CN116396651B - 一种防滑水性涂料组合物 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及水性涂料技术领域，具体提供一种防滑水性涂料组合物，按重量份数计，原料组分包括：60‑100份羟基丙烯酸酯乳液、3‑10份成膜助剂、0.2‑0.5份润湿剂、5‑10份防滑微粉、0.3‑0.6份流平剂、0.5‑1份消泡剂、0.5‑1.5份增稠剂和0.5‑1.5份防沉剂；防滑微粉具有核为橡胶颗粒、壳为硅树脂的核壳结构。本申请的防滑水性涂料组合物防滑性好、耐磨性好、持久性好的特点。
Description
技术领域
本申请涉及水性涂料技术领域，具体地，涉及一种防滑水性涂料组合物。
背景技术
瓷砖常用于卫生间、厨房的装修，在有水容易滑倒，危害人生安全。采用防滑水性涂料对瓷砖进行表面处理，可以有效提高瓷砖的防滑性能。防滑水性涂料通常是在水性涂料中添加防滑颗粒，但是防滑颗粒的耐磨性以及使用寿命仍然是关注的重点。
无机颗粒耐磨性好，但在水性涂料中不容易分散，会影响防滑效果；有机颗粒较容易分散，但是耐磨性不好。
发明内容
为了解决现有技术中防滑水性涂料的耐磨性差、防滑效果不佳的技术问题，本申请提供一种防滑水性涂料组合物。
本申请采用如下的技术方案：
一种防滑水性涂料组合物，按重量份数计，原料组分包括：60-100份羟基丙烯酸酯乳液、3-10份成膜助剂、0.2-0.5份润湿剂、5-10份防滑微粉、0.3-0.6份流平剂、0.5-1份消泡剂、0.5-1.5份增稠剂和0.5-1.5份防沉剂；
所述防滑微粉具有核为橡胶颗粒、壳为硅树脂的核壳结构。
优选的，所述羟基丙烯酸酯乳液中羟丙烯酸酯聚合物的羟基含量为0.5-2.5wt％。
优选的，所述防滑微粉的平均粒径为0.2-1mm。
优选的，所述防滑微粉中橡胶平均粒径为所述防滑微粉平均粒径的70-95％。
优选的，所述防滑微粉按如下方法步骤制备：
S1、将正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷按摩尔比0.01-0.1:1加入到正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷重量和0.1-1倍的酸水中搅拌下进行水解，获得水解液；
S2、将所述橡胶颗粒加入到所述橡胶颗粒重量0.5-20倍的步骤S1的水解液中，搅拌下加入碱进行缩合，停止搅拌静置熟化，过滤，水洗，干燥，获得所述防滑微粉。
更优选的，步骤S1所述正硅酸烷基酯选自正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。
更优选的，步骤S1所述三烷氧基硅烷中含氨基三烷氧基硅烷的摩尔百分比为0.5-10％。
进一步优选的，所述含氨基三烷氧基硅烷选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、(环己氨基丙基)三甲氧基硅烷和N-甲基氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种组合。
更优选的，步骤S1所述酸水中酸的浓度为100-5000ppm。
更优选的，步骤S2所述加入碱后反应体系的pH值为9-11。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请在水性涂料中加入防滑颗粒，防滑颗粒以橡胶为核、硅树脂为壳，结合了橡胶的弹性和硅树脂的高硬度和耐磨性，提高了防滑性以及使用寿命。
2.本申请的防滑颗粒核壳结构中的硅树脂壳中进一步引入氨基基团，可以参与树脂的交联固化成膜，提高了漆膜的交联密度，因此提高了漆膜的硬度，而且防护颗粒通过化学交联反应接枝到漆膜中，也提高了防滑颗粒在漆膜中的稳定性，因此也能提高耐磨性，提高使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细描述。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
本申请提出一种防滑水性涂料组合物，按重量份数计，原料组分包括：60-100份羟基丙烯酸酯乳液、3-10份成膜助剂、0.2-0.5份润湿剂、5-10份防滑微粉、0.3-0.6份流平剂、0.5-1份消泡剂、0.5-1.5份增稠剂和0.5-1.5份防沉剂；
