一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料及其制备方法与流程

本发明属于建筑涂料，具体地，涉及一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料及其制备方法。

背景技术：

1、丙烯酸树脂涂料就是以(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯为主体，同其他丙烯酸酯共聚所得丙烯酸树脂制得的热塑性或热固性树脂涂料。水性丙烯酸树脂涂料与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有价格低、使用安全，节省资源和能源，减少环境污染和公害等优点，而由水溶性丙烯酸树脂制得的清漆具有无毒无味、耐酸碱、光泽度高、附着力好、不掉色和耐化学品性等特点，是一种低挥发性有机化合物(voc)的绿色环保型产品，在建筑涂料领域有着广泛应用。但其存在一些缺陷，单组分丙烯酸树脂涂料的耐醇性、耐热性、耐磨性差和硬度不够等缺点。

2、常用的解决方法有：纳米材料改性水性丙烯酸树脂，有机氟/硅改性水性丙烯酸树脂，聚氨酯和环氧树脂改性水性丙烯酸树脂。相关技术公开号为cn110819193a的中国发明专利申请公开了一种自阻燃丙烯酸树脂水性防腐蚀涂料，通过引入磷元素，能起到很好的防火阻燃效果，但防水性能不佳。相关技术公开号为cn108467648a的中国发明专利申请公开了一种由丙烯酸树脂和氨基树脂制备成的涂料，其具有稳定性好、防水能力好的优点，但是其耐磨性能较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：

4、将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠(乳化剂)加入水中，乳化，制得乳状液，然后加入偶氮二异丙基咪唑啉(水溶性引发剂)引发聚合反应，反应完成后，加入改性纳米二氧化硅，强力搅拌，超声分散30min，得到建筑用水性丙烯酸树脂涂料。

5、进一步地，所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、水、偶氮二异丙基咪唑啉、改性纳米二氧化硅的质量之比为25:25:2:80:1:5-15。

6、进一步地，所述改性纳米二氧化硅通过如下步骤制备：

7、s1、在装有搅拌回流装置的三口烧瓶中加入三氯氧磷、2,2,2-三氟乙醇混合，加入三氯化铝(催化剂)，搅拌均匀，缓慢加热至80℃，回流反应4h，至无明显hcl逸出，停止反应，先过滤除去三氯化铝，再减压蒸除未反应的三氯氧磷，得到中间体1；三氯氧磷、2,2,,2-三氟乙醇、三氯化铝的用量之比为17.2g:10.1g:0.3g；

8、在三氯化铝的催化下三氯氧磷与2,2,2-三氟乙醇发生酯化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且三氯氧磷略微过量，使三氯氧磷上只有一个-cl参与到反应，得到中间体1；具体反应过程如下所示：

9、

10、s2、在装有搅拌回流装置的三口烧瓶中加入中间体1，丙烯酸羟乙酯与氯仿混合，加入三氯化铝(催化剂)，搅拌均匀，缓慢加热至65℃，回流反应2h，至无明显hcl逸出，停止反应，先旋蒸去除部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用乙醚/乙酸乙酯的混合溶剂，二者的体积比为1:1)，旋蒸除去洗脱液，得到中间体2；中间体1、丙烯酸羟乙酯、氯仿、三氯化铝的用量之比为23.6g:11.6g:100ml:0.4g；

11、在三氯化铝的催化下中间体1与丙烯酸羟乙酯发生酯化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且中间体1略微过量，使中间体1上只有一个-cl参与到反应，得到中间体2；具体反应过程如下所示：

12、

13、s3、将纳米二氧化硅与甲苯混合，加入磁力搅拌装置中，加入磁石，开启搅拌，分散30min，使二氧化硅在甲苯溶液中均匀分散，装置抽真空，通入n2气，再加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂kh-550)，开始油浴加热，设定50℃，开冷凝水，设定80℃，升温使反应温和，温度达到80℃，反应4h，抽滤，甲苯洗涤，再置真空干燥箱中干燥2h，得到中间体3；纳米二氧化硅、甲苯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量之比为10.0g:100ml:6.50g；

14、纳米二氧化硅表面有很多-oh，与kh-550反应可引入-nh2活性基团，得到中间体3；具体反应过程如下所示：

15、

16、s4、室温、氮气保护下，将中间体3在乙酸乙酯中超声30min，分散均匀，加入中间体2搅拌均匀，缓慢加热至80℃，使用磁力搅拌(转速1000r/min)，搅拌6h后停止加热，待反应瓶内温度降至30℃后，抽滤，并用无水乙醇洗涤3-4次，干燥，研磨，得到改性纳米二氧化硅；中间体3、乙酸乙酯、中间体2的用量之比为10g:100ml:29.5g；

