CN108250877A - 一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磷酸酯改性丙烯酸树脂水性工业涂料，由磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液、助溶剂、底材促进剂、纳米功能材料、色浆、助剂和去离子水组成；所述的磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液由丙烯酸酯软硬单体、丙烯酸、烷基丙烯酸酯磷酸酯和中和剂通过反应制得；本发明制得的一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，具有优良的附着力、耐水性、耐酸碱性、耐老化性、耐盐雾性、抗闪锈性、防锈防腐性和自阻燃性。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料，尤其涉及到一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，属于水性功能涂料技术领域。
背景技术
涂料是日常生产保护基础设施不可或缺的材料，被广泛应用于建筑物、各类五金件、工业制品的装饰以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等领域。丙烯酸树脂涂料具有原料价格便宜、对颜料润湿性好等优点，且具有良好的施工性，在涂料领域中一直扮演着重要角色。但传统的丙烯酸树脂涂料中含有大量有机溶剂，对人体和生态环境造成严重影响。
随着人们环境保护意识的增强，环境友好型水性涂料的生产及应用已是大势所趋。与溶剂型涂料相比，水性涂料中没有或很少含有可挥发性有机物(VOC)。其具有安全环保、成本低、施工灵活等多重优点。水性丙烯酸树脂涂料，以水为溶剂，其被广泛应用于各个领域。
磷酸酯是一类常用的附着力促进剂，适用于铜、铁、铝、木材、塑料等各种底材，特别是对铜、铁、铝等金属基材的附着有明显促进效果，这是因为磷酸基团的强极性与基材产生了强烈的化学键合作用，但磷酸酯具有较高的酸值，一般添加量不能过多，过多会影响涂层的耐水性。
目前水性丙烯酸涂料存在防腐期限短，涂装后易闪锈，耐酸耐候性差，硬度和稳定性差等问题。同时丙烯酸酯涂料属于有机物质，成膜后遇火易燃，产生浓烟以及大量有害物质的产生，影响了其应用范围，因此对其进行阻燃性改性是非常必要的。本发明在丙烯酸酯乳液中引入含磷酸基团的不饱和单体进行共聚改性，增加乳液的交联密度，改善涂料的防腐性能与自阻燃性能。
发明内容
为解决所述的上述问题，本发明在聚丙烯酸酯分子结构上中引入长链烷基丙烯酸酯磷酸酯基团，磷酸酯基团上的长链烷基具有自乳化功能提高乳液的耐高温稳定性，长链烷基的疏水性能提高涂膜的耐水性；而磷酸酯基团的强极性能与基材产生了强烈的磷化键合作用，形成致密的钝化膜，由于该磷酸酯的双重作用，强化树脂与基材之间的附着力和致密性，从而有效地隔离水分子、氯离子、钠离子等进入树脂与基材之间，在湿态环境下提高附着力和抗闪锈性能，从而提高涂膜的耐水性、耐盐雾性、防锈防腐性和自阻燃性。
本发明旨在提供一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，按重量份计，其组成为：磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液55.0～80.0份、助溶剂2.0～8.0份、底材促进剂0.2～1.5份、纳米功能材料1.0～6.0份、色浆0～15.0份、助剂0.5～6.0份、去离子水15.0～35.0份。
所述的磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液，其玻璃化温度Tg为30～50℃、分子量为12000～15000、粒径为120nm～200nm。
所述的磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液，基于申请的发明专利“一种耐盐雾的磷酸酯改性丙烯酸核壳乳液”中所述；按重量份计，其成分为：丙烯酸酯软硬单体30.0～50.0份、丙烯酸1.5～4.0份、长链烷基-丙烯酸酯磷酸双酯2.0～5.0份、中和剂1.0～3.0份、偶氮二异丁腈0.5～2.0份、乳化剂1.5～3.0份、去离子水40.0～60.0份。
其中，所述的丙烯酸酯硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯的中一种或几种的组合；所述的丙烯酸酯软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯的中一种或几种的组合；所述的丙烯酸酯软单体与丙烯酸酯硬单体的摩尔比为1:0.1～1。
所述的乳化剂为COPS-I、CO-436、OP-10中的至少一种。
所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的至少一种。
所述的引发剂为偶氮二异丁腈。
所述的磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液，其制备步骤如下：
a)、按配方重量份比称取丙烯酸软硬单体、50～60％乳化剂和去离子水，在50℃下高速分散30min，制备预乳化液；
b)、取20％左右的预乳化液、定量的长链烷基-丙烯酸酯磷酸双酯和部分偶氮二异丁腈混合，搅拌均匀，得磷酸双酯混合预乳化液；
c)、在带有温度计、回流冷凝管、搅拌器的反应釜中，加入10～20％预乳化液、部分偶氮二异丁腈和余下的乳化剂，升温到80～84℃反应制成种子乳液；
d)、当反应出现泛蓝光时，缓慢滴加混合的丙烯酸、剩余的预乳化液和剩余的偶氮二异丁腈，在1.5h～2.0h滴加完毕；然后滴加磷酸双酯混合预乳化液，在1.0h～1.5h滴加完毕，升温85～90℃，保温反应1h，降温至45℃以下，用中和剂调节pH值在7～8之间，过滤出料，得所述耐盐雾的磷酸酯改性丙烯酸核壳乳液。
所述的助溶剂为醇类溶剂、醇醚类溶剂中的至少一种。
所述的底材促进剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、硅氧烷聚醚共聚物、有机氟聚合物、炔二醇聚醚共聚物、硅烷偶联剂中的至少一种。
所述的助剂至少包括分散剂、消泡剂、流平剂、手感剂、消光剂、增稠防沉剂、pH调节剂中的至少两种以上。
所述的纳米功能材料为硅、锌、钛、锆、铝、锡、铟、铈、钨的纳米氧化物或石墨烯中的至少一种。
本发明制得的一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，具有优良的附着力、耐水性、耐酸碱性、耐老化性、耐盐雾性、抗闪锈性、防锈防腐性和自阻燃性。
具体实施方式
