專利名稱：水性快干外交聯功能涂料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及涂料及其制備方法，屬于化工領域，是一種水性快干外交聯功能涂料及其制備方法。
背景技術：
21世紀是中國經濟迅速發展的時期，也是資源短缺和環保面臨巨大挑戰的關鍵時期，綠色和環保是當今涂料工業發展的主要方向。傳統的溶劑性涂料含有大量有毒有害溶齊U，會造成嚴重的環境污染，危害人體健康，且浪費資源，使用越來越受到限制，可室溫固化的水性涂料的應用越來越廣泛。我國水性涂料的2012年用量預計在1100萬噸以上，并以每年15%的速度增長，但多以建筑乳膠漆為主，用于木器、橋梁、金屬等領域使用的高性能水性環保涂料品種還很少。但從目前的技術上講，水性涂料(包括水性聚氨酯涂料)還有不少問題，如常溫自交聯性差，一是干燥速度太慢，硬度差。常溫下很多天內達不到最終硬度，無法滿足工業化高品質、高效率涂裝的要求，用戶所要求的高硬度和高豐滿度難以實現；二是耐熱和耐溶劑性不足。由于水性涂料多為單組份體系，涂料中親水單體較多，涂膜交聯密度低，硬度小，受熱易返粘，耐熱、耐溶劑性較差。
發明內容
為解決現有技術中水性涂料存在的干燥速度太慢、硬度差以及耐熱和耐溶劑性的不足等問題，本發明提出一種水性快干外交聯功能涂料及其制備方法。本發明的目的在于提供一種水性快干外交聯功能涂料。本發明的目的在于提供一種`水性快干外交聯功能涂料的制備方法。本發明的水性快干外交聯功能涂料以重量分數計，其原料組份和質量百分比為
彈性核殼乳液60 80
pH調節劑I 2
外交聯固化劑8 20
緩蝕劑I 4 成膜助劑I 3加去離子水至100%。所述的彈性核殼乳液的組份和重量百分比是酸類單體I 4 丙烯酸酯類單體30 40 乙烯類單體5 15 功能單體I 20 引發劑0.5 2 乳化劑I 5 成膜助劑I 6加去離子水至100%。所述的彈性核殼乳液中含有羧基、羥基和環氧基等與外交聯固化劑起反應的活性基團，與外交聯固化劑之間形成接枝、互穿網絡，降低最低成膜溫度，提高涂層的交聯密度，使涂層具有快干、耐磨、耐高低溫、耐腐蝕和耐溶劑特性，涂膜硬度、附著力和耐老化特性也大為提聞。所述的酸類單體為不飽和脂肪酸、(甲基)丙烯酸、衣康酸、鄰苯二甲酸中的一種或兩種，優選為甲基丙烯酸和衣康酸。所述的丙烯酸酯類單體為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯中三種或多種組合。乙烯類單體為苯乙烯、二甲基苯乙烯中的一種。功能單體為(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、雙丙酮丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯`、丙烯腈和甲基丙烯酸二烯丙基醚中的一種或兩種，優選為丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸縮水甘油酯和雙丙酮丙烯酰胺。弓I發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、叔丁基過氧化氫、過氧化苯甲酰和鏈轉移劑硫醇中的一種或兩種，優選為過硫酸鉀、過硫酸銨。乳化劑為烯丙氧基羥丙磺酸鈉，烷基酰胺乙烯磺酸鈉，烷基二苯醚二磺酸鈉、十二燒基橫酸納，十~■燒基硫酸納、燒基酌■聚氧乙稀釀中的一種或幾種。成膜助劑為醇酯-12。外交聯固化劑為水分散性單氰胺，N-丙啶，硅烷偶聯劑、聚酰胺環氧氯丙烷中的一種或兩種。本發明所述的緩蝕劑為多聚磷酸銨或羥基乙叉二膦酸中的一種；所述的PH調節劑為AMP-95，三乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、氨水中的一種或兩種，優選為AMP-95和氨水。一種水性快干外交聯功能涂料的制備方法，步驟如下(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中同時加入一定量的酸類單體、丙烯酸酯類單體、乙烯類單體、功能單體、去離子水和引發劑得到預乳液(包括核乳液和殼乳液)。(2)取部分核預乳液加入反應釜，加熱到80 85°C，待乳液變藍并出現回流后，開始滴加余下的預乳液(包括核乳液和殼乳液)，2 3小時滴完，繼續反應2小時以上，使單體轉化率達99. 9%后，降溫至50°C。(3)然后滴加pH調節劑，使體系的pH值為8左右，加入適量的成膜助劑、緩蝕劑。涂料使用前加入計量的外交聯固化劑，制得水性快干外交聯功能涂料。本發明的有益效果通過該方法制得的水性快干外交聯功能涂料可常溫固化，不僅具有溶劑型涂料的優點，如涂膜快干、收縮性小、耐老化等優點。該涂料的突出優點在于其揮發性有機化合物含量低、附著力強、硬度高、耐化學品性能好，節省能源、無空氣污染，符合環保要求；在運輸、儲存和使用過程中氣味小，安全性大為提高；該涂料施工性能好，施工工具可用水直接清洗，降低施工成本；該涂料可在室溫下固化，也可低溫烘烤，固化速度快，有很高的交聯密度，其硬度、耐溫、耐水和耐磨性能是普通水性涂料無法比擬的。
