CN1872923A - 聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料 - Google Patents

Abstract

一种聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料。它是以水性聚异戊二烯高弹性乳液为主要成膜物质，提高了强度、伸长率和涂膜密度，从而获得具有理想的弹性功能与低污染功能相结合的弹性涂料。各组分按其重量配比为：聚异戊二烯高弹性乳液45～73；去离子水8～12；增稠剂0.2～0.8；分散剂0.4～0.7；消泡剂0.2～0.3；防冻剂1.5～2.5；成膜助剂1.6～2.8；防腐剂0.5～1.5；颜料12.4～25.3；填料22～34。具有防水、防裂、高耐沾污性能、高盖裂缝的能力、高耐候、高强度、安全无毒、适应性广的特征。是一种理想的新型环保涂料。适用于建筑、汽车、船舶、卷材、木器等领域。

Description

聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料

技术领域

本发明涉及一种聚异戊二烯高弹性乳液及涂料产品的制备，尤其是一种高弹性乳液涂料。

背景技术

弹性涂料是代表着当前国际上最先进的涂料技术水平的一个方面，它的研制、开发成功对推动我国高性能涂料在建筑、汽车、卷材等领域的应用提供了技术保证。当今国际上，性能处于领先位置的弹性乳液涂料所采用的乳液主要为以下三种：

a)聚丙烯酸酯-有机硅接枝共聚乳液

b)聚氨酯-丙烯酸酯混合分散体

c)紫外交联丙烯酸弹性乳液

美国专利US2004/0034146A1公开了德国拜耳公司开发的用于汽车表面的可剥落弹性涂层。这种临时性的保护涂层，其良好的弹性使它在使用一段时间后，能被方便地剥除为连续膜，而不影响下面涂层的性能。拜尔公司采用的弹性乳液为聚氨酯-丙烯酸酯乳液。美国专利US6825263B2公开了美国道康宁公司开发的用于汽车安全气袋(airbag)的弹性涂层。汽车中装有的保护司机和乘客的安全气袋，多为合成织物，由于气密性不够，而令冲入的气体难以持久。在其表面涂敷一层弹性涂层，以得到更好的气密性和弹性。道康宁公司采用的弹性乳液为有机硅-聚氨酯乳液。日本专利JP98-183017公开了日本Press Kogyo公司开发的用于汽车表面的抗石击弹性涂料。该涂层厚度约为150～200nm，采用的弹性乳液为丁二烯-丙烯酸酯乳液。美国专利US2004/0266935 A1公开了一种建筑用的乳液涂料。该涂料使用聚丙烯酸酯-有机硅接枝共聚乳液，涂膜具有弹性、柔韧性。

就申请人所知，现有的这些弹性涂料目前还存在一些问题有待解决，尤其是耐沾污性能、盖裂缝的能力、防水性能和耐候性能还不令人满意，不少工程实践表明，正是由于它存在这种缺陷，严重地阻碍了它的使用。

经查阅中国科技信息所中文联机系统中国专利文献，世界专利索引联机系统均未见到与本发明技术完全相同的国内外专利文献。

发明内容

本发明旨在提供一种防水、防裂、高耐沾污性能、高盖裂缝的能力、高耐候、高强度、粘结力强、耐汽油海水浸蚀、安全无毒、适应性广的聚异戊二烯高弹性乳液涂料。是一种理想的新型环保涂料。应用于建筑、汽车、船舶、卷材、木器等领域。

本发明的另一目的是在常压下通过自由基乳液聚合制成聚异戊二烯乳液。

具体实施方式

本发明的技术方案是这样实现的：

1.聚异戊二烯乳液是由异戊二烯(IP)或异戊二烯(IP)与苯乙烯(St)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(EHA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯腈(AN)、顺丁烯二酸、反丁烯二酸以及亚甲基丁烯二酸等一种或多种单体经乳液聚合而成。

2.异戊二烯与丙烯酸酯共聚乳液中丙烯酸酯用量为5～50％，理想用量为15～40％。

3.异戊二烯与苯乙烯共聚乳液中苯乙烯用量为5～50％，理想用量为15～40％。

4.制备聚异戊二烯乳液的乳化剂为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂复配而成，阴离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基磺酸钠、0S乳化剂等，非离子型乳化剂为壬基酚聚氧化乙烯，如op-10；也可以单独采用阴离子乳化剂，而不用非离子乳化剂。乳化剂的摩尔用量为单体量的3～50％，理想用量为5～30％。

