本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆。
背景技术：
丙烯酸涂料成膜后具有较高的硬度、优异的光泽和耐化学品性，并且成本较低，广泛地应用于汽车、建筑和家具行业。传统的溶剂型丙烯酸涂料在成膜过程中会释放大量的挥发性有机化合物，对环境造成污染。但是水性丙烯酸涂料仍存在很多不足，例如涂膜硬度偏低，耐候性、附着力欠佳，阻碍了它的发展。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆，其硬度高，耐磨性好，耐水耐热性能优异，且使用寿命长。
本发明提出的一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆，由A组分和B组分按重量比为1:3-4组成；
其中，所述A组分的原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液30-50份、醇酸树脂15-45份、多羟基不饱和聚酯树脂3-20份、酚醛树脂2-10份、硝化纤维素5-15份、硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅2-10份、碳酸钙晶须2-5份、滑石粉0.3-1.5份、二丙二醇甲醚1-3份、二丙二醇丁醚0.5-2份、防沉剂1-2份、润湿剂1-1.5份、消泡剂0.05-0.3份；
所述B组分的原料按重量份包括：全甲醚化三聚氰胺树脂10-15份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸3-8份、流平剂0.5-1份、去离子水20-35份。
优选地，所述A组分的原料中，硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅、碳酸钙晶须、滑石粉的重量比为5-8：2.7-4.2：0.6-1.3。
优选地，所述A组分的原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液38份、醇酸树脂40份、多羟基不饱和聚酯树脂12份、酚醛树脂7份、硝化纤维素11份、硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅7.2份、碳酸钙晶须4份、滑石粉1.2份、二丙二醇甲醚2.1份、二丙二醇丁醚1.3份、防沉剂1.6份、润湿剂1.2份、消泡剂0.3份。
优选地，所述B组分的原料按重量份包括：全甲醚化三聚氰胺树脂13份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸7份、流平剂0.65份、去离子水30份。
优选地，所述水性丙烯酸酯乳液为改性水性丙烯酸酯乳液；所述改性水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：将甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯加入反应装置中，然后加入二醋酸二丁基锡，在85-95℃下搅拌反应3.5-5h，然后加入硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应50-65min，然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和三乙胺搅拌反应30-50min，加入去离子水分散，然后在85-95℃下加入二叔戊基过氧化物水溶液和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合反应得到所述改性水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为85-95℃，聚合反应的时间为2.5-3.5h。
优选地，在改性水性丙烯酸酯乳液的制备过程中，甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、硅烷偶联剂KH-560、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为10-25：15-20：2-8：3-10：3-8：3-15：7-15：30-50：5-15：3-12：5-20：10-25：5-15。
优选地，在改性水性丙烯酸酯乳液的制备过程中，二醋酸二丁基锡的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的2-5％。
优选地，在改性水性丙烯酸酯乳液的制备过程中，二叔戊基过氧化物的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的3-7％。
在改性丙烯酸乳液的制备过程中，加入了甲苯二异氰酸酯和聚己内酯二元醇，得到了聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液，改善了漆膜的韧性，防止了漆膜的开裂；以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯作为单体和溶剂，未加入另外的有机溶剂，降低了环境的污染，并控制了甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的重量比在本发明所述的比例范围内，使涂膜形成的微区具有高强度和高硬度，同时具有优异的拉伸强度和断裂伸长率109％，其中，拉伸强度在17.9MPa以上，断裂伸长率在212％以上，防止了涂膜变脆易开裂的现象，同时提高了漆膜的耐水性和耐醇性，同时加入了环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、苯乙烯、硅烷偶联剂KH-560、甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅烷偶联剂KH-560、甲基丙烯酸羟乙酯进行了改性，其中，加入的硅烷偶联剂KH-560能与聚氨酯预聚体反应，生成Si-O-Si，形成了交联网络结构，提高了漆膜的耐热性，同时增大了聚合物分子摩尔体积，降低了分子的内聚能密度，使得到的漆膜更加均匀致密且平整光滑，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯属于β-二羰基化合物，存在烯醇式和酮式互变异构体，将其加入体系中，其中烯醇式转变所得的羟基可以与固化体系发生交联反应，从而将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯引入体系中，增加了体系中的交联基团，使漆膜的交联程度增大，提高了漆膜的强度、硬度、耐磨性和耐水性，同时通过控制其在体系中的比例，适当控制了氢键的形成，起到了调节体系黏度的作用，并防止了漆膜的过度交联，防止了漆膜附着力和抗冲击性能的降低；甲基丙烯酸缩水甘油酯与环氧树脂加入体系中，分子链段的疏水比例增加，致使涂膜的吸水率降低，耐水性提高，同时交联密度增加，分子链段间的滑动阻力增大，使得涂膜附着力和耐冲击性提高，使得到的乳液稳定性好，黏度适中；同时选择合适的反应温度和时间，使得到的乳液稳定性好，涂膜的硬度和耐冲击性能佳；合理控制了二羟甲基丁酸的含量，在提高乳液透明度的同时，提高了涂膜的硬度，使在成膜时能形成连续致密的胶膜，防止了水分子渗透、溶胀进入到乳胶粒中，降低了涂膜的吸水率，防止了涂膜耐水性的降低。