具體實施例方式實施例1水性快干外交聯功能涂料的組成按質量百分比為
彈性核殼乳液60
三乙醇胺2
聚酰胺環氧氯丙烷8
多聚磷酸銨I
醇酯-12I加去離子水至100%。所述的彈性核殼乳液的組成按質量百分比為
不飽和脂肪酸2
(甲基)丙烯酸甲酯/ (甲基)丙烯酸乙酯/ (甲基)丙烯酸丁酯 35 苯乙稀8
(甲基)丙烯酰胺10
硫酸鉀I
烷基酰胺乙烯磺酸鈉3
醇酯-123加去離子水至100%。 制備方法(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入不飽和脂肪酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、苯乙烯、(甲基)丙烯酰胺、去離子水和硫酸鉀得到預乳液(包括核乳液和殼乳液)。(2)取20%的核預乳液加入反應釜，加熱到80 85°C，待乳液變藍并出現回流后，開始滴加余下的預乳液，2 3小時滴完，繼續反應2小時以上，使單體轉化率達99. 9%后，降溫至50°C。(3)滴加AMP-95，使體系的pH值為8左右，加入適量的醇酯_12、聚酰胺環氧氯丙烷和烷基酰胺乙烯磺酸鈉，再加入一定量的多聚磷酸銨，制得水性快干外交聯功能涂料。實施例2水性快干外交聯功能涂料的組成按質量百分比為
彈性核殼乳液72
三乙胺2
N-丙啶15
羥基乙叉二膦酸3
芐醇2加去離子水至100%。所述的彈性核殼乳液的組成按質量百分比為
(甲基)丙烯酸/衣康酸I
(甲基)丙烯酸丁酯/ (甲基)丙烯酸乙酯/ (甲基)丙烯酸-2-乙基己 酯30
二甲基苯乙稀5
(甲基)丙烯酸縮水甘油酯I
過硫酸銨0. 5
烷基二苯醚二磺酸鈉I
芐醇3加去離子水至100%。制備方法(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入(甲基)丙烯酸、衣康酸單體、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、二甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、去離子水和過硫酸銨得到預乳液(包括核乳液和殼乳液)。(2)取15%核預乳液加入反應釜，加熱到80 85°C，待乳液變藍并出現回流后，開始滴加余下的預乳液，2 3小時滴完，繼續反應2小時以上，使單體轉化率達99. 9%后，降溫至50°C。(3)然后滴加三乙胺，使體系的pH值為8左右，加入芐醇、烷基二苯醚二磺酸鈉和羥基乙叉二膦酸，涂料使用前加入N-丙啶，制得水性快干外交聯功能涂料。實施例3水性快干外交聯功能涂料的組成按質量百分比為彈性核殼乳液80
氨水3
聚酰胺環氧氯丙烷/硅烷偶聯劑20
多聚磷酸銨3
醇酯-123加去離子水至100%。所述的彈性核殼乳液的組成按質量百分比為
鄰苯二甲酸4
(甲基)丙烯酸甲酯/ (甲基)丙烯酸乙酯/ (甲基)丙烯酸丁酯 40 二甲基苯乙烯15
雙丙酮丙烯酰胺/丙烯腈20
過硫酸銨/叔丁基過氧化氫0. 6
十二烷基磺酸鈉/十二烷基硫酸鈉3
醇酯-126加去離子水至100%。制備方法(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入鄰苯二甲酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、二甲基苯乙烯、雙丙酮丙烯酰胺、丙烯腈、去離子水和過硫酸銨、叔丁基過氧化氫得到預乳液(包括核乳液和殼乳液)。(2)取20%的核預乳液加入反應釜，加熱到80 85°C，待乳液變藍并出現回流后，開始滴加余下的預乳液，2 3小時滴完，繼續反應2小時以上，使單體轉化率達99. 9%后，降溫至50°C。(3)然后滴加氨水，使體系的pH值為8左右，加入醇酯-12、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和多聚磷酸銨，使用前加入聚酰胺環氧氯丙烷和硅烷偶聯劑混合均勻，制得水性快干外交聯功能涂料。本發明所述的水性快干外交聯功能涂料的測試結果如表1:表I水性快干外交聯功能涂料的性能指標
權利要求
1.一種水性快干外交聯功能涂料，其特征在于組份和重量百分比是彈性核殼乳液60 80pH調節劑I 2外交聯固化劑8 20緩蝕劑I 4成膜助劑I 3 加去離子水至100%。
