CN117229701A - 一种环保型水性漆及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环保型水性漆及其制备工艺。一种环保型水性漆包括如下组分：丙烯酸50‑60份、丙烯酸羟乙酯20‑30份、异佛尔酮二异氰酸酯10‑15份、硝化纤维40‑50份、引发剂5‑8份、二月桂酸二丁基锡3‑7份、PH调节剂2‑3份、有机溶剂30‑40份、分散剂2‑5份、颜填料5‑10份、成膜助剂4‑7份、流平剂1‑3份、消泡剂2‑4份、增稠剂5‑7份和蒸馏水55‑65份。本发明通过使用丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等制备丙烯酸树脂，再使用该丙烯酸树脂对溶解后的硝化纤维进行改性，将该改性硝化纤维作为原料制备的漆料具有较强的耐水性和抗冲击性，且热稳定性相对较好。
Description
技术领域
本发明涉及功能涂料领域，具体涉及一种环保型水性漆及其制备工艺。
背景技术
硝基涂料具有干燥速度快、可打磨和易修补等优点，而被广泛应用于家居涂装、汽车修补等领域，硝化纤维是硝基涂料的主要原料，传统的溶剂型硝基涂料含有大量VOC，对环境危害较大，因此，水性硝化纤维的应用愈加广泛，但是，水性硝化纤维制成的漆料耐水性、热稳定性较差，抗冲击性能较弱。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环保型水性漆及其制备工艺。
一种环保型水性漆，包括如下组分：
丙烯酸50-60份、丙烯酸羟乙酯20-30份、异佛尔酮二异氰酸酯10-15份、硝化纤维40-50份、引发剂5-8份、二月桂酸二丁基锡3-7份、PH调节剂2-3份、有机溶剂30-40份、分散剂2-5份、颜填料5-10份、成膜助剂4-7份、流平剂1-3份、消泡剂2-4份、增稠剂5-7份和蒸馏水55-65份。
一种环保型水性漆的制备工艺，包括如下步骤：
S1：加丙烯酸等进行共聚反应
将丙烯酸、丙烯酸羟乙酯加入反应器中，再加入引发剂，在加热条件下，反应2-3h，得到中间体A；
S2：加异佛尔酮二异氰酸酯再次反应
将反应器内温度调节至35-45℃，再向上述中间体A中加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入二月桂酸二丁基锡，反应1-2h，得到中间体B；
S3：对硝化纤维进行改性
将硝化纤维溶解在有机溶剂中，再加入上述中间体B中，调节反应器内温度为70-80℃，边搅拌边反应，再加入PH调节剂，调节PH＝7-8，冷却至室温，得到中间体C；
S4：加水乳化改性水性硝化纤维
向上述中间体C中加入55-65份蒸馏水，以500-800r/min的速度搅拌30-50min，得到中间体D，然后对中间体D进行减压蒸馏，除去中间体D中的有机溶剂；
S5：加入其他助剂并混合
将分散剂、颜填料、成膜助剂和流平剂混合进行球磨、过滤，再加入上述除去有机溶剂后的中间体D中，搅拌，超声处理，再加入消泡剂和增稠剂，并进行搅拌，得到水性漆。
进一步地，所述步骤S1的加丙烯酸等进行共聚反应，具体包括如下步骤：
S1.1：将50-60份丙烯酸、20-30份丙烯酸羟乙酯分别装入反应器的储液罐中；
S1.2：启动反应器内的加热器，对反应器内部进行加热，然后从反应器底部向反应器内通入氮气，氮气将反应器内的热空气从反应器顶部排出；
S1.3：反应器内的检测器检测到氮气浓度为95-100％时，打开阀门，将储液罐中的丙烯酸和丙烯酸羟乙酯按体积比2-3:1加入反应器中；
S1.4：反应器内的重力传感器检测到丙烯酸和丙烯酸羟乙酯加入后，通过液压泵将5-8份引发剂加入反应器内，保持反应器内部温度不变，反应2-3h，得到中间体A。
进一步地，所述步骤S2的加异佛尔酮二异氰酸酯再次反应，具体包括如下步骤：
S2.1：调节加热器温度为35-45℃，再向所述中间体A中加入10-15份异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合；
S2.2：向反应器内加入3-7份二月桂酸二丁基锡，以80-100r/min的速度搅拌，反应1-2h，得到中间体B。
进一步地，所述步骤S3的对硝化纤维进行改性，具体包括如下步骤：
S3.1：将40-50份硝化纤维加入有机溶剂中，搅拌溶解，得到混合液；
