆具有良好的机械性能和良好的稳定性，同时具有多种多样的其他性能等效果，对上述实施例一和对比例进行性能检测，测得的各项技术指标见表1。
其中，漆膜外观的检测方法参照HG/T 4847-2015中的4.4.12进行目视检测；
光泽的检测方法参照GB/T 9754-2007进行60°光泽测定；
干燥时间(表干)的检测方法参照GB/T 1728-1979中的乙法，在25℃，60％湿度的条件下进行检测；
干燥时间(实干)的检测方法参照GB/T 1728-1979中的甲法，在25℃，60％湿度的条件下进行检测；
弯曲试验的检测方法参照GB/T 6742-2007；
耐盐水性的检测方法参照GB/T 9274-1988中的甲法，用含盐质量为3％的盐水进行测试；
耐冲击性的检测方法参照GB/T 1732-1993；
划格试验的检测方法参照GB/T 9286-1998；
挥发性有机化合物含量的检测方法参照GB18582-2008，单位为g/L；
冻融稳定性的检测方法参照GB/T 9268-2008中的A法，进行三次循环；
漆膜硬度的检测方法参照GB/T 6739-2006，测试的为干燥7天后的漆膜硬度；
耐水性的检测方法参照GB/T 1733-1993；
耐盐雾性的检测方法参照GB/T 1771-2007。
表1工业水漆用涂料制成的工业水漆的性能测试结果
Figure RE-GDA0003196352570000131
Figure RE-GDA0003196352570000141
由表1可以看出，本发明实施例一提供的工业水漆用复合乳液制得的工业水漆在25℃，60％湿度的条件下，20min达到表面干燥，12h达到实际干燥，与对比例需要50min或60min达到表面干燥，24h达到实际干燥相比，干燥时间大大减少。干燥7天后，漆膜的硬度为3H，与对比例2H的硬度相比，硬度显著提高。耐水性为400h，与对比例240h或200h的耐水性相比，耐水性明显增强。耐盐雾性为600h，与对比例168h或200h的耐盐雾性相比，耐盐雾性大大提高。耐冲击性为60cm，与对比例50cm或40cm的耐冲击性相比，耐冲击性有所提高。在含盐质量为3％的盐水中的耐盐水性为240h，与对比例72h或96h 的耐盐水性相比，耐盐水性明显提高。光泽达到100～110，与对比例80或85的光泽相比，高于行业水平。冻融稳定性为不变质，与对比例轻微浮水、沉淀或中度浮水、沉淀的冻融稳定性相比，冻融稳定性显著上升。弯曲试验结果为1cm，与对比例的弯曲试验结果3cm相比，抗弯曲能力强，机械性能有所提高。划格试验结果为0级，与对比例的划格试验的结果1级相比，机械性能提高了。挥发性有机化合物含量为78g/L，比对比例126g/L或144g/L的挥发性有机化合物含量要偏小，更为环保。
可以得出，与市面上的普通的工业水漆用乳液制成的工业水漆相比，本发明提供的工业水漆用复合乳液制成的工业水漆的漆膜具有良好的机械性能和良好的稳定性，同时具有多种多样的其他性能。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种工业水漆用复合乳液，其特征在于，以重量份数计，所述工业水漆用复合乳液包括：30份～50份的丙烯酸酯主单体、35份～55份的共聚单体、1.1份～3.5份的引发剂、1份～5份的纳米氧化铝、5份～10份的pH缓冲剂和100份～200份的水。
2.根据权利要求1所述的工业水漆用复合乳液，其特征在于，所述丙烯酸酯主单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的工业水漆用复合乳液，其特征在于，所述共聚单体包括酯类共聚单体、烯类共聚单体、有机酸类共聚单体中的一种或多种；
所述酯类共聚单体包括乙酸乙烯酯、顺丁烯二酸二丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
所述烯类共聚单体包括苯乙烯、氯乙烯、丁二烯、偏二氯乙烯中的一种或多种；
所述有机酸共聚单体包括丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丁烯酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的工业水漆用复合乳液，其特征在于，所述引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，所述第一引发剂和第二引发剂的质量比为(0.1～0.5)：(1～3)，所述第一引发剂和第二引发剂包括异丙过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的工业水漆用复合乳液，其特征在于，所述pH缓冲剂为碱性缓冲剂，所述pH缓冲剂包括碳酸氢钠、磷酸二氢钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或多种；和/或，
所述工业水漆用复合乳液还包括用于将所述工业水漆用复合乳液调节值至碱性的pH调节剂，所述pH调节剂包括氢氧化钠、氨水、氢氧化钾和盐酸中的一种或多种。
6.一种权利要求1～5任一项所述工业水漆用复合乳液的制备方法，其特征在于，包括：
将纳米氧化铝、丙烯酸酯主单体、共聚单体和第一引发剂混合在一起进行第一反应，形成第一反应体系；
向第一反应体系中加入pH缓冲剂和第二引发剂进行第二反应，获得工业水漆用复合乳液。
7.根据权利要求6所述的工业水漆用复合乳液的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化铝为超声处理过的纳米氧化铝，所述纳米氧化铝超声处理的条件包括：超声频率为15kHz～25kHz，超声处理时间为3min～7min。
8.根据权利要求6所述的工业水漆用复合乳液的制备方法，其特征在于，所述第一反应的反应条件包括：超声时间为10min～20min，搅拌速率为500r/min～1500r/min，搅拌时间为5min～15min；
所述第二反应的反应条件包括：反应温度为100℃～150℃，反应时间为4h～6h。
9.根据权利要求6所述的工业水漆用复合乳液的制备方法，其特征在于，所述向第一反应体系中加入pH缓冲剂和第二引发剂，获得工业水漆用复合乳液后，所述工业水漆用复合乳液的制备方法还包括：在室温条件下，向所述工业水漆用复合乳液中加入pH调节剂调节乳液至碱性。
10.一种工业水漆，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述工业水漆用复合乳液。
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