上述防滑微粉具有核为橡胶颗粒、壳为硅树脂的核壳结构。本申请的防滑微粉具有核壳结构，内核为橡胶颗粒，具有较好的弹性，外壳为硅树脂，是有机-无机杂化材料，具有较高的硬度和耐磨性。本申请人发现，以具有弹性的橡胶为内核，较高硬度的硅树脂为外壳，防滑微粉所带来的防滑效果比单纯的硅树脂颗粒的防滑、耐磨效果更好。
本申请一个优选的实施例中，羟基丙烯酸酯乳液中羟丙烯酸酯聚合物的羟基含量为0.5-2.5wt％。本申请中，羟基丙烯酸酯乳液的固含量可以是30-60％。羟基丙烯酸酯聚合物的羟基含量在上述范围，与固化剂交联后，漆膜的交联密度较为合适，包括附着性、硬度、耐水性等综合性能较好。
本申请一个优选的实施例中，防滑微粉的平均粒径为0.2-1mm。防滑微粉的平均粒径在上述范围，防滑性能较好，又不容易损坏，具有较高的寿命。本申请中颗粒的平均粒径可以采用光学显微镜图像法进行测试。
本申请一个优选的实施例中，防滑微粉中橡胶平均粒径为防滑微粉平均粒径的70-95％。更优选的，橡胶平均粒径为防滑微粉平均粒径的70-85％。防滑微粉中橡胶平均粒径在上述范围，既能体现出硅树脂的高硬度、耐磨的特性，又能体现出橡胶的弹性。如果硅树脂的厚度太薄，容易发生破裂；如果硅树脂的厚度太厚，无法体现出橡胶的弹性。
本申请一个优选的实施例中，防滑微粉按如下方法步骤制备：
S1、将正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷按摩尔比0.01-0.1:1加入到正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷重量和0.1-1倍的酸水中搅拌下进行水解，获得水解液；更优选的，正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷的摩尔比决定了硅树脂的硬度，正硅酸烷基酯含量越高，硅树脂的硬度越大。更优选的，正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷摩尔比为0.01-0.06:1，举例的，摩尔比可以是0.01:1、0.015:1、0.02:1、0.025:1、0.03:1、0.035:1、0.04:1、0.045:1、0.05:1、0.055:1、0.06:1等。酸水的重量可以是正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷重量和的0.3-0.7倍。
S2、将橡胶颗粒加入到橡胶颗粒重量0.5-20倍的步骤S1的水解液中，搅拌下加入碱进行缩合，停止搅拌静置熟化，过滤，水洗，干燥，获得防滑微粉。更优选的，水解液的重量可以是橡胶颗粒重量的1-10倍。
本申请一个更优选的实施例中，步骤S1中正硅酸烷基酯的通式为Si(OR)4，其中R为C1-C4烷基，可以选自正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。
本申请一个更优选的实施例中，步骤S1中三烷氧基硅烷中含氨基三烷氧基硅烷的摩尔百分比为0.5-10％。本申请的三烷氧基硅烷中含有含氨基三烷氧基硅烷，获得的防滑微粉表面也含有氨基，可以与交联剂一起发生固化，不但提高了漆膜的交联密度，而且也可以使得防滑微粉通过化学交联接枝到漆膜中，牢固稳定的分散在漆膜中，可以提高漆膜的寿命。更优选的，三烷氧基硅烷中含氨基三烷氧基硅烷的摩尔百分比为1-7％，举例的，摩尔百分比为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％等。
本申请一个进一步优选的实施例中，含氨基三烷氧基硅烷选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、(环己氨基丙基)三甲氧基硅烷和N-甲基氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种组合。
本申请一个更优选的实施例中，步骤S1中酸水中酸的浓度为100-5000ppm。酸水中酸可以采用乙酸、盐酸等。
本申请一个更优选的实施例中，步骤S2中加入碱后反应体系的pH值为9-11。碱可以采用氨水溶液。
