CN117946324A - 一种丙烯酸酯组合物、其用途和包含其的涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种丙烯酸酯组合物、其用途和包含其的涂料。所述丙烯酸酯组合物包括五种衍生自丙烯酸、丙烯酸酯类或醚类的单体。所述涂料包括所述丙烯酸酯组合物、填料和引发剂。本发明提供的丙烯酸酯组合物固化后兼具良好的力学强度、柔韧性、低温抗裂性、耐候性、耐水性、耐碱性和耐腐蚀性，干燥速度快，附着力高，表面光泽度高，且与环氧树脂、聚氨酯树脂具有良好的相容性，其不仅可以单独用于涂料、标志标牌、地坪材料中，也可以与其他丙烯酸酯树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂联合用于上述材料中。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种丙烯酸酯组合物、其用途和包含其的涂料。
背景技术
丙烯酸酯聚合物是一类具有良好性能的聚合物材料，具有诸多优异的性能，广泛应用于胶黏剂、涂料、塑料、建筑材料、印刷、医药等领域。
标线涂料是一类应用于道路路面的涂料产品，具有指示、引导等作用。目前标线涂料主要有热熔型、双组分型、溶剂型和水性标线涂料几大类。其中，双组份型又以双组份丙烯酸酯标线涂料应用最为广泛。双组份丙烯酸酯标线涂料是一类以丙烯酸酯树脂为主要成膜物质，配合颜料、填料以及其他助剂等形成的标线涂料，具有反应速度快、耐候性良好、温度适应性强等特点。
随着标线涂料市场不断的提升，对标线涂料也提出了新的要求，特殊应用场合的要求尤为突出。而目前双组份标线涂料采用的常见树脂材料均有着不同的优劣势，难以覆盖全部应用场景。例如：环氧树脂标线涂料附着力强，但反应速度慢，耐候性差；聚氨酯标线涂料附着力和反应速度适中，耐水性差，特点不突出；丙烯酸酯标线涂料反应速度快，但强度低，附着力稍弱。由此可见，单一材料已无法满足应用需求。
将两种或者两种以上的材料进行物理或者化学混合是涂料发展的趋势。但目前的物理共混技术无法满足标线涂料的相容性要求，涂层存在分层破坏等缺点。因此，有必要对聚合物材料进行改性处理，最佳的方式是从聚合阶段开始，从根本上提高材料的性能。
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丙烯酸酯组合物、其用途和包含其的涂料。相较于普通的丙烯酸酯涂料，本发明提供的丙烯酸酯组合物不仅固化后力学强度和附着力更高，柔韧性、低温抗裂性、耐候性、耐水性、耐碱性和耐腐蚀性更好，干燥速度快，而且与环氧树脂、聚氨酯树脂具有良好的相容性，可单独或与其他丙烯酸酯树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂联合用于涂料领域。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种丙烯酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：
10-30份(例如可以是10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份或30份等)；
5-10份(例如可以是5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等)；
2-5份(例如可以是2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等)；
30-60份(例如可以是30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份、50份、52份、55份、58份或60份等)；
和10-20份(例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等)；
其中，R1、R3、R5、R7、R8各自独立地为H或-CH3；
R2为C2-C10(例如可以是C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9或C10等)亚烷基；R4为C1-C10(例如可以是C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9或C10等)烷基；
R6为无机阳离子，x为R6的价态，x为1-3的整数；
R9为C3-C9(例如可以是C3、C4、C5、C6、C7、C8或C9等)含氟烷基，氟原子数为4-19(例如可以是4、6、8、10、12、15、18或19等)。
需要说明的是，本发明中R2、R4、R9可以是直链型的，也可以是支链型的。R9可以是全氟烷基，也可以是部分氢原子被氟原子取代的含氟烷基。
在本发明一些实施方式中，所述R2为C2-C6亚烷基。
在本发明一些实施方式中，所述R4为C4-C8烷基。
在本发明一些实施方式中，所述x为1或2。
在本发明一些实施方式中，所述R9为C3-C6含氟烷基，氟原子数为4-13。
在本发明一些实施方式中，所述R6为1价或2价金属阳离子。
其中所述1价金属阳离子可以是Li+、Na+或K+；所述2价金属阳离子可以是Ca2+、Mg2+或Zn2+。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的丙烯酸酯组合物在涂料、标志标牌、地坪材料中的应用。
第三方面，本发明提供一种涂料，包括第一方面所述的丙烯酸酯组合物、填料和引发剂。
在本发明一些实施方式中，所述涂料包括如下重量份数的组分：
第一方面所述的丙烯酸酯组合物100份、填料100-350份和引发剂2.3-16份。
在本发明一些实施方式中，所述填料选自双飞粉、滑石粉和高岭土中的一种或多种。
在本发明一些实施方式中，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化物醋酸叔戊酯和过氧化二异丙苯中的一种或多种。
在本发明一些实施方式中，所述涂料还包括热塑性树脂、颜料、防沉助剂、二甲基硅油和促进剂中的一种或多种。
在本发明一些实施方式中，所述热塑性树脂的重量份数为20-50份。
在本发明一些实施方式中，所述热塑性树脂选自丙烯酸酯树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或多种。
