一种基于丙烯酸树脂的低VOC、高固含量水性漆及其制备工艺转让专利
申请号 : CN202011571516.3
文献号 : CN112812647B
文献日 : 2022-04-05
发明人 : 王庆军 , 闫士钢 , 王桂霞 , 孙文俊 , 李丽 , 段洪东 , 赵玉敏
申请人 : 山东齐鲁漆业有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于丙烯酸树脂的低VOC、高固含量水性漆,其特征在于:按重量份数计,由以下重量份的原料制成,42‑50份改性丙烯酸树脂乳液,1‑9份成膜助剂,20‑50份颜填料;
所述的改性丙烯酸树脂乳液按重量份数计,由以下重量份的原料制成,40‑100份超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物,0.2‑0.3份功能化碳化硅和10‑80份去离子水;
所述的超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物,按重量份数计,由以下重量份的原料制成,10‑
30份丙烯酸功能单体、40‑100份丙烯酸非功能单体、0.2‑1份引发剂;
所述的丙烯酸功能单体按重量份数计,由以下重量份的原料制成,10‑15份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯,10‑20份超支化聚氨酯丙烯酸酯;
所述的非功能单体选自10‑50份甲基丙烯酸甲酯、10‑20份丙烯酸丁酯、20‑40份甲基丙烯酸羟乙酯、20‑50份丙烯酸羟乙酯中的一种或几种;
所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵;
所述的超支化聚氨酯丙烯酸酯,按重量份数计,由以下重量份的原料制成,20‑100份二异氰酸酯、10‑50份低聚物多元醇、20‑50份丙烯酸羟丙酯、0.1‑1份催化剂、1‑20份超支化聚酯、0.1‑1份阻聚剂、5‑20份酸酐、1‑5份中和剂;
所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯;
所述的低聚物多元醇为羟基聚丙二醇;
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡;
所述的超支化聚酯,是 Perstorp 公司生产的 Boltorn型以丙烯酸酯为核的超支化聚多元醇,羟基官能度为 6‑64,数均分子量 2100 ‑ 5100;
所述的阻聚剂为对苯二酚;
所述的酸酐为全氟丙酸酐;
所述中和剂为三乙胺;
所述的超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法,包括如下步骤:(1)在装有冷凝管、温度计、搅拌器的四口烧瓶中加入二异氰酸酯、丙烯酸羟丙酯、催化剂、阻聚剂,25℃搅拌2h,升温至50℃,继续反应2‑5h,用二正丁胺法滴定异氰酸酯基团含量,当‑NCO基团含量达到理论终点时,得到中间产物;
(2)在中间产物中加入低聚物多元醇,于70℃搅拌反应1‑3h,降温至50℃,加入超支化聚酯的丙酮溶液,于50℃反应2‑4h,二氧六环为溶剂加入酸酐升温100℃反应2‑5h,减压除溶剂,降温至40℃加中和剂中和成盐,得到超支化聚氨酯丙烯酸酯;
所述的功能化碳化硅按重量份数计,由以下重量份的原料制成, 80‑150份蒸馏水、5‑
30份乙醇、10份碳化硅、0 .5‑5份氨基硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的水性漆,其特征在于:所述氨基硅烷偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷或γ‑氨丙基三甲氧基硅烷。
3.制备如权利要求1所述水性漆的方法,其特征在于:取配方量的改性丙烯酸树脂乳液、成膜助剂、颜填料,高速搅拌、研磨2‑4h后,得到水性漆。
