一种羟基聚丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用_2

文档序号:9342341阅读:来源:国知局
要应用于制备水性双组份聚氨酯涂料。
[0022] 将羟基聚丙烯酸酯乳液加入到搅拌釜中,以质量份数计,加入1-10份成膜助剂、 0. 05-1. 5份消泡剂、0. 05-0. 2份增稠剂、0. 05-0. 3份润湿剂和0. 05-0. 1份中和剂,分散 10-30分钟,过滤出料,羟基聚丙烯酸酯乳液配制的涂料;
[0023] 所述成膜助剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中一种或 多种。
[0024] 所述消泡剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂TEG0-800、TEG0-805、 TEG0-815、TEG0-825和BYK公司的改性聚硅氧烷共聚体溶液BYK-019、BYK-020的一种或多 种。
[0025] 所述增稠剂为DOW公司的非离子聚氨酯缔合型增稠剂RM-8W、疏水改性碱溶胀缔 合型增稠剂TT-935、碱溶胀非缔合型增稠剂ASE-60和TEGO公司的非离子缔合型增稠剂 TEGO ViscoPlus 3000、TEGO ViscoPlus 3030、TEGO ViscoPlus 3060 的一种或多种。
[0026] 所述润湿剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物TEG0-245、非离子有机表面活性剂 TEG0-500和BYK公司的聚醚改性聚硅氧烷溶液BYK-346的一种或多种。
[0027] 所诉中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺的一种或多种。
[0028] 所述的多异氰酸酯固化剂包括磺酸盐、羧酸盐及烷氧基亲水改性的六亚甲基二二 异氰酸酯(HDI) -种或多种。
[0029] 所得水性双组份聚氨酯涂膜具有高光泽、高透明度、耐水和耐化学品性能优异、高 交联密度以及高硬度、抗刮伤且耐磨等优点。可应用于高档木器涂料、汽车涂料、金属防腐 涂料及其它工业防护涂料。
[0030] 相对于现有技术,本发明具有如下优点:
[0031] 水性双组份聚氨酯涂料涂膜的耐化学品性能由涂膜交联密度决定,由羟基聚丙烯 酸酯乳液的OH基含量和NCO与OH摩尔比调控;涂膜外观和装饰性能由组分间相容性决定, 相容性与水性羟基树脂的结构、粒子结构与形态、对固化剂的乳化能力及乳化剂含量有关。 本发明羟基聚丙烯酸酯乳液以聚丙烯酸酯多元醇为主要羟基组份,羟基低聚物为辅助羟基 组份。首先用单体混合物溶解适量的羟基低聚物,用适量的乳化剂对其进行预乳化,取部分 或者全部预乳化液制备种子,采用预乳化种子乳液聚合的工艺即可制得羟基聚丙烯酸酯乳 液。本发明避开了羟基丙烯酸酯单体添加量过大造成的聚合稳定性急剧降低的问题,因此 通过调整羟基低聚物的种类和添加量可大幅提高乳液羟值和调整羟基结构,从而改善双组 份涂膜的机械和化学性能。同时,引入的羟基低聚物本身具有高光泽、高透明度等特点,可 进一步改善涂膜的外观和装饰性能。本发明的羟基聚丙烯酸酯乳液与水性多异氰酸酯固化 剂配制的水性双组份聚氨酯涂料的涂膜具有高硬度、高光泽和优异的耐化学品性能,解决 了传统羟基聚丙烯酸酯乳液由于羟值低而造成的漆膜机械和化学性能差的难题,克服了与 水性多异氰酸酯固化剂配套制得的漆膜光泽低、透明度差等问题。 具体实施例
[0032] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述,但本发明的实施方式不限于此,对 于未特别注明的工艺参数,可参照常规技术进行。
[0033] 下面实施例有关检测方法如下:
[0034] 基本性能测试包括:羟基聚丙烯酸酯乳液参照GB/T11175-2002《合成树脂乳液试 验方法》进行测试,测试乳液的外观、pH、固体含量、粘度。漆膜性能参照GB/T23999-2009 《室内装饰装修用水性木器涂料》进行测试,测试光泽、硬度、耐水性、耐干热、耐醇性。乳液 的平均粒径采用纳米粒度分析仪(ZS Nano S)测定。
[0035] 实施例1
[0036] (1)羟基聚丙烯酸酯乳液的制备:羟基聚丙烯酸酯乳液的(羟值=65mgK0H/g)配 方如表1a :
[0037] 表1a
[0039] 制备工艺:将1-9混合制备单体混合物,取10%单体混合物用0. 05份乳化剂(其 中0. 025份KL-525和0. 025份C0PS-2)和2. 75份水对其预乳化作为种子预乳化液。将 剩余乳化剂、碳酸氢钠、0. 1份引发剂(过硫酸钾)、25份去离子水加入反应釜中,升温至 78°C,搅拌15分钟,将种子预乳化液在20分钟内匀速滴完,待乳液稳定半小时,得到种子乳 液。保持反应体系温度为80°C。将剩余混合单体与其余单体混合,然后向种子乳液中滴加, 同时滴加用15份水溶解0. 15份引发剂(过硫酸钾)的水溶液,在3. 5h左右滴完。滴加完 后升温至85°C,保温I. 5h。降温至55°C,将5. 5份水和中和剂三乙胺混合后加入中和,保温 0. 25h,降温出料得到乳白半透的羟基聚丙烯酸酯乳液。
[0040] (2)羟基聚丙烯酸酯乳液的性能:制备出的乳液平均粒径128nm,粘度:535cps,pH =7.0,固体含量:48. 3%。
[0041] (3)高性能水性双组份聚氨酯涂料的配制:配方如表1b :
[0042] 表1b
[0044] 其中固化剂中NCO基团与羟基聚丙烯酸酯乳液中OH基团的摩尔比1. 8:1。
[0045] 制备方法如下:将乳液加入到搅拌釜中,转速为700转/min,将10份水与成膜助 剂预混后加入乳液中,依次加入5-9号原料,分散20分钟,过滤出料。施工时,将水性多异 氰酸酯固化剂加入到上述羟基聚丙烯酸酯乳液配制的涂料中,搅拌6分钟,得到水性双组 份聚氨酯涂料。
[0046] (4)涂膜性能:将水性双组份聚氨酯涂料制得漆膜在常温下固化干燥7天,其性能 如下所示:
[0047] 表1c高性能水性双组份聚氨酯涂料的综合性能
[0048]
[0050] 本实施例在较低羟基含量的羟基聚丙烯酸酯乳液中添加羟基低聚物A81,通过单 体溶解,并预乳化,制备乳化种子乳液,在种子乳液的基础上制备羟基聚丙烯酸酯乳液。该 法保证羟基低聚物稳定分散到羟基聚丙烯酸酯乳液中,主要存在于乳胶粒子内部,丙烯酸 酯单体在羟基低聚物中聚合,形成聚丙烯酸酯与羟基低聚物的互穿聚合物网络,一方面保 证羟基低聚物与丙烯酸聚合物间充分混合,另一方面,可能存在少量丙烯酸聚合物接枝到 羟基低聚物上,接枝聚合物提供聚合物相容的桥梁。羟基低聚物的添加,提高了羟基聚丙烯 酸酯乳液的羟基含量,保证羟基聚丙烯酸酯乳液的聚合稳定性,使得双组份涂膜硬度达到 H,光泽(60° )为83%,具有优异的耐水/乙醇性能,还具有良好的耐干热性,该方法制备 的羟基聚丙烯酸酯乳液克服传统羟基聚丙烯酸酯乳液制备双组份聚氨酯涂料的缺点。
[0051] 实施例2
[0052] (1)羟基聚丙烯酸酯乳液的制备:羟基聚丙烯酸酯乳液(羟值=65mgK0H/g)配方 如表2a :
[0053] 表 2a
[0054]
[0055] 制备方法:将1-8混合制备单体混合物,取15 %单体混合物溶用0. 1份乳化剂(是 SR-10和ER-30各0. 05份)和3份水对其预乳化作为种子预乳化液。将剩余乳化剂、碳酸 氢钠、〇. 1份引发剂(过硫酸铵)、30份去离子水加入反应釜中,升温至80°C,搅拌30分钟, 将种子预乳化液在30分钟内匀速滴完,待乳液稳定半小时,得到种子乳液。保持反应体系 温度为80°C。将剩余单体混合物向种子乳液中滴加,同时滴加用20份水溶解0. 2份引发 剂(过硫酸铵)的水溶液,在4h左右滴完。滴加完后升温至82°C,
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