5.聚异戊二烯乳液聚合所用的引发剂为氧化还原引发体系，其中氧化剂可以是水溶性的过硫酸盐，如：过硫酸铵、过硫酸钾，也可以是油溶性的过氧化物，如：过氧化苯甲酰(BPO)，异丙苯过氧化氢等；还原剂可以是亚硫酸氢钠、硫酸亚铁等。引发剂的用量为单体量的0.1～5％，理想用量为0.3～3％。

6.异戊二烯乳液聚合中，常加入助还原剂、络合剂、沉淀剂等维持亚铁离子的浓度，从而保持反应平稳。常用的助还原剂有甲醛次硫酸盐(雕白粉)、络合剂可以是乙二胺二乙酸盐(EDTA)、沉淀剂可以是焦磷酸盐。

7.聚异戊二烯乳液是通过半连续加料方式加料，即先将10％的单体与引发剂、还原剂以及乳化剂一次性投入反应釜中，反应约1小时后，再将剩余的单体及其它原料滴加入反应釜中，最后在30℃下反应12～40小时后而成的。

8.一种聚异戊二烯高弹性乳液涂料，其特征在于它的基本组分的重量份为：

1)聚异戊二烯高弹性乳液    45～78

2)去离子水                5～25

3)增稠剂                  0.2～1.0

4)分散剂                  0.2～0.9

5)消泡剂      0.2～0.3

6)防冻剂      1.5～2.5

7)成膜助剂    1.6～2.8

8)防腐剂      0.5～1.5

9)颜料        12.4～25.3

10)填料       22～34

本发明采用聚异戊二烯乳液配制涂料，提高了其伸长率和涂膜密度，从而获得具有理想的弹性功能与低污染功能相结合的弹性涂料。实施例中本发明的主要成膜物质采用了聚异戊二烯高弹性乳液，柔软，使涂膜具有极佳的回弹性、伸长率、强度和韧度。次要成膜物质是指颜料及填料，颜料的性能与涂膜的遮盖力有关、着色均匀性、保色性及耐粉化性有密切关系。实施例中的颜料为金红石型钛白粉、立德粉和各种调色颜料浆，细度要求在1200目以上，最好采用纳米级的。填料是一种无着色力或仅有极低着色力的体质颜料，主要起到涂装性能的调整、涂膜性能的改变和进一步降低成本的作用。实施例中填料为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、滑石粉，细度要求1200目以上，最好采用超细级的。增稠剂为羟乙基纤维素、阿拉伯胶、聚氨酯缔合型增稠剂；分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸盐；消泡剂为磷酸三丁酯、水性硅油、硅酮乳液；防冻剂为丙二醇、乙二醇；成膜助剂为醇酯-12、二乙二醇、苯甲醇；防腐剂为苯甲酸钠、氨基丙醇化合物。

本发明产品为乳液状涂料，涂膜在1～2小时即可表干。干固后，涂料在基面上形成一整块薄膜，平整光滑。干固后的涂膜粘结在基面上，不会脱落。水泥基石、木基面、玻璃基面、瓷砖基面、塑料基面、金属基面均可粘接牢固。干固后的涂膜具有良好的弹性和延伸性，不仅可以弥盖细微裂纹、防止渗漏，甚至还可以用于墙面和屋面的补漏。

本发明的成分无毒无害，施工方法简便易行，不会危害施工人员和周围人群的健康。彻底改变了传统产品施工时气味刺鼻的恶劣状况，有利于环境保护。

实施例1

聚异戊二烯高弹性乳液       73

去离子水                   12

阿拉伯树胶           0.8

丙烯酸钠盐分散剂     0.7

水性硅油             0.3

丙二醇               2.5

醇酯-12              2.8

金红石型钛白粉       25.3

重质碳酸钙           17

轻质碳酸钙           15

水性色浆             1.5

本发明采用的生产工艺如下：将上述重量份的去离子水、丙烯酸钠盐分散剂加入容器中低速搅拌均匀；再加入金红石型钛白粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙进行高速分散，必要时进行研磨，制成白浆；在低速搅拌下，将白浆慢慢加入到聚异戊二烯高弹性乳液中，搅拌均匀，即得初成品；用阿拉伯树胶调整初成品涂料的粘度，用水性色浆调配颜色，再加水性硅油、醇酯-12、丙二醇搅拌均匀，经过检验、过滤、称重后即可包装入库，得到高弹性乳液涂料成品。

