本发明涉及一种涂料，具体说是一种高固含量改性水性丙烯酸涂料成膜物及其制备方法。
背景技术：
涂料是现代社会所不可缺少的重要材料之一，它在建筑住房、家居用品和机械装备等许多领域有着很广泛的应用。传统的溶剂型涂料以有机溶剂作为分散剂，在生产和施工过程中会释放出大量的有毒有害气体到大气中，对环境和人类健康造成极大的危害，并且浪费大量的溶剂资源，已经不符合现代社会的环保要求。
水性涂料以来源丰富、价格低廉的水作分散介质，与溶剂型涂料相比具有无味、无毒、无污染、成本低、施工方便等优点受到广大客户的青睐。在性能方面也因附着力强、干燥速度快、韧性高、硬度高、粘接力好、耐水、耐磨、耐酸碱性优异而广泛应用于木器家具和汽车工业。尤其高固含量水性涂料具有生产效率高、能耗少、干燥成膜速度快、储存和运输成本低等突出特点，在涂料、粘接剂等领域中，工业开发价值很大，已成为聚合物乳液研究发展的一个重要方向。
水性丙烯酸涂料作为一种主要的水性涂料价格低廉，具有安全环保、耐老化性优异、耐碱性佳、合成简单等特点。但目前市场上的水性丙烯酸涂料普遍存在固含量低、成膜时间长、性能不稳定等问题。成膜物质是涂料的主要成分，也是涂料的基础，是决定涂料性能的主要根源。因此，如何提高水性丙烯酸成膜物的固含量、增强稳定性、强度成为了当前水性丙烯酸涂料发展的关键技术。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种高固含量改性水性丙烯酸涂料成膜物及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高固含量改性水性丙烯酸涂料成膜物，由以下配比的原料制成：钛酸丁酯（tbot）10~15g、75%乙醇溶液5~10g、工业级鳞片状氧化石墨烯1~2g、去离子水31~85g、浓盐酸2~5ml、偶联剂3~5g、十二烷基硫酸钠（sds）1~3g、壬基酚聚氧乙烯醚（op-10）0.2~1g、甲基丙烯酸甲酯（mma）10~50g、丙烯酸丁酯（ba）30~50g、丙烯酸（aa）1~20g、过硫酸钾（kps）0.1~0.5g。
进一步的，所述氧化石墨烯可由石墨烯代替。
进一步的，所述偶联剂为kh-550，kh-570，kh-560，a-151，a-171中的一种或几种组成。
本发明还提供了上述的制备方法，包括以下步骤：
（1）依次称取10~15g钛酸丁酯（tbot）、5~10g的75%乙醇溶液、1~2g工业级鳞片状氧化石墨烯，加入到装配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，搅拌0.5~2h；称取1~5g去离子水、5~10g的75%乙醇溶液和2~5ml浓盐酸，混合均匀后，在20~40min内匀速滴加至四口烧瓶中，搅拌0.5~2h；加入3~5g偶联剂，在室温下高速搅拌20~35h，升温至75~85℃继续反应1~2h，然后在30~50℃进行旋转蒸发，除去乙醇，得到改性氧化石墨烯溶胶。
（2）称取1~3g十二烷基硫酸钠（sds）、0.2~1g壬基酚聚氧乙烯醚（op-10）、30~80g去离子水、10~50g甲基丙烯酸甲酯（mma）、30~50g丙烯酸丁酯（ba）和10~250g丙烯酸（aa）在烧杯中混合搅拌，取其中三分之一溶液进行高速预乳化20min，作为预乳化液置于恒压分液漏斗中备用。
（3）向步骤（2）剩余溶液中添加步骤（1）中制备的改性氧化石墨烯溶胶10~20g，超声搅拌10~30min，然后转移至配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，升温至70℃，加入0.1~0.5g过硫酸钾（kps），继续缓慢升温至75℃，将预乳化液均匀滴加至反应瓶中，滴加完毕后升温至82℃，反应2h，最后，将物料冷却至室温，用300目的尼龙滤网过滤，调节ph值为7～8，即得高固含量改性水性聚丙烯酸酯成膜物