优选地，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醇；所述消泡剂为消泡剂BYK028；所述流平剂为流平剂BYK333。
优选地，所述防沉剂为防沉剂BYK410、有机膨润土中的一种或者两种的混合物
本发明所述高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆其原料中，以水性丙烯酸酯乳液为主料，并加入了醇酸树脂、多羟基不饱和聚酯树脂和酚醛树脂对其进行改性，增强了漆膜对基材表面的吸附力，同时根据醇酸树脂、多羟基不饱和聚酯树脂、酚醛树脂以及丙烯酸酯的性质选择了全甲醚化三聚氰胺树脂和3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸进行复配作为固化体系，一方面可以使所述漆在相对较低的温度下发生交联成膜，从而不会造成基底的变型，另一方面，改善了漆的韧性，防止了漆膜的开裂现象；加入了硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅、碳酸钙晶须、滑石粉作为填料体系，通过控制硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅、碳酸钙晶须、滑石粉在本发明中的比例，在保持漆膜优异的附着力的同时提高了漆膜的硬度、耐醇性、热稳定性、耐磨性以及柔韧性；以二丙二醇甲醚与二丙二醇丁醚配合作为成膜助剂，提高了漆膜的成膜性，配合特定种类的防沉剂、润湿剂、消泡剂和流平剂，获得了更加稳定的网状组织结构，提高了体系的稳定性，降低漆的黏度，增加了流动性，确保获得平滑、均匀、连续的漆膜。
对本发明所述高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆固化后的漆膜进行性能测试，其铅笔硬度为2-3H，附着力为1-2级，弯曲性能为3-5mm，抗冲击性能为(正/反)50/40-50，40℃耐水性32-35d。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆，由A组分和B组分按重量比为1:4组成；
其中，所述A组分的原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液30份、醇酸树脂45份、多羟基不饱和聚酯树脂3份、酚醛树脂10份、硝化纤维素5份、硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅10份、碳酸钙晶须2份、滑石粉1.5份、二丙二醇甲醚1份、二丙二醇丁醚2份、防沉剂1份、润湿剂1.5份、消泡剂0.05份；
所述B组分的原料按重量份包括：全甲醚化三聚氰胺树脂10份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸8份、流平剂0.5份、去离子水35份。
实施例2
本发明提出的一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆，由A组分和B组分按重量比为1:3组成；
其中，所述A组分的原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液50份、醇酸树脂15份、多羟基不饱和聚酯树脂20份、酚醛树脂2份、硝化纤维素15份、硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅2份、碳酸钙晶须5份、滑石粉0.3份、二丙二醇甲醚3份、二丙二醇丁醚0.5份、防沉剂2份、润湿剂1份、消泡剂0.3份；
所述B组分的原料按重量份包括：全甲醚化三聚氰胺树脂15份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸3份、流平剂1份、去离子水20份。
实施例3
本发明提出的一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆，由A组分和B组分按重量比为1:3.8组成；
其中，所述A组分的原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液35份、醇酸树脂40份、多羟基不饱和聚酯树脂11份、酚醛树脂8份、硝化纤维素9份、硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅8份、碳酸钙晶须2.7份、滑石粉1.3份、二丙二醇甲醚1.7份、二丙二醇丁醚1.5份、防沉剂BYK410 0.7份、有机膨润土0.6份、润湿剂1.3份、消泡剂0.2份；
所述B组分的原料按重量份包括：全甲醚化三聚氰胺树脂13份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸7份、流平剂0.6份、去离子水31份；