17、中间体3和中间体2发生酰化反应，得到改性纳米二氧化硅；具体反应过程如下所示：

18、

19、获得的改性纳米二氧化硅通过化学键合作用接枝有机分子链，即在其表面形成一层有机层，能够大幅改善改性纳米二氧化硅与丙烯酸树脂涂料的界面相容性，从而促进改性纳米二氧化硅在丙烯酸树脂涂料中均匀分散，改性纳米二氧化硅具备良好的耐磨性与硬度，均匀分散于丙烯酸树脂涂料中能够更好的发挥耐磨性，提升硬度；另外，纳米二氧化硅属于无机填料，有机分子链通过接枝于其表面而分散于涂料中，难以渗出和迁移，保证各项性能的持久性；从有机分子链本身的结构来看，，其含有多个c-f键、p-n阻燃成分以及不饱和碳碳双键，其中的c-f键极性小，同时c-f键具有很强的键能，化学键能越高，稳定性越好，能赋予丙烯酸树脂涂料显著的防水性和柔韧性；不仅如此，c-f键会逐渐迁移到涂料的表层，使得涂料具有很低的表面能；另外，c-f键会很好地对c-c主链进行包覆，对其进行屏蔽，起着保护的作用，使得丙烯酸树脂涂料的稳定性得以提高；而其中的p-n阻燃成分具备磷系和氮系阻燃剂的协同阻燃效果，能够赋予涂料安全高效的阻燃性能；最后，其中的不饱和碳碳双键能与丙烯酸树脂基体产生化学键合作用，进一步提升改性纳米二氧化硅与涂料的相互作用力，从而提升各项性能。

20、本发明的有益效果：

21、本发明获得的建筑用水性丙烯酸树脂涂料由改性纳米二氧化硅与丙烯酸树脂共混制得，这种方法制得的建筑用水性丙烯酸树脂涂料，原料成本低，操作简单，减少环境污染，耐酸碱；此外，通过纳米二氧化硅接枝有机分子链制得的改性纳米二氧化硅，其中有机分子链能改善纳米二氧化硅与水性丙烯酸树脂涂料的相容性，纳米二氧化硅能有效防止有机分子的迁移和渗出，保证性能的持久性；此外，引入的官能团赋予水性丙烯酸树脂涂料显著的防水性、柔韧性和一定的阻燃性。因此，获得建筑用水性丙烯酸树脂涂料具有持久且显著的防水性、柔韧性和硬度，且具有一定的阻燃性和耐酸碱性，是一种优秀建筑环保涂料。

技术特征：

1.一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、水、偶氮二异丙基咪唑啉、改性纳米二氧化硅的质量之比25:25:2:80:1:5-15。

3.根据权利要求1所述的一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅通过如下步骤制备：

4.根据权利要求3所述的一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，步骤s1中三氯氧磷、2,2,2-三氟乙醇、三氯化铝的用量之比为17.2g:10.1g:0.3g。

5.根据权利要求3所述的一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，步骤s2中中间体1、丙烯酸羟乙酯、氯仿、三氯化铝的用量之比为23.6g:11.6g:100ml:0.4g。

6.根据权利要求3所述的一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，步骤s2中纳米二氧化硅、甲苯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量之比为10.0g:100ml:6.50g。

7.根据权利要求3所述的一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，步骤s2中中间体3、乙酸乙酯、中间体2的用量之比为10g:100ml:29.5g。

8.一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述的方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种建筑用水性丙烯酸树脂涂料及其制备方法，属于建筑涂料技术领域。由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乳化剂、水、水溶性引发剂、改性纳米二氧化硅以质量比为25:25:2:80:1:5‑15制得。制得的涂料，原料成本低，减少环境污染，耐酸碱；此外，通过纳米二氧化硅接枝有机分子链制得的改性纳米二氧化硅，其中有机分子链能改善纳米二氧化硅与水性丙烯酸树脂涂料的相容性，纳米二氧化硅能有效防止有机分子的迁移和渗出，保证性能的持久性；获得建筑用水性丙烯酸树脂涂料具有持久且显著的防水性、柔韧性和硬度，且具有一定的阻燃性和耐酸碱性，是一种优秀建筑环保涂料。

技术研发人员：陈志越,黄智福,曾建军
受保护的技术使用者：广东彩格科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16