一种粉末涂料流平剂及其制备方法和应用

文档序号:10527794
一种粉末涂料流平剂及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明提供一种粉末涂料流平剂及其制备方法,由5?40wt%的植物油、40?95wt%的丙烯酸烷基酯单体、0?20wt%的甲基丙烯酸烷基酯单体采用常规的滴加聚合方式共聚而成,所述植物油为大豆油、棕榈油、菜籽油、蓖麻油中的任意一种或一种以上的混合物,所述丙烯酸烷基酯单体包括具有2?22个碳原子的直链、支链或环状脂肪族一元醇酯,甲基丙烯酸酯单体包括具有1?12个碳原子的直链、支链或环状脂肪族一元醇酯。本发明的产品具有绿色环保、成本低廉、憎水性强、流平性好、耐热、耐酸碱、防水性能好等优点,而且制备方法简单,可以应用于粉末涂料或溶剂型涂料。
【专利说明】
一种粉末涂料流平剂及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及化工原料制造技术领域,具体涉及一种粉末涂料流平剂及其制备方法 和应用。
【背景技术】
[0002] 油漆涂料表面通常是不完全光滑的,或多或少都具有纹理的表现,这被称作波纹 或者橘皮结构。对于粉末涂料来说,由于没有溶剂,在涂膜固化过程中,更容易在局部地方 形成表面张力梯度,低表面张力处的物质向高表面张力处流动,固化后形成橘皮现象,甚至 缩孔。众所周知,涂料的主要功能是装饰及保护,如果涂膜不平整并出现不规则的缩孔或缺 陷,不仅起不到装饰效果,而且也会降低或损坏其保护功能。克服这些弊病的有效方法就是 添加流平剂。
[0003] 流平剂是粉末涂料的强制性助剂,流平剂的作用原理为:其本身表面张力较低,且 与涂料树脂的兼容性有限,可以在短时间内迀移到涂层表面形成单分子层,在漆膜的表面 形成一层分子膜,通过降低涂膜的表面张力,使漆膜表面张力均一化,来消除涂膜的表面缺 陷,促使粉末涂料在高温成膜过程中形成一个尽量平整、光滑、均匀的涂膜。
[0004] 粉末涂料使用的流平剂主要包括聚丙烯酸酯类、有机硅类、氟碳改性丙烯酸酯类 等。聚丙烯酸脂类流平剂为最常用的粉末涂料流平剂,CN1114666C、US5047259、US5397844 等公开了各种聚丙烯酸酯类流平剂的配方和制备方法,其性质稳定不易水解,具有优异的 光稳定性及抗老化性,而且不挥发,可改善涂膜的柔韧性与耐冲击性,不影响重涂,但丙烯 酸酯类流平剂流平速度较慢。有机硅类流平剂为改性的聚二甲基硅氧烷,公开号 〇附051311754、0附053157574、0附011803338、0附027866268提供了各种聚硅氧烷类流平剂 的制备方法,有机硅流平剂表面张力小,与涂料体系相容性差,可以快速的迀移到涂膜表 面,因此具有良好的快速流平效果,但有机硅类流平剂制备方法复杂,价格昂贵。氟碳改性 的丙烯酸酯(如1^6583223,0附014488658,0价019523798),表面张力比聚丙烯酸酯流平剂 小,流平速度快于未改性的聚丙烯酸酯流平剂,但同样价格太高。
[0005] 因此,有必要研制出一种具有良好的快速流平效果、同时又制备简单、成本低廉的 粉末涂料流平剂以满足市场需求。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的是提供一种粉末涂料流平剂及其制备方法,采用植物油单体和丙烯 酸酯/甲基丙烯酸酯类共聚而成,具有绿色环保、成本低廉、憎水性强、流平性好、耐热、耐酸 碱、防水性能好、制备方法简单等优点。
[0007] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
[0008] 一种粉末涂料流平剂,由5-40wt%的植物油、40-95wt%的丙烯酸烷基酯单体、0-20wt %的甲基丙烯酸烷基酯单体共聚而成。
[0009] 根据以上方案,所述植物油为大豆油、棕榈油、菜籽油、蓖麻油中的任意一种或一 种以上的混合物。
[0010]根据以上方案,所述丙烯酸烷基酯单体包括具有2-22个碳原子的直链、支链或环 状脂肪族一元醇酯,甲基丙烯酸酯单体包括具有1-12个碳原子的直链、支链或环状脂肪族 一元醇酯。
[0011]根据以上方案,所述丙烯酸烷基酯单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛 酯、丙烯酸月桂酯中的任意一种或一种以上的混合物;所述甲基丙烯酸酯单体为甲基丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯中的任意一种或一种以上的 混合物。
[0012] 根据以上方案,所述共聚为常规的滴加溶液聚合方式:将有机过氧化物或偶氮类 自由基引发剂添加到原料混合物中,通过搅拌使引发剂完全溶解,然后滴加至溶剂中,进行 聚合反应,聚合完毕后真空脱除溶剂,即可得到液态产品。
[0013] 根据以上方案,所述有机过氧化物或偶氮类自由基引发剂的添加量为:每100质量 份原料中添加0.5-5.0质量份,所述溶剂为甲苯、二甲苯或两者的混合物,所述聚合反应的 温度为 l〇5_150°C。