4.根据权利要求3所述水性漆的制备方法,其特征在于:所述改性丙烯酸树脂乳液的制备方法,包括如下步骤:
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的四口烧瓶中加入超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物、功能化碳化硅水分散体、去离子水,搅拌均匀,使用氨水调节pH至9.0‑10.0,过滤,即可获得改性丙烯酸树脂乳液。
5.根据权利要求4所述水性漆的制备方法,其特征在于:所述的超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物的制备方法,包括如下步骤:
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的四口烧瓶中加入丙烯酸功能单体以及非功能单体混合物,将引发剂水溶液加入反应器中,进行搅拌聚合,随后升温至90‑95℃进行保温后冷却,加入氨水调整体系pH值为8 .0‑9 .0,冷却、过滤,即可获得超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物;
其中所述的丙烯酸功能单体按重量份数计,由以下重量份的原料制成,10‑15份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯,10‑20份超支化聚氨酯丙烯酸酯。
6.根据权利要求4所述水性漆的制备方法,其特征在于:所述的功能化碳化硅水分散体的制备方法,包括如下步骤:
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的四口烧瓶中加入配方量的蒸馏水、乙醇、碳化硅,高速搅拌,将氨基硅烷偶联剂使用乙醇进行稀释,再缓慢加入烧瓶中,使用稀盐酸调节体系pH至
3‑4,搅拌反应2‑4h,使用薄膜蒸发装置蒸馏、回收乙醇,加入氨水调节体系pH值至9.0‑
10.0,继续搅拌1h,即可获得氨基功能化碳化硅水分散体。
说明书 :
一种基于丙烯酸树脂的低VOC、高固含量水性漆及其制备工艺
技术领域
背景技术
装饰等领域。目前广泛使用的丙烯酸树脂的固含量一般都不高,这会导致涂料的施工性能
变差,涂膜丰满度不理想,而树脂中大量有机溶剂的使用还会对环境造成危害,这些问题急
需解决。
发明内容
降低粘度、提高固含量且VOC相对较低的前提下,其在附着力、耐酸碱性等方面仍保持优异
的性能。
甲基丙烯酸甲酯、10‑20份丙烯酸丁酯、20‑40份甲基丙烯酸羟乙酯、20‑50份丙烯酸羟乙酯
中的一种或几种;所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵;
氧基硅烷或γ‑氨丙基三甲氧基硅烷或N‑θ(氨乙基)‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷,优选γ‑氨
丙基三乙氧基硅烷;
化聚酯、0.1‑1份阻聚剂、5‑20份酸酐、1‑5份中和剂;
平剂;所述润湿剂为TEGO 245润湿分散剂、TEGO 250润湿分散剂、TEGO 260润湿分散剂、
BYK‑194润湿分散剂中至少一种,优选为TEGO 250润湿分散剂;所述防沉剂为防沉剂
BYK410;所述消泡剂为消泡剂BYK028;所述增稠剂为TEGO ViscoPlus 3030增稠剂;所述的
成膜助剂按质量份数计算包括0.5‑0.8份BYK‑375流平剂、0.5‑0.8份TEGO 250润湿分散剂、
0.3‑0.8份BYK410防沉剂、0.5‑0.8份BYK028消泡剂、0.2‑0.4份TEGO ViscoPlus 3030增稠
剂;所述的颜填料包括按重量份数计的10‑20份超细硅酸铝石英粉,10‑15份钛白粉,10‑15
份硫酸钙,5‑10份滑石粉。
改性丙烯酸树脂乳液。