S3.2：调节加热器的温度为70-80℃，将上述混合液加入所述中间体B中，通过搅拌器边搅拌边反应；
S3.3：向反应器中加入2-3份PH调节剂，反应器内的PH检测计检测到PH＝7-8时，停止加入PH调节剂，并关闭加热器，冷却至室温，得到中间体C。
进一步地，所述步骤S5的加入其他助剂并混合，具体包括如下步骤：
S5.1：将2-5份分散剂、5-10份颜填料、4-7份成膜助剂和1-3份流平剂一起加入球磨机中，进行球磨，得到混合粉料；
S5.2：打开球磨机底部的置物板，混合粉料通过滤网进行过滤，并掉落进反应器中；
S5.3：通过反应器内的搅拌器将混合粉料与所述中间体D搅拌混合，再使用超声波探头进行超声处理，然后继续搅拌并超声处理，重复3-5次，得到混合浆体；
S5.4：向上述混合浆体中加入2-4份消泡剂和5-7份增稠剂，然后将热空气通入反应器内对其内部进行加热加压，同时以800-1000r/min的速度进行搅拌，搅拌25-45min后，得到水性漆。
进一步地，所述步骤S1.2中通过氮气将反应器内的热空气排出后，热空气通过反应器顶部的通气管进入到保温箱中，进行保温储存，然后将该保温箱内的热空气通过抽气泵通入步骤S5.4所述的反应器中，对反应器内部进行加热加压。
进一步地，所述引发剂为重结晶过的偶氮二异丁腈。
进一步地，所述PH调节剂为三乙胺，有机溶剂为丁酮。
进一步地，所述步骤S1中加热器加热的温度为75-90℃。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明通过使用丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等制备丙烯酸树脂，再使用该丙烯酸树脂对溶解后的硝化纤维进行改性，将该改性硝化纤维作为原料制备的漆料具有较强的耐水性和抗冲击性，且热稳定性相对较好。
2、本发明通过加入异佛尔酮二异氰酸酯进行催化反应，再加入硝化纤维，合成的水性硝化纤维以水作为分散介质，避免以有机溶剂作为分散介质而产生有害物质，达到清洁环保的效果。
3、本发明通过使用保温箱对反应器内初始的热空气进行收集保温，再于后续步骤中将该热空气通入反应器内，对反应器内部进行加热加压，能够有效利用资源，也能节省制备时间。
附图说明
图1为本发明实施例所采用的环保型水性漆的制备工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种环保型水性漆的制备工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1：加丙烯酸等进行共聚反应
将50份济南创世化工有限公司生产的丙烯酸、25份山东华昱化工科技有限公司生产的丙烯酸羟乙酯分别装入反应器的储液罐中，启动反应器内的加热器，对反应器内部进行加热，直至温度达到75℃，然后从反应器底部向反应器内通入氮气，氮气将反应器内的热空气从反应器顶部排出，热空气通过反应器顶部的通气管进入到保温箱中，进行保温储存，检测器与阀门电性连接，当反应器内的检测器检测到氮气浓度为99％时，检测器控制阀门打开，将储液罐中的丙烯酸和丙烯酸羟乙酯按体积比2:1加入反应器中，重力传感器与液压泵电性连接，当反应器内的重力传感器检测到丙烯酸和丙烯酸羟乙酯加入后，重力传感器通过液压泵将5份重结晶过的偶氮二异丁腈加入反应器内，保持反应器内部温度不变，反应2h，得到中间体A，通过使用丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等制备丙烯酸树脂，再使用该丙烯酸树脂对溶解后的硝化纤维进行改性，将该改性硝化纤维作为原料制备的漆料具有较强的耐水性和抗冲击性，且热稳定性相对较好；
S2：加异佛尔酮二异氰酸酯再次反应
调节加热器温度为35℃，再向所述中间体A中加入10份济南琳盛化工有限公司生产的异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合，再向反应器内加入3份湖南齐鲁新材料科技有限公司生产的二月桂酸二丁基锡，以80r/min的速度搅拌，反应1h，得到中间体B；
S3：对硝化纤维进行改性