在本发明一些实施方式中，所述颜料的重量份数为10-15份。
在本发明一些实施方式中，所述防沉助剂的重量份数为0.5-10份。
在本发明一些实施方式中，所述防沉助剂选自有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡和聚烯烃蜡中的一种或多种。
在本发明一些实施方式中，所述二甲基硅油的重量份数为0.2-1份。
在本发明一些实施方式中，所述促进剂的重量份数为0.4-4.5份。
在本发明一些实施方式中，所述促进剂选自二甲基苯胺、苯胺和N′N-二甲基对甲苯胺中的一种或多种。
在本发明一些实施方式中，所述涂料包括如下重量份数的组分：
第一方面所述的丙烯酸酯组合物100份、热塑性树脂20-50份、填料100-350份、颜料10-15份、防沉助剂0.5-10份、二甲基硅油0.2-1份、促进剂0.4-4.5份和引发剂2.3-16份。
其中，所述热塑性树脂的重量份数可以是20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份或50份等。
所述填料的重量份数可以是100份、120份、150份、180份、200份、220份、250份、280份、300份、320份或350份等。
所述颜料的重量份数可以是10份、11份、12份、13份、14份或15份等。
所述防沉助剂的重量份数可以是0.5份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
所述二甲基硅油的重量份数可以是0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。
所述促进剂的重量份数可以是0.4份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份或4.5份等。
所述引发剂的重量份数可以是2.3份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、12份、15份或16份等。
需要说明的是，本发明提供的涂料为双组分涂料，即引发剂与其他组分分开存放，在使用时才进行混合。本发明提供的涂料可在室温下进行固化，固化时间与促进剂和引发剂的用量有关，通常为10-60min左右。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过选择合适的单体并在特定的比例下配合，得到的丙烯酸酯组合物固化后兼具良好的力学强度、柔韧性、低温抗裂性、耐候性、耐水性、耐碱性和耐腐蚀性，干燥速度快，附着力高，表面光泽度高，且与环氧树脂、聚氨酯树脂具有良好的相容性，其不仅可以单独用于涂料、标志标牌、地坪材料中，也可以与其他丙烯酸酯树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂联合用于上述材料中。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种丙烯酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：
丙烯酸羟乙酯20份、甲基丙烯酸甲酯7份、丙烯酸钠3.5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯45份和2-全氟辛基丙烯酸乙酯15份。
实施例2
本实施例提供一种丙烯酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：
甲基丙烯酸羟丙酯10份、甲基丙烯酸乙酯10份、甲基丙烯酸钠5份、丙烯酸缩水甘油酯60份和甲基丙烯酸六氟异丙酯10份。
实施例3
本实施例提供一种丙烯酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：
甲基丙烯酸羟丁酯30份、丙烯酸丁酯5份、丙烯酸钙2份、甲基丙烯酸缩水甘油酯30份和甲基丙烯酸六氟丁酯20份。
实施例4
本实施例提供一种丙烯酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：
丙烯酸羟丁酯25份、丙烯酸异辛酯8份、甲基丙烯酸钙3份、丙烯酸缩水甘油酯50份和甲基丙烯酸六氟丁酯12份。
实施例5
本实施例提供一种丙烯酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：
丙烯酸羟丙酯15份、甲基丙烯酸己酯5份、丙烯酸钠2份、甲基丙烯酸缩水甘油酯40份和甲基丙烯酸六氟异丙酯18份。
对比例1
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，丙烯酸羟乙酯的重量份数为50份。
对比例2
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，丙烯酸羟乙酯的重量份数为5份。
对比例3
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，甲基丙烯酸甲酯的重量份数为2.5份。
对比例4
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，甲基丙烯酸甲酯的重量份数为20份。
对比例5
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，丙烯酸钠的重量份数为10份。
对比例6
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，丙烯酸钠的重量份数为1份。
对比例7
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量份数为20份。
对比例8
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量份数为100份。
对比例9
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，2-全氟辛基丙烯酸乙酯的重量份数为40份。
对比例10
本对比例提供一种丙烯酸酯组合物，与实施例1的区别在于，2-全氟辛基丙烯酸乙酯的重量份数为5份。
应用实施例1-5和应用对比例1-10
分别将上述实施例1-5和对比例1-10提供的丙烯酸酯组合物按如下配比配制成涂料：
