CN111253825A - 水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料及制备方法和应用，水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料由主剂和固化剂组成，按质量份数计，所述主剂和固化剂比为(23～25)：(1～2)，主剂由60～70质量份数的水性树脂乳液、15～20质量份数的颜料、5～10质量份数的填料、0.5～1.0质量份数的防沉剂、1.0～1.5质量份数的成膜助剂、0.1～0.2质量份数的pH调节剂、2～4质量份数的去离子水、0.05～0.10质量份数的消泡剂一、0.5～1质量份数的润湿分散剂和0.1～0.6质量份数的消泡剂二组成，固化剂为含有环氧基与烷氧基的水性固化剂，本发明的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料具有可常温固化、安全环保和高耐候的特点。
Description
技术领域
本发明属于水性防腐涂料技术领域，具体来说涉及一种水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料及制备方法和应用。
背景技术
传统溶剂型涂料在生产和施工的过程中都需要添加很多有机溶剂，对人类健康和环境会造成一定的危害。随着社会科技的进步和人类认知水平的提高，人们不断认识到溶剂型涂料带来的危害，即大量挥发性有机化合物(VOC)排放会破坏地球生态环境，威胁人类的健康。目前，国内外已经针对此事出台了一些法律法规，这些环保条例对挥发性有机化合物(VOC)排放量、有害溶剂和重金属含量都进行了严格限制。水性涂料拥有绿色无污染及安全可靠等特性，从目前的形势来看，水性涂料正在渐渐侵占油性涂料的市场。
与聚氨酯涂料相比，聚硅氧烷涂料具有优异的保光保色性，且不含异氰酸酯。在保护性方面和安全、健康及环保方面，聚硅氧烷涂料的性能都要更卓越。其中聚硅氧烷的杰出保光保色性得益于硅氧键的强度(Si-O-Si的强度为446KJ/mol)比碳-碳键(C-C的强度为358KJ/mol)的强度高，因此需要更高的能量才能将其打开。然而聚硅氧烷涂料成膜时一般需要在200℃的高温下烘烤，能源消耗大、操作复杂，且干燥后漆膜的耐候性欠佳。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的制备方法。
本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，该水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料具有可常温固化、安全环保和高耐候的特点。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，由主剂和固化剂组成，按质量份数计，所述主剂和固化剂比为(23～25)：(1～2)，其中，
主剂由60～70质量份数的水性树脂乳液、15～20质量份数的颜料、5～10质量份数的填料、0.5～1.0质量份数的防沉剂、1.0～1.5质量份数的成膜助剂、0.1～0.2质量份数的pH调节剂、2～4质量份数的去离子水、0.05～0.10质量份数的消泡剂一、0.5～1质量份数的润湿分散剂和0.1～0.6质量份数的消泡剂二组成，所述水性树脂乳液为水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷树脂，所述颜料为金红石型钛白粉，所述填料为滑石粉，所述防沉剂为亲水性膨润土，所述成膜助剂为醇醚类溶剂，所述pH调节剂为醇胺类中和剂，所述消泡剂一和消泡剂二均为含硅消泡剂，所述润湿分散剂为改性聚丙烯酸酯高分子聚合物；
所述固化剂为含有环氧基与烷氧基的水性固化剂。
在上述技术方案中，所述固化剂为硅丙烯酸树脂用固化剂。
在上述技术方案中，所述滑石粉的粒径为800～1200目。
在上述技术方案中，所述醇胺类中和剂为2-氨基甲基-1-丙醇。
在上述技术方案中，所述消泡剂一为聚硅氧烷憎水粒子。
在上述技术方案中，所述消泡剂二为基于有机改性聚二甲基硅氧烷结构的水性消泡剂。
上述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备主剂：加入成膜助剂、去离子水和部分水性树脂乳液，搅拌均匀后添加pH调节剂和消泡剂一，均匀分散10～30min后加入防沉剂，均匀分散10～30min，再加入颜料和填料，均匀分散10～30min，再向其中加入剩余水性树脂乳液，混合均匀后，在搅拌的情况下，加入润湿分散剂和消泡剂二，均匀分散10～30min，其中，按质量份数计，第一次加入水性树脂乳液与第二次加入水性树脂乳液的比为(25～30)：(35～45)；
步骤2，将主剂和固化剂混合均匀。
上述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料在提高附着力中的应用。
在上述技术方案中，喷涂水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料后，水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的漆膜的附着力为1级。
上述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料在提高耐水性中的应用。
在上述技术方案中，喷涂水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料后，在去离子水中浸泡168h后，水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的漆膜无起泡和起皱现象。
上述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料在提高耐候性中的应用。
在上述技术方案中，喷涂水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料后，在人工加速老化箱中测试2500～3000h后，水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的漆膜不起泡、无脱落以及无锈斑，粉化＜1级，失光＜2级，变色＜2级。
本发明的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料及制备方法选用水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷树脂作主剂树脂，其中，聚硅氧烷具有优异的保光保色性；丙烯酸树脂对光的主吸收峰处在太阳光谱范围之外，具有优良的耐光性及耐户外老化性能；选用水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷树脂可实现两种树脂性能上的互补。同时搭配选用含有环氧基和烷氧基的固化剂，通过环氧基与羧基间的反应可实现常温固化，且与Si原子相连的烷氧基易发生水解缩合反应形成Si-O-Si三维交联结构，使制备的漆膜附着力增强、耐水性提高、耐候性优异。同时制备过程中选用亲水性的膨润土，可使最终的产品体系稳定，安全环保。
具体实施方式
水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷树脂：迪爱生，聚硅氧烷含量(按每固体分换算)30％；