本发明结合以下实施例对磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料做进一步描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种长链烷基磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液A1，其制备方法按申请的发明专利“一种耐盐雾的磷酸酯改性丙烯酸核壳乳液”中所述。
实施例2
一种长链烷基磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液B1，其制备方法按申请的发明专利“一种耐盐雾的磷酸酯改性丙烯酸核壳乳液”中所述。
实施例3
一种长链烷基磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，按下述配方制备：
按重量份计，其配方组成为：磷酸酯改性丙烯酸酯核壳型乳液A1 65.0份、丙二醇3.0份、二丙二醇丁醚2.5份、分散剂0.5份、硅氧烷聚醚共聚物0.3份、纳米二氧化硅溶胶3.0份、硅烷流平剂0.3份、消泡剂0.2份、增稠防沉剂0.5份、pH调节剂0.2份、去离子水24.5份。
实施例4
一种长链烷基磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，按下述配方制备：
按重量份比，其配方组成为：磷酸酯改性丙烯酸酯核壳型乳液B1 60.0份、丙二醇3.0份、二丙二醇丁醚2.0份、纳米二氧化钛2.0份、分散剂0.4份、硅烷偶联剂1.0份、钛白浆12.0份、硅烷流平剂0.2份、消泡剂0.2份、增稠防沉剂0.3份、pH调节剂0.2份、去离子水18.7份。
对比例
一种PMA-200磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，按下述配方制备：
按重量份计，其配方组成为：PMA-200磷酸酯改性丙烯酸乳液65.0份、丙二醇3.0份、二丙二醇丁醚2.5份、分散剂0.5份、硅氧烷聚醚共聚物0.3份、纳米二氧化硅溶胶3.0份、硅烷流平剂0.3份、消泡剂0.2份、增稠防沉剂0.5份、pH调节剂0.2份、去离子水24.5份。
按照相关标准，对本发明的实施例与对比例进行对比，检测的性能指标如表1所示。
表1：磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料性能对比技术指标
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。
Claims (8)
1.一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，按重量份计，其组成为：磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液55.0～80.0份、助溶剂2.0～8.0份、底材促进剂0.2～1.5份、纳米功能材料1.0～6.0份、色浆0～15.0份、助剂0.5～6.0份、去离子水15.0～35.0份；
其中，所述的磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液，其玻璃化温度Tg为30～50℃、分子量为12000～15000、粒径为120nm～200nm；按重量份计，其组成为：丙烯酸酯软硬单体30.0～50.0份、丙烯酸1.5～4.0份、长链烷基-丙烯酸酯磷酸双酯2.0～5.0份、中和剂1.0～3.0份、偶氮二异丁腈0.5～2.0份、乳化剂1.5～3.0份、去离子水40.0～60.0份；
所述的磷酸酯改性丙烯酸酯核壳乳液，其制备步骤如下：
a)、按配方重量份比称取丙烯酸软硬单体、50～60％乳化剂和去离子水，在50℃下高速分散30min，制备预乳化液；
b)、取20％左右的预乳化液、定量的长链烷基-丙烯酸酯磷酸双酯和部分偶氮二异丁腈混合，搅拌均匀，得磷酸双酯混合预乳化液；
c)、在带有温度计、回流冷凝管、搅拌器的反应釜中，加入10～20％预乳化液、部分偶氮二异丁腈和余下的乳化剂，升温到80～84℃反应制成种子乳液；
d)、当反应出现泛蓝光时，缓慢滴加混合的丙烯酸、剩余的预乳化液和剩余的偶氮二异丁腈，在1.5h～2.0h滴加完毕；然后滴加磷酸双酯混合预乳化液，在1.0h～1.5h滴加完毕，升温85～90℃，保温反应1h，降温至45℃以下，用中和剂调节pH值在7～8之间，过滤出料，得所述的磷酸酯改性丙烯酸核壳乳液。
2.根据权利要求1所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的助溶剂为醇类溶剂、醇醚类溶剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的底材促进剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、硅氧烷聚醚共聚物、有机氟聚合物、炔二醇聚醚共聚物、硅烷偶联剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的助剂至少包括分散剂、消泡剂、流平剂、手感剂、消光剂、增稠防沉剂、pH调节剂中的至少两种以上。
5.根据权利要求1所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的纳米功能材料为硅、锌、钛、锆、铝、锡、铟、铈、钨的纳米氧化物或石墨烯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的丙烯酸酯硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯的中一种或几种的组合；所述的丙烯酸酯软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯的中一种或几种的组合；所述的丙烯酸酯软单体与丙烯酸酯硬单体的摩尔比为1:0.1～1。
7.根据权利要求1所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的乳化剂为COPS-I、CO-436、OP-10中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料，其特征在于，所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的至少一种。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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