将40份陕西兴平宝塔山涂料厂生产的硝化纤维加入东莞市桥松化工有限公司生产的丁酮中，搅拌溶解，得到混合液，然后调节加热器的温度为70℃，将混合液加入所述中间体B中，通过搅拌器边搅拌边反应，然后向反应器中加入2份山东橙阳新材料有限公司生产的三乙胺，PH检测计与加热器电性连接，当反应器内的PH检测计检测到PH＝7时，停止加入三乙胺，并控制加热器关闭，冷却至室温，得到中间体C，通过加入异佛尔酮二异氰酸酯进行催化反应，再加入硝化纤维，合成的水性硝化纤维以水作为分散介质，避免以有机溶剂作为分散介质而产生有害物质，达到清洁环保的效果；
S4：加水乳化改性水性硝化纤维
向上述中间体C中加入55份蒸馏水，以500r/min的速度搅拌30min，得到中间体D，然后对中间体D进行减压蒸馏，除去中间体D中的丁酮；
S5：加入其他助剂并混合
将2份分散剂、5份颜填料、4份成膜助剂和1份流平剂一起加入球磨机中，进行球磨，得到混合粉料，打开球磨机底部的置物板，混合粉料通过滤网进行过滤，并掉落进反应器中，通过反应器内的搅拌器将混合粉料与所述中间体D搅拌混合，再使用超声波探头进行超声处理，然后继续搅拌并超声处理，重复3次，得到混合浆体，向上述混合浆体中加入2份消泡剂和5份增稠剂，然后将步骤S1.2中在保温箱内保温储存的热空气通入反应器内，对其内部进行加热加压，同时以800r/min的速度进行搅拌，搅拌25min后，得到水性漆。
实施例2
一种环保型水性漆的制备工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1：加丙烯酸等进行共聚反应
将60份济南创世化工有限公司生产的丙烯酸、20份山东华昱化工科技有限公司生产的丙烯酸羟乙酯分别装入反应器的储液罐中，启动反应器内的加热器，对反应器内部进行加热，直至温度达到75℃，然后从反应器底部向反应器内通入氮气，氮气将反应器内的热空气从反应器顶部排出，热空气通过反应器顶部的通气管进入到保温箱中，进行保温储存，检测器与阀门电性连接，当反应器内的检测器检测到氮气浓度为99％时，检测器控制阀门打开，将储液罐中的丙烯酸和丙烯酸羟乙酯按体积比3:1加入反应器中，重力传感器与液压泵电性连接，当反应器内的重力传感器检测到丙烯酸和丙烯酸羟乙酯加入后，重力传感器通过液压泵将7份重结晶过的偶氮二异丁腈加入反应器内，保持反应器内部温度不变，反应2h，得到中间体A，通过使用丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等制备丙烯酸树脂，再使用该丙烯酸树脂对溶解后的硝化纤维进行改性，将该改性硝化纤维作为原料制备的漆料具有较强的耐水性和抗冲击性，且热稳定性相对较好；
S2：加异佛尔酮二异氰酸酯再次反应
调节加热器温度为35℃，再向所述中间体A中加入15份济南琳盛化工有限公司生产的异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合，再向反应器内加入5份湖南齐鲁新材料科技有限公司生产的二月桂酸二丁基锡，以100r/min的速度搅拌，反应1h，得到中间体B；
S3：对硝化纤维进行改性
将50份陕西兴平宝塔山涂料厂生产的硝化纤维加入东莞市桥松化工有限公司生产的丁酮中，搅拌溶解，得到混合液，然后调节加热器的温度为70℃，将混合液加入所述中间体B中，通过搅拌器边搅拌边反应，然后向反应器中加入3份山东橙阳新材料有限公司生产的三乙胺，PH检测计与加热器电性连接，当反应器内的PH检测计检测到PH＝7时，停止加入三乙胺，并控制加热器关闭，冷却至室温，得到中间体C，通过加入异佛尔酮二异氰酸酯进行催化反应，再加入硝化纤维，合成的水性硝化纤维以水作为分散介质，避免以有机溶剂作为分散介质而产生有害物质，达到清洁环保的效果；
S4：加水乳化改性水性硝化纤维
向上述中间体C中加入65份蒸馏水，以800r/min的速度搅拌30min，得到中间体D，然后对中间体D进行减压蒸馏，除去中间体D中的丁酮；
S5：加入其他助剂并混合
将5份分散剂、10份颜填料、7份成膜助剂和3份流平剂一起加入球磨机中，进行球磨，得到混合粉料，打开球磨机底部的置物板，混合粉料通过滤网进行过滤，并掉落进反应器中，通过反应器内的搅拌器将混合粉料与所述中间体D搅拌混合，再使用超声波探头进行超声处理，然后继续搅拌并超声处理，重复5次，得到混合浆体，向上述混合浆体中加入4份消泡剂和7份增稠剂，然后将步骤S1.2中在保温箱内保温储存的热空气通入反应器内，对其内部进行加热加压，同时以1000r/min的速度进行搅拌，搅拌25min后，得到水性漆。