实施例2

聚异戊二烯高弹性乳液    69

去离子水                10

羟乙基纤维素            0.7

六偏硫酸钠              0.65

磷酸三丁酯              0.25

乙二醇                  2.3

二乙二醇                2.6

金红石型钛白粉          27.3

重质碳酸钙              20.7

超细滑石粉              13.2

苯甲酸钠                1.5

水性色浆                1.3

本发明采用的生产工艺如下：将上述重量份的去离子水、丙烯酸钠盐分散剂六偏硫酸钠加入容器中低速搅拌均匀；再加入金红石型钛白粉、重质碳酸钙、超细滑石粉进行高速分散，必要时进行研磨，制成白浆；在低速搅拌下，将白浆慢慢加入到聚异戊二烯高弹性乳液中，搅拌均匀，即得初成品；用羟乙基纤维素调整初成品涂料的粘度，用水性色浆调配颜色，再加磷酸三丁酯、二乙二醇、乙二醇、苯甲酸钠搅拌均匀，经过检验、过滤、称重后即可包装入库，得到高弹性乳液涂料成品。

实施例3

聚异戊二烯高弹性乳液       65.0

去离子水                   8.0

聚氨酯缔合型增稠剂         0.2

氨水                       0.1

丙烯酸钠分散剂             0.4

硅酮乳液                   0.2

丙二醇                     2.0

苯甲醇                     2.6

金红石型钛白粉             20

立德粉                     10

重质碳酸钙                 10

高岭土                     5.8

氨基丙醇化合物             1.0

水性色浆                   1.0

本发明采用的生产工艺如下：将上述重量份的去离子水、丙烯酸钠分散剂加入容器中低速搅拌均匀；再加入金红石型钛白粉、立德粉、重质碳酸钙、高岭土进行高速分散，必要时进行研磨，制成白浆；在低速搅拌下，将白浆慢慢加入到聚异戊二烯高弹性乳液中，搅拌均匀，即得初成品；用聚氨酯缔合型增稠剂和氨水调整初成品涂料的粘度，用水性色浆调配颜色，再加硅酮乳液、苯甲醇、丙二醇、氨基丙醇化合物搅拌均匀，经过检验、过滤、称重后即可包装入库，得到高弹性乳液涂料成品。

本发明高弹性涂料的技术性能

序号	检验项目	指标要求
			1	在容器中状态	搅拌混合后无硬块，呈均匀状态
2	涂膜外观	涂膜外观正常
			3	施工性	刷涂二道无障碍
4	干燥时间(25℃)，表于，h，≤	2
			5	低温稳定性	不变质
6	对比率(白色和浅色)≥	0.9
			7	耐水性，96h	无异常
8	耐碱性，48h	无异常
			9	耐洗刷性，次，≥	2000
10	耐人工老化性，250h变色，级，≤粉化，级，≤	12
			11	耐沾污性(白色和浅色)，％，≤	30
12	涂层耐温变性(5次循环)	无异常
			13	低温柔性，-20℃，Φ20mm	无裂纹
14	拉伸强度，MPa，≥	1
			15	断裂延伸率，％，≥	200
16	不透水性，0.1MPa，30min	不渗水
			17	粘结强度，MPa，≥	0.20

Claims (11)

1.一种聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于它的基本组分的重量份为：聚异戊二烯高弹性乳液45～73；去离子水8～12；增稠剂0.2～0.8；分散剂0.4～0.7；消泡剂0.2～0.3；防冻剂1.5～2.5；成膜助剂1.6～2.8；防腐剂0.5～1.5；颜料12.4～25.3；填料22～34。

2.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：聚异戊二烯高弹性乳液是由异戊二烯单体经乳液聚合而成的乳液，该乳液的乳胶粒大小与均匀性可控制。

3.根据权利要求2所述的聚异戊二烯高弹性乳液是指异戊二烯与丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈以及有机羧酸等单体共聚而成的乳液。

4.根据权利要求2所述的聚异戊二烯高弹性乳液，其特征在于：乳液的固含量为35～50％，乳液的pH为5.0～10.0。

5.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：溶剂为去离子水；增稠剂为羟乙基纤维素、阿拉伯胶、聚氨酯缔合型增稠剂。

6.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸盐；消泡剂为磷酸三丁酯、水性硅油、硅酮乳液。

7.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：防冻剂为丙二醇、乙二醇；成膜助剂为醇酯-12、二乙二醇、苯甲醇。

8.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：防腐剂为苯甲酸钠、氨基丙醇化合物。

9.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：颜料为钛白粉、立德粉和各种调色颜料浆，细度要求1200目以上。

10.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：填料为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、滑石粉，细度要求1200目以上。

11.根据权利要求1所述的聚异戊二烯高弹性环保绿色涂料，其特征在于：是一类无毒无味、无污染、高弹性、高强度、适应性广的环保绿色涂料。