本申请的防滑水性涂料组合物可以按以下方法制备：将成膜助剂、消泡剂和防沉剂加入到羟基丙烯酸酯乳液中，搅拌混匀，再加入润湿剂、流平剂和防滑微粉，搅拌混匀，再加入增稠剂，搅拌混匀即得。
下面将结合实施例、对比例对本申请的技术方案进行详细说明。如无特别指明，以下各实施例和对比例中份数都为重量份数。
制备例1
0.02mol正硅酸乙酯和1mol甲基三甲氧基硅烷加入到50g乙酸浓度为500ppm的酸水中，搅拌下进行水解，获得水解液。
将10g平均粒径0.61mm的天然橡胶颗粒加入到20g上述水解液中，搅拌下加入氨水调节pH为9.5，进行缩合至出现浑浊，停止搅拌，静置熟化12小时，再升温至60℃继续熟化6小时，过滤，水洗至中性，50℃干燥过夜，获得防滑微粉，测得平均粒径0.76mm。
制备例2
0.05mol正硅酸乙酯、0.03mol 3-氨基丙基三甲氧基硅烷、0.97mol甲基三甲氧基硅烷加入到80g乙酸浓度为1000ppm的酸水中，搅拌下进行水解，获得水解液。
将20g平均粒径0.35mm的天然橡胶颗粒加入到20g上述水解液中，搅拌下加入氨水调节pH为9.5，进行缩合至出现浑浊，停止搅拌，静置熟化12小时，再升温至60℃继续熟化3小时，过滤，水洗至中性，50℃干燥过夜，获得防滑微粉，测得平均粒径0.42mm。
制备例3
0.04mol正硅酸乙酯、0.07mol N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、0.93mol甲基三甲氧基硅烷加入到60g乙酸浓度为1000ppm的酸水中，搅拌下进行水解，获得水解液。
将20g平均粒径0.5mm的天然橡胶颗粒加入到60g上述水解液中，搅拌下加入氨水调节pH为9.5，进行缩合至出现浑浊，停止搅拌，静置熟化12小时，再升温至60℃继续熟化4小时，过滤，水洗至中性，50℃干燥过夜，获得防滑微粉，测得平均粒径0.69mm。
以下各实施例和对比例中，羟基丙烯酸酯乳液源自广州慧谷化学有限公司WPA4402，成膜助剂由十二碳醇酯和丙二醇丁醚按照重量比1:2组成，润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷润湿剂，流平剂为聚醚改性聚硅氧烷流平剂，消泡剂为二甲基硅油消泡剂，增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂，防沉剂为有机膨润土。
实施例1
防滑水性涂料组合物配方：100份羟基丙烯酸酯乳液、8份成膜助剂、0.3份润湿剂、8份制备例1的防滑微粉、0.5份流平剂、0.8份消泡剂、0.6份增稠剂和0.9份防沉剂。
实施例2
实施例1中，制备例1的防滑微粉替换为等重量份数制备例2的防滑微粉，其余步骤保持不变。
实施例3
实施例1中，制备例1的防滑微粉替换为等重量份数制备例3的防滑微粉，其余步骤保持不变。
实施例4
实施例1中，制备例1的防滑微粉替换为由5份制备例1的防滑微粉和3份制备例2的防滑微粉组成，其余步骤保持不变。
实施例5
防滑水性涂料组合物配方：80份羟基丙烯酸酯乳液、5份成膜助剂、0.25份润湿剂、5份制备例1的防滑微粉、0.5份流平剂、0.7份消泡剂、0.8份增稠剂和0.6份防沉剂。
实施例6
实施例5中，制备例1的防滑微粉由5份调整为7份，防沉剂由0.6份调整0.8份，其余步骤保持不变。
实施例7
实施例5中，制备例1的防滑微粉由5份调整为10份，防沉剂由0.6份调整0.9份，其余步骤保持不变。
对比例1
实施例1中，不加入制备例1的防滑微粉和防沉剂，其余步骤保持不变。
对比例2
实施例1中，制备例1的防滑微粉替换为等重量份数平均粒径0.74mm的天然橡胶颗粒，其余步骤保持不变。
对比例3
实施例1中，制备例1的防滑微粉替换为等重量份数平均粒径0.77mm的硅树脂颗粒，其余步骤保持不变。硅树脂由正硅酸乙酯和甲基三甲氧基硅烷按摩尔比0.02:1经过水解、缩合制备获得。
对比例4
实施例1中，制备例1的防滑微粉替换为由对比例2的天然橡胶颗粒和对比例3的硅树脂颗粒按照重量比1:1组成的防滑微粉，其余步骤保持不变。
将实施例1-7和对比例1-4的防滑水性涂料组合物与水性固化剂JX-518(东莞江兴实业有限公司)按重量比5:1进行混合均匀，涂覆于洁净的光滑瓷砖表面，常温下固化成膜。
防滑性：按照GB/T 9263-2020的方法测试干态和湿态的摩擦系数。