实施例3
一种环保型水性漆的制备工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1：加丙烯酸等进行共聚反应
将50份济南创世化工有限公司生产的丙烯酸、25份山东华昱化工科技有限公司生产的丙烯酸羟乙酯分别装入反应器的储液罐中，启动反应器内的加热器，对反应器内部进行加热，直至温度达到90℃，然后从反应器底部向反应器内通入氮气，氮气将反应器内的热空气从反应器顶部排出，热空气通过反应器顶部的通气管进入到保温箱中，进行保温储存，检测器与阀门电性连接，当反应器内的检测器检测到氮气浓度为99％时，检测器控制阀门打开，将储液罐中的丙烯酸和丙烯酸羟乙酯按体积比2:1加入反应器中，重力传感器与液压泵电性连接，当反应器内的重力传感器检测到丙烯酸和丙烯酸羟乙酯加入后，重力传感器通过液压泵将5份重结晶过的偶氮二异丁腈加入反应器内，保持反应器内部温度不变，反应3h，得到中间体A，通过使用丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等制备丙烯酸树脂，再使用该丙烯酸树脂对溶解后的硝化纤维进行改性，将该改性硝化纤维作为原料制备的漆料具有较强的耐水性和抗冲击性，且热稳定性相对较好；
S2：加异佛尔酮二异氰酸酯再次反应
调节加热器温度为45℃，再向所述中间体A中加入10份济南琳盛化工有限公司生产的异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合，再向反应器内加入3份湖南齐鲁新材料科技有限公司生产的二月桂酸二丁基锡，以100r/min的速度搅拌，反应2h，得到中间体B；
S3：对硝化纤维进行改性
将40份陕西兴平宝塔山涂料厂生产的硝化纤维加入东莞市桥松化工有限公司生产的丁酮中，搅拌溶解，得到混合液，然后调节加热器的温度为80℃，将混合液加入所述中间体B中，通过搅拌器边搅拌边反应，然后向反应器中加入2份山东橙阳新材料有限公司生产的三乙胺，PH检测计与加热器电性连接，当反应器内的PH检测计检测到PH＝7时，停止加入三乙胺，并控制加热器关闭，冷却至室温，得到中间体C，通过加入异佛尔酮二异氰酸酯进行催化反应，再加入硝化纤维，合成的水性硝化纤维以水作为分散介质，避免以有机溶剂作为分散介质而产生有害物质，达到清洁环保的效果；
S4：加水乳化改性水性硝化纤维
向上述中间体C中加入55份蒸馏水，以800r/min的速度搅拌50min，得到中间体D，然后对中间体D进行减压蒸馏，除去中间体D中的丁酮；
S5：加入其他助剂并混合
将2份分散剂、5份颜填料、4份成膜助剂和1份流平剂一起加入球磨机中，进行球磨，得到混合粉料，打开球磨机底部的置物板，混合粉料通过滤网进行过滤，并掉落进反应器中，通过反应器内的搅拌器将混合粉料与所述中间体D搅拌混合，再使用超声波探头进行超声处理，然后继续搅拌并超声处理，重复4次，得到混合浆体，向上述混合浆体中加入2份消泡剂和5份增稠剂，然后将步骤S1.2中在保温箱内保温储存的热空气通入反应器内，对其内部进行加热加压，同时以800r/min的速度进行搅拌，搅拌45min后，得到水性漆。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种环保型水性漆，其特征在于，包括如下组分：丙烯酸50-60份、丙烯酸羟乙酯20-30份、异佛尔酮二异氰酸酯10-15份、硝化纤维40-50份、引发剂5-8份、二月桂酸二丁基锡3-7份、PH调节剂2-3份、有机溶剂30-40份、分散剂2-5份、颜填料5-10份、成膜助剂4-7份、流平剂1-3份、消泡剂2-4份、增稠剂5-7份和蒸馏水55-65份。
2.一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：加丙烯酸等进行共聚反应
将丙烯酸、丙烯酸羟乙酯加入反应器中，再加入引发剂，在加热条件下，反应2-3h，得到中间体A；
S2：加异佛尔酮二异氰酸酯再次反应
将反应器内温度调节至35-45℃，再向上述中间体A中加入异佛尔酮二异氰酸酯，再加入二月桂酸二丁基锡，反应1-2h，得到中间体B；
S3：对硝化纤维进行改性
将硝化纤维溶解在有机溶剂中，再加入上述中间体B中，调节反应器内温度为70-80℃，边搅拌边反应，再加入PH调节剂，调节PH＝7-8，冷却至室温，得到中间体C；