2.根據權利要求1所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的彈性核殼乳液的組份和重量百分比是酸類單體I 4丙烯酸酯類單體30 40乙烯類單體5 15功能單體I 20引發劑0.5 I乳化劑I 5成膜助劑I 6 加去離子水至100%。
3.根據權利要求2所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的酸類單體為不飽和脂肪酸、(甲基)丙烯酸、衣康酸、鄰苯二甲酸中的一種或兩種。
4.根據權利要求2所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的丙烯酸酯類單體為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯中的三種或多種組合。
5.根據權利要求2所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的乙烯類單體為苯乙烯、二甲基苯乙烯中的一種。
6.根據權利要求2所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的功能單體為(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、雙丙酮丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、丙烯腈和甲基丙烯酸二烯丙基醚中的一種或兩種。
7.根據權利要求2所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、叔丁基過氧化氫、過氧化苯甲酰和鏈轉移劑硫醇中的一種或兩種。
8.根據權利要求2所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的乳化劑為烯丙氧基羥丙磺酸鈉、烷基酰胺乙烯磺酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一種。
9.根據權利要求1所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的彈性核殼乳液中含有羧基、羥基等活性基團。
10.根據權利要求1所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的外交聯固化劑為水分散性單氰胺，N-丙啶，硅烷偶聯劑、聚酰胺環氧氯丙烷中的一種或兩種。
11.根據權利要求1或2所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的成膜助劑為醇酯-12或芐醇中的一種。
12.根據權利要求1所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的pH調節劑為AMP-95，三乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺和氨水中的一種或兩種。
13.根據權利要求1所述的水性快干外交聯功能涂料，其特征在于所述的緩蝕劑為多聚磷酸銨或羥基乙叉二膦酸中的一種。
14.一種水性快干外交聯功能涂料的制備方法，其特征在于在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入一定量的酸類單體、丙烯酸酯類單體、乙烯類單體、功能單體、去離子水和引發劑得到預乳液(包括核乳液和殼乳液)，取部分核預乳液加入反應釜，加熱到80 85°C，待乳液變藍并出現回流后，開始滴加余下的預乳液，2 3小時滴完，繼續反應2小時以上，使單體轉化率達99. 9%后，降溫至50°C，然后滴加pH調節劑，使體系的PH值為8左右，依次加入適量的成膜助劑、緩蝕劑和乳化劑等，使用前加入外交聯固化劑，制得水性快干外交聯功能涂料。
全文摘要
本發明是一種水性快干外交聯功能涂料及其制備方法，在反應釜中加入一定量的酸類單體、丙烯酸酯類單體、乙烯類單體、功能單體、引發劑去和離子水得到預乳液(包括核乳液和殼乳液)，取部分核預乳液加入反應釜加熱，待乳液變藍并出現回流后開始滴加余下的預乳液，降溫至50℃，然后滴加pH調節劑，使體系的pH值為8左右，依次加入適量的成膜助劑、乳化劑和外交聯固化劑，根據需要可加入一定量的緩蝕劑，制得水性快干外交聯功能涂料。本發明涂料的突出優點在于其揮發性有機化合物含量低，附著力強、硬度高、耐化學品性能好，節省能源、無空氣污染。
文檔編號C09D7/12GK103059681SQ20121034748
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月8日 優先權日2012年9月8日
發明者孫道興, 張峰, 王勇, 高禎瑞 申請人:青島科技大學