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：基于本发明所提出的水性丙烯酸成膜物所制备的涂料固含量相对常规水性丙烯酸涂料提高30%以上，耐盐雾时间可达到1000h以上，此外耐磨性、耐候性能也明显提升。
本发明获得固含量较高的水性丙烯酸，大幅提高水性丙烯酸涂料性能，具有较好的经济价值和市场推广应用前景。
附图说明
图1为市售水性丙烯酸与本发明制备水性丙烯酸不同丙烯酸含量下的固含量对比。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明。
实施例1
按照如下方法配制一种高固含量改性水性丙烯酸成膜物：
（1）依次称取10g钛酸丁酯（tbot）、5g的75%乙醇溶液、1g工业级鳞片状氧化石墨烯，加入到装配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，搅拌0.5h；称取1g去离子水、5g的75%乙醇溶液和2ml浓盐酸，混合均匀后，在20min内匀速滴加至四口烧瓶中，搅拌0.5h；加入3g偶联剂，在室温下高速搅拌20h，升温至75℃继续反应1.0h，然后在30℃进行旋转蒸发，除去乙醇，得到改性氧化石墨烯溶胶。
（2）称取1g十二烷基硫酸钠（sds）、0.2g壬基酚聚氧乙烯醚（op-10）、30g去离子水、10g甲基丙烯酸甲酯（mma）、30g丙烯酸丁酯（ba）和10g丙烯酸（aa）在烧杯中混合搅拌，取其中三分之一溶液进行高速预乳化20min，作为预乳化液置于恒压分液漏斗中备用。
（3）向步骤（2）剩余溶液中添加步骤（1）中制备的改性氧化石墨烯溶胶10g，超声搅拌20min，然后转移至配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，升温至70℃，加入0.1g过硫酸钾（kps），继续缓慢升温至75℃，将预乳化液均匀滴加至反应瓶中，滴加完毕后升温至82℃，反应2h。最后，将物料冷却至室温，用300目的尼龙滤网过滤，调节ph值为7.5，即得高固含量改性水性聚丙烯酸酯成膜物。得到的水性聚氨酯成膜物涂刷成膜后的性能指标：
固含量68%
中性盐雾试验2500h
耐紫外老化时间1100h
附着力8.0mpa
其中中性盐雾采用上海jk-fh90复合盐雾试验箱，耐紫外老化采用弗洛拉科技flr-203型紫外老化试验箱。
实施例2
按照如下方法配制一种高固含量改性水性丙烯酸成膜物：
（1）依次称取15g钛酸丁酯（tbot）、10g的75%乙醇溶液、1g工业级鳞片状氧化石墨烯，加入到装配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，搅拌1h；称取1.5g去离子水、7g的75%乙醇溶液和3ml浓盐酸，混合均匀后，在30min内匀速滴加至四口烧瓶中，搅拌2h；加入4g偶联剂，在室温下高速搅拌25h，升温至80℃继续反应1.5h，然后在45℃进行旋转蒸发，除去乙醇，得到改性氧化石墨烯溶胶。
（2）称取2.5g十二烷基硫酸钠（sds）、1g壬基酚聚氧乙烯醚（op-10）、80g去离子水、40g甲基丙烯酸甲酯（mma）、40g丙烯酸丁酯（ba）和42g丙烯酸（aa）在烧杯中混合搅拌，取其中三分之一溶液进行高速预乳化20min，作为预乳化液置于恒压分液漏斗中备用。
（3）向步骤（2）剩余溶液中添加步骤（1）中制备的改性氧化石墨烯溶胶15g，超声搅拌20min，然后转移至配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，升温至70℃，加入0.3g过硫酸钾（kps），继续缓慢升温至75℃，将预乳化液均匀滴加至反应瓶中，滴加完毕后升温至82℃，反应2h。最后，将物料冷却至室温，用300目的尼龙滤网过滤，调节ph值为8.0，即得高固含量改性水性聚丙烯酸酯成膜物。得到的水性聚氨酯成膜物涂刷成膜后的性能指标：