S4：加水乳化改性水性硝化纤维
向上述中间体C中加入55-65份蒸馏水，以500-800r/min的速度搅拌30-50min，得到中间体D，然后对中间体D进行减压蒸馏，除去中间体D中的有机溶剂；
S5：加入其他助剂并混合
将分散剂、颜填料、成膜助剂和流平剂混合进行球磨、过滤，再加入上述除去有机溶剂后的中间体D中，搅拌，超声处理，再加入消泡剂和增稠剂，并进行搅拌，得到水性漆。
3.根据权利要求2所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1的加丙烯酸等进行共聚反应，具体包括如下步骤：
S1.1：将50-60份丙烯酸、20-30份丙烯酸羟乙酯分别装入反应器的储液罐中；
S1.2：启动反应器内的加热器，对反应器内部进行加热，然后从反应器底部向反应器内通入氮气，氮气将反应器内的热空气从反应器顶部排出；
S1.3：反应器内的检测器检测到氮气浓度为95-100％时，打开阀门，将储液罐中的丙烯酸和丙烯酸羟乙酯按体积比2-3:1加入反应器中；
S1.4：反应器内的重力传感器检测到丙烯酸和丙烯酸羟乙酯加入后，通过液压泵将5-8份引发剂加入反应器内，保持反应器内部温度不变，反应2-3h，得到中间体A。
4.根据权利要求2所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2的加异佛尔酮二异氰酸酯再次反应，具体包括如下步骤：
S2.1：调节加热器温度为35-45℃，再向所述中间体A中加入10-15份异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合；
S2.2：向反应器内加入3-7份二月桂酸二丁基锡，以80-100r/min的速度搅拌，反应1-2h，得到中间体B。
5.根据权利要求2所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，所述步骤S3的对硝化纤维进行改性，具体包括如下步骤：
S3.1：将40-50份硝化纤维加入有机溶剂中，搅拌溶解，得到混合液；
S3.2：调节加热器的温度为70-80℃，将上述混合液加入所述中间体B中，通过搅拌器边搅拌边反应；
S3.3：向反应器中加入2-3份PH调节剂，反应器内的PH检测计检测到PH＝7-8时，停止加入PH调节剂，并关闭加热器，冷却至室温，得到中间体C。
6.根据权利要求3所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5的加入其他助剂并混合，具体包括如下步骤：
S5.1：将2-5份分散剂、5-10份颜填料、4-7份成膜助剂和1-3份流平剂一起加入球磨机中，进行球磨，得到混合粉料；
S5.2：打开球磨机底部的置物板，混合粉料通过滤网进行过滤，并掉落进反应器中；
S5.3：通过反应器内的搅拌器将混合粉料与所述中间体D搅拌混合，再使用超声波探头进行超声处理，然后继续搅拌并超声处理，重复3-5次，得到混合浆体；
S5.4：向上述混合浆体中加入2-4份消泡剂和5-7份增稠剂，然后将热空气通入反应器内对其内部进行加热加压，同时以800-1000r/min的速度进行搅拌，搅拌25-45min后，得到水性漆。
7.根据权利要求6所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1.2中通过氮气将反应器内的热空气排出后，热空气通过反应器顶部的通气管进入到保温箱中，进行保温储存，然后将该保温箱内的热空气通过抽气泵通入步骤S5.4所述的反应器中，对反应器内部进行加热加压。
8.根据权利要求3所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，所述引发剂为重结晶过的偶氮二异丁腈。
9.根据权利要求5所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，PH调节剂为三乙胺，有机溶剂为丁酮。
10.根据权利要求3所述的一种环保型水性漆的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中加热器加热的温度为75-90℃。
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