耐磨性：按照GB/T1768-2006的方法测试失重。负载1000g，500转。
耐磨持久性：按照上述耐磨性测试方法，负载500g，5000转，统计摩擦区域内破损的防滑微粉的百分比。破损是指防滑微粉从漆膜中脱落，不包括摩擦失重导致防滑微粉颗粒变小的情况。
结果如下表1所示。
表1
由表1结果可以看出，本申请的防滑水性涂料组合物具有较高的摩擦系数，耐磨性好，而且耐磨持久性高，经过较长时间摩擦后，防滑微粉发生破损的比例也很低，稳定性好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种防滑水性涂料组合物，其特征在于，按重量份数计，原料组分包括：60-100份羟基丙烯酸酯乳液、3-10份成膜助剂、0.2-0.5份润湿剂、5-10份防滑微粉、0.3-0.6份流平剂、0.5-1份消泡剂、0.5-1.5份增稠剂和0.5-1.5份防沉剂；
所述防滑微粉具有核为橡胶颗粒、壳为硅树脂的核壳结构；
所述防滑微粉的平均粒径为0.2-1mm，所述防滑微粉中橡胶平均粒径为所述防滑微粉平均粒径的70-95%；
所述防滑微粉按如下方法步骤制备：
S1、将正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷按摩尔比0.01-0.1:1加入到正硅酸烷基酯和三烷氧基硅烷重量和0.1-1倍的酸水中搅拌下进行水解，获得水解液；
S2、将所述橡胶颗粒加入到所述橡胶颗粒重量0.5-20倍的步骤S1的水解液中，搅拌下加入碱进行缩合，停止搅拌静置熟化，过滤，水洗，干燥，获得所述防滑微粉。
2.根据权利要求1所述的防滑水性涂料组合物，其特征在于，所述羟基丙烯酸酯乳液中羟丙烯酸酯聚合物的羟基含量为0.5-2.5wt%。
3.根据权利要求1所述的防滑水性涂料组合物，其特征在于，步骤S1所述正硅酸烷基酯选自正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。
4.根据权利要求1所述的防滑水性涂料组合物，其特征在于，步骤S1所述三烷氧基硅烷中含氨基三烷氧基硅烷的摩尔百分比为0.5-10%。
5.根据权利要求4所述的防滑水性涂料组合物，其特征在于，所述含氨基三烷氧基硅烷选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、(环己氨基丙基)三甲氧基硅烷和N-甲基氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的防滑水性涂料组合物，其特征在于，步骤S1所述酸水中酸的浓度为100-5000ppm。
7.根据权利要求1所述的防滑水性涂料组合物，其特征在于，步骤S2所述加入碱后反应体系的pH值为9-11。
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Citations (3)
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| US5538793A (en) * | 1993-12-28 | 1996-07-23 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicone rubber particles coated with silicone resin |
| US5830950A (en) * | 1996-12-31 | 1998-11-03 | Dow Corning Corporation | Method of making rubber-modified rigid silicone resins and composites produced therefrom |
| CN108774435A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-09 | 长安大学 | 防水防滑涂料组合物及使用方法 |
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2023
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