其中，所述水性丙烯酸酯乳液为改性水性丙烯酸酯乳液；所述改性水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：将甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯加入反应装置中，然后加入二醋酸二丁基锡，在95℃下搅拌反应3.5h，然后加入硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应65min，然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和三乙胺搅拌反应30min，加入去离子水分散，然后在85-95℃下加入二叔戊基过氧化物水溶液和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合反应得到所述改性水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为95℃，聚合反应的时间为2.5h；其中，甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、硅烷偶联剂KH-560、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为10：20：2：10：3：15：7：50：5：12：5：25：5；二醋酸二丁基锡的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的5％；二叔戊基过氧化物的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的3％。
实施例4
本发明提出的一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆，由A组分和B组分按重量比为1:3.2组成；
其中，所述A组分的原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液41份、醇酸树脂25份、多羟基不饱和聚酯树脂14份、酚醛树脂6份、硝化纤维素12份、硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅5份、碳酸钙晶须4.2份、滑石粉0.6份、二丙二醇甲醚2.2份、二丙二醇丁醚1份、有机膨润土1.7份、润湿剂1.1份、消泡剂0.3份；
所述B组分的原料按重量份包括：全甲醚化三聚氰胺树脂13.6份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸5.8份、流平剂0.8份、去离子水27份；
其中，所述水性丙烯酸酯乳液为改性水性丙烯酸酯乳液；所述改性水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：将甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯加入反应装置中，然后加入二醋酸二丁基锡，在85℃下搅拌反应5h，然后加入硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应50min，然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和三乙胺搅拌反应50min，加入去离子水分散，然后在85-95℃下加入二叔戊基过氧化物水溶液和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合反应得到所述改性水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为85℃，聚合反应的时间为3.5h；其中，甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、硅烷偶联剂KH-560、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为25：15：8：3：8：3：15：30：15：3：20：10：15；二醋酸二丁基锡的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的2％；二叔戊基过氧化物的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的7％。
实施例5
本发明提出的一种高硬度高耐磨丙烯酸酯水性漆，由A组分和B组分按重量比为1:3-4组成；
其中，所述A组分的原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液38份、醇酸树脂40份、多羟基不饱和聚酯树脂12份、酚醛树脂7份、硝化纤维素11份、硅烷偶联剂KH-560改性纳米二氧化硅7.2份、碳酸钙晶须4份、滑石粉1.2份、二丙二醇甲醚2.1份、二丙二醇丁醚1.3份、防沉剂BYK410 1.6份、烷基酚聚氧乙烯醇1.2份、消泡剂BYK028 0.3份；
所述B组分的原料按重量份包括：全甲醚化三聚氰胺树脂13份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸7份、流平剂BYK333 0.65份、去离子水30份；
其中，所述水性丙烯酸酯乳液为改性水性丙烯酸酯乳液；所述改性水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：将甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯加入反应装置中，然后加入二醋酸二丁基锡，在90℃下搅拌反应4.2h，然后加入硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应55min，然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和三乙胺搅拌反应39min，加入去离子水分散，然后在87℃下加入二叔戊基过氧化物水溶液和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合反应得到所述改性水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为93℃，聚合反应的时间为3.2h；甲苯二异氰酸酯、聚己内酯二元醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、硅烷偶联剂KH-560、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为19：17：6.2：8：5：12：13：43：9：10：12：20：12；二醋酸二丁基锡的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的3.2％；二叔戊基过氧化物的重量为甲基丙烯酸甲酯重量的5.3％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。