固含量69%
中性盐雾试验2650h
耐紫外老化时间1650h
附着力7.8mpa
其中中性盐雾采用上海jk-fh90复合盐雾试验箱，耐紫外老化采用弗洛拉科技flr-203型紫外老化试验箱。
实施例3
按照如下方法配制一种高固含量改性水性丙烯酸成膜物：
（1）依次称取15g钛酸丁酯（tbot）、10g的75%乙醇溶液、2g工业级鳞片状氧化石墨烯，加入到装配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，搅拌2h；称取5g去离子水、10g的75%乙醇溶液和5ml浓盐酸，混合均匀后，在40min内匀速滴加至四口烧瓶中，搅拌2h；加入5g偶联剂，在室温下高速搅拌35h，升温至85℃继续反应2h，然后在50℃进行旋转蒸发，除去乙醇，得到改性氧化石墨烯溶胶。
（2）称取3g十二烷基硫酸钠（sds）、1g壬基酚聚氧乙烯醚（op-10）、80g去离子水、50g甲基丙烯酸甲酯（mma）、50g丙烯酸丁酯（ba）和250g丙烯酸（aa）在烧杯中混合搅拌，取其中三分之一溶液进行高速预乳化20min，作为预乳化液置于恒压分液漏斗中备用。
（3）向步骤（2）剩余溶液中添加步骤（1）中制备的改性氧化石墨烯溶胶20g，超声搅拌30min，然后转移至配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，升温至70℃，加入0.5g过硫酸钾（kps），继续缓慢升温至75℃，将预乳化液均匀滴加至反应瓶中，滴加完毕后升温至82℃，反应2h。最后，将物料冷却至室温，用300目的尼龙滤网过滤，调节ph值为8.0，即得高固含量改性水性聚丙烯酸酯成膜物。得到的水性聚氨酯成膜物涂刷成膜后的性能指标：
固含量68%
中性盐雾试验2700h
耐紫外老化时间1400h
附着力9.2mpa
其中中性盐雾采用上海jk-fh90复合盐雾试验箱，耐紫外老化采用弗洛拉科技flr-203型紫外老化试验箱。
实施例4
按照如下方法配制一种高固含量改性水性丙烯酸成膜物：
（1）依次称取10g钛酸丁酯（tbot）、8g的75%乙醇溶液、1g工业级鳞片状氧化石墨烯，加入到装配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，搅拌1h；称取1.5g去离子水、9g的75%乙醇溶液和3ml浓盐酸，混合均匀后，在30min内匀速滴加至四口烧瓶中，搅拌1.5h；加入4g偶联剂，在室温下高速搅拌25h，升温至80℃继续反应1.5h，然后在45℃进行旋转蒸发，除去乙醇，得到改性氧化石墨烯溶胶。
（2）称取2g十二烷基硫酸钠（sds）、0.5壬基酚聚氧乙烯醚（op-10）、70g去离子水、40g甲基丙烯酸甲酯（mma）、40g丙烯酸丁酯（ba）和135g丙烯酸（aa）在烧杯中混合搅拌，取其中三分之一溶液进行高速预乳化20min，作为预乳化液置于恒压分液漏斗中备用。
（3）向步骤（2）剩余溶液中添加步骤（1）中制备的改性氧化石墨烯溶胶15g，超声搅拌20min，然后转移至配有搅拌器、温度计和冷凝管的250ml的四口烧瓶中，升温至70℃，加入0.5g过硫酸钾（kps），继续缓慢升温至75℃，将预乳化液均匀滴加至反应瓶中，滴加完毕后升温至85℃，反应2h。最后，将物料冷却至室温，用300目的尼龙滤网过滤，调节ph值为7.0，即得高固含量改性水性聚丙烯酸酯成膜物。得到的水性聚氨酯成膜物涂刷成膜后的性能指标：
固含量68%
中性盐雾试验2650h
耐紫外老化时间1350h
附着力7.9mpa
其中热重试验采用dta-500b差热分析仪，中性盐雾采用上海jk-fh90复合盐雾试验箱，耐紫外老化采用弗洛拉科技flr-203型紫外老化试验箱。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。