pH调节剂(2-氨基甲基-1-丙醇)：力胜化工，固含96％；
润湿分散剂(改性聚丙烯酸酯高分子聚合物)：埃夫科纳，固含39％；
消泡剂一(有机硅消泡剂)：力胜化工，固含100％，聚硅氧烷憎水粒子；
消泡剂二(有机硅消泡剂)：埃夫科纳，固含100％，基于有机改性聚二甲基硅氧烷结构的水性消泡剂；
防沉剂(亲水性膨润土)：TITANOS，3％水溶液胶体粘度≥2500mPa·s
金红石型钛白粉：科慕牌，二氧化钛含量93％；
滑石粉：海城世京旗扬实业有限公司，粒径1000目。
二乙二醇丁醚：广元国际贸易，沸点230.4℃。
下述分散、均匀分散、搅拌和混合均匀均采用高速分散机，高速分散机：NETZSCH，功率5～75HZ。
人工加速老化箱生产厂家：Q-Lab，型号：LU-0801。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1～3
按照表1中的配比制备水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，主剂的制备：加入水性树脂乳液(第一次加入水性树脂乳液)、成膜助剂和去离子水，采用高速分散机以800r/min的速率搅拌5min至搅拌均匀后添加pH调节剂和消泡剂一，均匀分散10min后缓慢加入防沉剂，以1000r/min的速率分散10min，之后加入颜料和填料，以1800r/min的速率分散20min。之后再向其中加入剩余水性树脂乳液(第二次加入水性树脂乳液)，以1500r/min的速率搅拌10min至混合均匀后，在高速分散机搅拌的情况下，加入润湿分散剂和消泡剂二，以1000r/min的速率分散10min。
步骤2，按主剂和固化剂的质量配比为24:1的比例进行配漆，然后用高速分散机以1000r/min的速率搅拌5min至均匀。
上述制备方法中，水性树脂乳液为水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷树脂；成膜助剂为二乙二醇丁醚；pH调节剂为2-氨基甲基-1-丙醇；消泡剂一为有机硅消泡剂，具体采用为力胜化工2224；防沉剂为亲水性膨润土；颜料为金红石型钛白粉；填料为粒径600目的滑石粉；润湿分散剂为改性聚丙烯酸酯高分子聚合物，具体采用为AFCONA 4599；消泡剂二为有机硅消泡剂，具体采用为AFCONA 2507；固化剂为含有环氧基与烷氧基的水性固化剂，具体采用为迪爱生的WATERSOL WSA-950。
表1
在后续使用时，可加入去离子水调节粘度以便于喷涂，在本实施例中，粘度调节至20～30s(涂-4粘度计测量)。
上述实施例制备的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的漆膜的附着力、耐水性及耐候性如下表2所示，其中，漆膜附着力测试标准按GB/T 9286；耐水性测试标准按GB/T1733-93；耐候性测试标准按GB/T 1865。
表2
由此说明，本发明的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料具有优异的附着力、耐水性及耐候性。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，其特征在于，由主剂和固化剂组成，按质量份数计，所述主剂和固化剂比为(23～25)：(1～2)，其中，
主剂由60～70质量份数的水性树脂乳液、15～20质量份数的颜料、5～10质量份数的填料、0.5～1.0质量份数的防沉剂、1.0～1.5质量份数的成膜助剂、0.1～0.2质量份数的pH调节剂、2～4质量份数的去离子水、0.05～0.10质量份数的消泡剂一、0.5～1质量份数的润湿分散剂和0.1～0.6质量份数的消泡剂二组成，所述水性树脂乳液为水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷树脂，所述颜料为金红石型钛白粉，所述填料为滑石粉，所述防沉剂为亲水性膨润土，所述成膜助剂为醇醚类溶剂，所述pH调节剂为醇胺类中和剂，所述消泡剂一和消泡剂二均为含硅消泡剂，所述润湿分散剂为改性聚丙烯酸酯高分子聚合物；
所述固化剂为含有环氧基与烷氧基的水性固化剂。
2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述固化剂为硅丙烯酸树脂用固化剂。
3.根据权利要求2所述的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为800～1200目。
4.根据权利要求3所述的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述醇胺类中和剂为2-氨基甲基-1-丙醇。
5.根据权利要求4所述的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述消泡剂一为聚硅氧烷憎水粒子。
6.根据权利要求5所述的水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述消泡剂二为基于有机改性聚二甲基硅氧烷结构的水性消泡剂。
7.如权利要求1～6中任意一项所述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备主剂：加入成膜助剂、去离子水和部分水性树脂乳液，搅拌均匀后添加pH调节剂和消泡剂一，均匀分散10～30min后加入防沉剂，均匀分散10～30min，再加入颜料和填料，均匀分散10～30min，再向其中加入剩余水性树脂乳液，混合均匀后，在搅拌的情况下，加入润湿分散剂和消泡剂二，均匀分散10～30min，其中，按质量份数计，第一次加入水性树脂乳液与第二次加入水性树脂乳液的比为(25～30)：(35～45)；
步骤2，将主剂和固化剂混合均匀。
8.如权利要求1～7中任意一项所述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料在提高附着力中的应用。
9.如权利要求1～7中任意一项所述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料在提高耐水性中的应用。
10.如权利要求1～7中任意一项所述水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料在提高耐候性中的应用。
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Denomination of invention: Waterborne acrylic grafted modified polysiloxane coating, preparation method and application Effective date of registration: 20230105 Granted publication date: 20210618 Pledgee: Bank of Beijing Limited by Share Ltd. Tianjin branch Pledgor: Tianjin Zhonghang Baimu New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980030280 |
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