A组分：丙烯酸酯组合物100份、热塑性丙烯酸酯树脂(三菱BR116)21份、双飞粉(800目)190份、钛白粉10份、有机膨润土0.7份、二甲基硅油0.6份和二甲基苯胺1.6份；
B组分：引发剂过氧化二苯甲酰5份。
物性测试：
将上述应用实施例1-5和应用对比例1-10提供的涂料的B组分加入A组分中，混合均匀，按照相关标准制备测试样，然后按如下方法进行性能测试：
拉伸强度、断裂伸长率：GB/T 2567树脂浇铸体性能试验方法；
不粘胎干燥时间：JT/T 280路面标线涂料；
涂层低温抗裂性：JT/T 280路面标线涂料；
耐候性：JT/T 280路面标线涂料；
耐水性：JT/T 280路面标线涂料；
耐碱性：JT/T 280路面标线涂料；
附着性：JT/T 280路面标线涂料；
柔韧性：JT/T 280路面标线涂料；
其中，不粘胎干燥时间是在涂料混合均匀后开始测试；拉伸强度和断裂伸长率在制样之后放置504h(含试样加工时间)测试，低温抗开裂性在涂膜后放置24h测试，耐候性在放置24h后测试，耐水性在放置24h后测试，耐碱性在放置24h后测试，附着性在调节16h后测试，柔韧性在调节16h后测试。
相关测试结果如表1-表3所示。
表1
表2
表3
相容性测试：
将上述应用实施例1-5的涂料中的热塑性丙烯酸酯树脂分别替换为聚氨酯树脂(路博润5714)，得到应用实施例6-10。
将上述应用实施例1-5的涂料中的热塑性丙烯酸酯树脂分别替换为环氧树脂(南通星辰E44)，得到应用实施例11-15。
将上述应用实施例6-15提供的涂料的B组分加入A组分中，混合均匀，按照前述相同的方法制备测试样，并测试相关性能。
测试结果如表4和表5所示。
表4
表5
实验结果显示，当采用本发明提供的丙烯酸酯组合物与丙烯酸酯树脂配合时，制备的涂料具良好的力学强度(拉伸强度为7.5-11Mpa，断裂伸长率为90-120％)、柔韧性、低温抗裂性、耐候性、耐水性、耐碱性、附着力和干燥速度(不粘胎干燥时间为5-9min)。
当本发明提供的丙烯酸酯组合物与聚氨酯树脂配合时，制备的涂料的拉伸强度为4.5-6.5Mpa，断裂伸长率为50-100％，不粘胎干燥时间为9-16min，柔韧性、低温抗裂性、耐候性、耐水性、耐碱性和附着力与采用丙烯酸酯树脂的涂料相近。当本发明提供的丙烯酸酯组合物与环氧树脂配合时，制备的涂料的拉伸强度为4-5.5Mpa，断裂伸长率为110-200％，不粘胎干燥时间为10-18min，柔韧性、低温抗裂性、耐候性、耐水性、耐碱性和附着力与采用丙烯酸酯树脂的涂料相近。表明本发明提供的丙烯酸酯组合物与环氧树脂、聚氨酯树脂具有良好的相容性。
其中，对比例1-10由于各单体的含量超出本发明的范围，结果均导致得到的丙烯酸酯树脂的性能无法满足本发明的性能要求。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种丙烯酸酯组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
其中，R1、R3、R5、R7、R8各自独立地为H或-CH3；
R2为C2-C10亚烷基；R4为C1-C10烷基；R6为无机阳离子，x为R6的价态，x为1-3的整数；R9为C3-C9含氟烷基，氟原子数为4-19。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯组合物，其特征在于，所述R2为C2-C6亚烷基；
优选地，所述R4为C4-C8烷基。
3.根据权利要求1或2所述的丙烯酸酯组合物，其特征在于，所述x为1或2；
优选地，所述R9为C3-C6含氟烷基，氟原子数为4-13。
4.根据权利要求1-3任一项所述的丙烯酸酯组合物，其特征在于，所述R6为1价或2价金属阳离子；
优选地，所述1价金属阳离子为Li+、Na+或K+，所述2价金属阳离子为Ca2+、Mg2+或Zn2+。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的丙烯酸酯组合物在涂料、标志标牌、地坪材料中的应用。
6.一种涂料，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的丙烯酸酯组合物、填料和引发剂。
7.根据权利要求6所述的涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份数的组分：
权利要求1-4任一项所述的丙烯酸酯组合物100份、填料100-350份和引发剂2.3-16份；
优选地，所述填料选自双飞粉、滑石粉和高岭土中的一种或多种；
优选地，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化物醋酸叔戊酯和过氧化二异丙苯中的一种或多种。
8.根据权利要求6或7所述的涂料，其特征在于，所述涂料还包括热塑性树脂、颜料、防沉助剂、二甲基硅油和促进剂中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的涂料，其特征在于，所述热塑性树脂的重量份数为20-50份；
优选地，所述热塑性树脂选自丙烯酸酯树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或多种；
优选地，所述颜料的重量份数为10-15份；
优选地，所述防沉助剂的重量份数为0.5-10份；
优选地，所述防沉助剂选自有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡和聚烯烃蜡中的一种或多种；
优选地，所述二甲基硅油的重量份数为0.2-1份；
优选地，所述促进剂的重量份数为0.4-4.5份；
优选地，所述促进剂选自二甲基苯胺、苯胺和N′N-二甲基对甲苯胺中的一种或多种。
10.根据权利要求6-9任一项所述的涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份数的组分：
权利要求1-4任一项所述的丙烯酸酯组合物100份、热塑性树脂20-50份、填料100-350份、颜料10-15份、防沉助剂0.5-10份、二甲基硅油0.2-1份、促进剂0.4-4.5份和引发剂2.3-16份。
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