[0014] 根据以上方案,所述有机过氧化物或偶氮类自由基引发剂为过氧化二苯甲酰 (ΒΡ0)或偶氮二异丁腈(AIBN)。
[0015] 根据以上方案,通过添加白炭黑、硫酸钡等无机载体或树脂等粉末涂料常用原料 进行吸附分散,成为固体粉末,用于粉末涂料;或采用有机溶剂稀释,直接用于溶剂型涂料。
[0016] 根据以上方案,所述用于粉末涂料时,添加量为粉末涂料总质量的O.lwt%- 3.0wt% 〇
[0017] 根据以上方案,所述用于粉末涂料时,添加量为粉末涂料总质量的0.3wt%-1.5wt% 〇
[0018] 高不饱和度植物油是最古老的油漆,直接采用桐油或者漆树汁加桐油作为油漆使 用。由于分子中具有较长的碳链,因此具有良好的流平性能和柔韧性,具有干燥快、比重轻、 光泽度好、附着力强、耐热、耐酸、耐碱、防腐等特性,大量用作建筑、木材的防水、防腐,并可 制作油布、油纸等。
[0019] 植物油主要成分是不饱和甘油三酸酯,也就是有三条链,每条链上有一到三个不 饱和双键。虽然植物油中隔离的不饱和双键活性较低,但在自由基引发的条件下,能够部分 发生聚合和交联。鉴于石化产品价格越来越高,且污染环境,以纯天然植物油生产各种化工 产品将会越来越多。植物油中脂肪酸长碳链极性比小分子的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯低,憎 水性强,在流平剂中引入植物油成分,将进一步降低流平剂的极性,从而在流平剂成膜后具 有更低的表面张力。植物油中的脂肪酸长链比较柔软,将会为涂膜提供更好的柔韧性。
[0020] 本发明的有益效果是:
[0021] 1)本发明以一定比例的植物油取代丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯合成流平剂,具有价 格低廉,产品更为绿色环保;
[0022] 2)本发明产品中所含的植物油单体中脂肪酸长碳链极性比小分子的丙烯酸酯低, 憎水性强,共聚物将具有更强的疏水性,成膜后具有更低的表面张力,从而具有更快的流平 速度和流平效果;
[0023] 3)本发明产产品中所含的植物油单体中脂肪酸长碳链比较柔软,作为流平剂使用 后获得的涂膜,能够提供更好的柔韧性和抗冲击性;
[0024] 4)本发明产品具有一定支化度的结构,植物油中含有三条脂肪酸长碳链,每条链 上有一到三个不饱和双键,植物油中的多个不饱和双键与丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚后 的共聚物,与纯的聚丙烯酸酯相比,为支化结构,可以避免直链结构因形成结晶状态导致的 各向异性,从而使涂膜具有更好的流平性能;
[0025] 5)本发明产品具有良好的耐热、耐酸、耐碱、防腐等特性,与传统的聚丙烯酸酯流 平剂相比,具有更好的防水性能;
[0026] 6)本发明的制备方法简单、成本低廉。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0028] 实施例1:
[0029] 本发明提供一种粉末涂料流平剂及其制备方法:在带有搅拌、温度计和回流装置 的2000ml四颈烧瓶中加入400g二甲苯;将360g丙烯酸丁酯,40g大豆油,10.2gBP0引发剂混 合,使ΒΡ0完全溶解,装入滴液漏斗;将二甲苯加热至105°C,开始滴加,控制反应温度为105-110°C,1.5h滴加完毕,继续保温1.5h;真空脱除溶剂,得到淡黄色透明液体,样品编号1#。
[0030] 实施例2:
[0031] 本发明提供一种粉末涂料流平剂及其制备方法:在带有搅拌、温度计和回流装置 的2000ml四颈烧瓶中加入400g二甲苯;将340g丙烯酸丁酯,60g大豆油,9.2g ΒΡ0引发剂混 合,使ΒΡ0完全溶解,装入滴液漏斗;将二甲苯加热至105°C,开始滴加,控制反应温度为105_ 110°C,1.5h滴加完毕,保温1.5h;真空脱除溶剂,得到淡黄色透明液体,样品编号2#。
[0032] 实施例3:
[0033]本发明提供一种粉末涂料流平剂及其制备方法:在带有搅拌、温度计和回流装置 的2000ml四颈烧瓶中加入400g二甲苯;将300g丙烯酸丁酯,100g大豆油,9.2g ΒΡ0引发剂混 合,使ΒΡ0完全溶解,装入滴液漏斗;将二甲苯加热至105°C,开始滴加,控制反应温度为105_ 110°C,1.5h滴加完毕,保温1.5h;真空脱除溶剂,得到淡黄色透明液体,样品编号3#。
[0034] 实施例4:
[0035]本发明提供一种粉末涂料流平剂及其制备方法:在带有搅拌、温度计和回流装置 的2000ml四颈烧瓶中加入400g二甲苯;将150g丙烯酸乙酯,170g丙烯酸异辛酯,80g蓖麻油, 7.0g ΒΡ0引发剂混合,使ΒΡ0完全溶解,装入滴液漏斗;将二甲苯加热至105°C,开始滴加,控 制反应温度为105-110°C,1.5h滴加完毕,保温1.5h;真空脱除溶剂,得到淡黄色透明液体, 样品编号4#。
[0036]比较例1:
[0037] 在带有搅拌、温度计和回流装置的2000ml四颈烧瓶中加入400g二甲苯;将400g丙 烯酸丁酯酯,10.2g ΒΡ0引发剂,10g十二烷基硫醇,搅拌使ΒΡ0完全溶解,装入滴液漏斗;将 二甲苯加热至105°C,开始滴加,控制反应温度为105-110°C,1.5h滴加完毕,保温1.5h;真空 脱除溶剂,得到淡黄色透明液体,样品编号5#。将5#样品与大豆油分别按照质量比9:1、8:2 或7.5:2.5机械混合,得到的样品分别编号6#、7#和8#。
[0038]将上述样品置于冷柜中冷冻至零下10-15Γ后,机械混合的物料均呈现严重的乳 白色,不透明,7#和8#样品产生了分层。经过聚合反应后,冷冻时完全透明,或仅仅产生较轻 微乳光,说明植物油已经参与聚合,结合到分子链中。冷冻试验结果见表1。
[0039]表1样品冷冻试验结果
[0041]按照表2的配方测试粉末涂料样板的流平性能和机械性能。
[0042]表2流平和机械性能测试配方
[0045] *挤出粉碎后过180目筛,烘烤条件:200°01 Omin
[0046] 样品的流平性能和机械性能测试结果见表3:
[0047] 表3实施例和比较例样板的测试结果
[0049] 通过上表可以发现,采用本发明的方法制备的流平剂光泽好于通常采用的比较例 的制备方法,这也说明流平效果比较理想。50cm反冲击强度测试,说明涂膜柔韧性较高。
[0050] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管上述实施例对本发明进 行了详细说明,本领域的相关技术人员应当理解:可以对本发明进行修改或者同等替换,但 不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
【主权项】
1. 一种粉末涂料流平剂,其特征在于,由5-40wt %的植物油、40-95wt %的丙烯酸烷基 酯单体、0-20wt %的甲基丙烯酸烷基酯单体共聚而成。2. 根据权利要求1所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述植物油为大豆油、棕榈油、 菜籽油、蓖麻油中的任意一种或一种以上的混合物。3. 根据权利要求1所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述丙烯酸烷基酯单体包括具 有2-22个碳原子的直链、支链或环状脂肪族一元醇酯,甲基丙烯酸酯单体包括具有1-12个 碳原子的直链、支链或环状脂肪族一元醇酯。4. 根据权利要求1所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述丙烯酸烷基酯单体为丙烯 酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯中的任意一种或一种以上的混合物; 所述甲基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸 异辛酯中的任意一种或一种以上的混合物。5. 根据权利要求1所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述共聚为常规的滴加溶液聚 合方式:将有机过氧化物或偶氮类自由基引发剂添加到原料混合物中,通过搅拌使引发剂 完全溶解,然后滴加至溶剂中,进行聚合反应,聚合完毕后真空脱除溶剂,即可得到液态产 品。6. 根据权利要求5所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述有机过氧化物或偶氮类自 由基引发剂的添加量为:每100质量份原料中添加〇. 5-5.0质量份,所述溶剂为甲苯、二甲苯 或两者的混合物,所述聚合反应的温度为105-150°C。7. 根据权利要求5所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述有机过氧化物或偶氮类自 由基引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈。8. 根据权利要求1所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,通过添加粉末涂料常用原料进 行吸附分散,成为固体粉末,用于粉末涂料;或采用有机溶剂稀释,直接用于溶剂型涂料。9. 根据权利要求8所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述用于粉末涂料时,添加量 为粉末涂料总质量的〇· Iwt %-3 .Owt %。10. 根据权利要求8所述的粉末涂料流平剂,其特征在于,所述用于粉末涂料时,添加量 为粉末涂料总质量的〇.3wt%_l .5wt%。
【文档编号】C08F220/18GK105885512SQ201610445493
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月18日
【发明人】于家波, 黄培吉, 蒋强生
【申请人】宁波南海化学有限公司
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