冷却,加入氨水调整体系pH值为8.0‑9.0,冷却、过滤,即可获得超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚
物。
含量,当‑NCO基团含量达到理论终点时,得到中间产物;
压除溶剂,降温至40℃加中和剂中和成盐,得到超支化聚氨酯丙烯酸酯。
pH至3‑4,搅拌反应2‑4h。使用薄膜蒸发装置蒸馏、回收乙醇,加入氨水调节体系pH值至9.0‑
10.0,继续搅拌1h,即可获得氨基功能化碳化硅水分散体。
的前提下,其在附着力、耐酸碱性等方面仍保持优异的性能。
具体实施方式
续反应5h,用二正丁胺法滴定异氰酸酯基团含量,当‑NCO基团含量达到理论终点时,得到中
间产物;
温至100℃反应5h,减压除溶剂,降温至40℃加3份三乙胺中和成盐,得到超支化聚氨酯丙烯
酸酯;
烯酸羟乙酯、30份丙烯酸羟乙酯;将0.2份过硫酸铵水溶液加入反应器中,进行搅拌聚合,随
后升温至90℃进行保温后冷却,加入氨水调整体系pH值为8.0‑9.0,冷却、过滤,即可获得超
支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物;
释,再缓慢加入烧瓶中,使用稀盐酸调节体系pH至3‑4,搅拌反应4h,使用薄膜蒸发装置蒸
馏、回收乙醇,加入氨水调节体系pH值至9.0‑10.0,继续搅拌1h,即可获得氨基功能化碳化
硅水分散体;
10.0,过滤,即可获得改性丙烯酸树脂乳液;
超细硅酸铝石英粉,15份钛白粉,10份硫酸钙,5份滑石粉,高速搅拌、研磨4h后,得到水性
漆。
50℃,继续反应5h,用二正丁胺法滴定异氰酸酯基团含量,当‑NCO基团含量达到理论终点
时,得到中间产物;
温至100℃反应5h,减压除溶剂,降温至40℃加1份二甲基乙醇胺中和成盐,得到超支化聚氨
酯丙烯酸酯;
烯酸羟乙酯、20份丙烯酸羟乙酯;将0.5份过硫酸钾水溶液加入反应器中,进行搅拌聚合,随
后升温至90℃进行保温后冷却,加入氨水调整体系pH值为8.0‑9.0,冷却、过滤,即可获得超
支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物;
释,再缓慢加入烧瓶中,使用稀盐酸调节体系pH至3‑4,搅拌反应4h,使用薄膜蒸发装置蒸
馏、回收乙醇,加入氨水调节体系pH值至9.0‑10.0,继续搅拌1h,即可获得氨基功能化碳化
硅水分散体;
10.0,过滤,即可获得改性丙烯酸树脂乳液;
超细硅酸铝石英粉,15份钛白粉,10份硫酸钙,5份滑石粉,高速搅拌、研磨4h后,得到水性
漆。
续反应5h,用二正丁胺法滴定异氰酸酯基团含量,当‑NCO基团含量达到理论终点时,得到中
间产物;
酐升温至100℃反应5h,减压除溶剂,降温至40℃加5份三乙醇胺中和成盐,得到超支化聚氨
酯丙烯酸酯;
烯酸羟乙酯、50份丙烯酸羟乙酯;将1份过硫酸铵水溶液加入反应器中,进行搅拌聚合,随后
升温至90℃进行保温后冷却,加入氨水调整体系pH值为8.0‑9.0,冷却、过滤,即可获得超支
化聚氨酯丙烯酸酯共聚物;
份乙醇进行稀释,再缓慢加入烧瓶中,使用稀盐酸调节体系pH至3‑4,搅拌反应4h,使用薄膜
蒸发装置蒸馏、回收乙醇,加入氨水调节体系pH值至9.0‑10.0,继续搅拌1h,即可获得氨基
功能化碳化硅水分散体;
10.0,过滤,即可获得改性丙烯酸树脂乳液;
剂、20份超细硅酸铝石英粉,15份钛白粉,10份硫酸钙,5份滑石粉,高速搅拌、研磨4h后,得
到水性漆。
50℃,继续反应5h,用二正丁胺法滴定异氰酸酯基团含量,当‑NCO基团含量达到理论终点
时,得到中间产物;
升温至100℃反应5h,减压除溶剂,降温至40℃加4份二乙醇胺中和成盐,得到超支化聚氨酯
丙烯酸酯;
烯酸羟乙酯、40份丙烯酸羟乙酯;将0.8份过硫酸钾水溶液加入反应器中,进行搅拌聚合,随
后升温至90℃进行保温后冷却,加入氨水调整体系pH值为8.0‑9.0,冷却、过滤,即可获得超
支化聚氨酯丙烯酸酯共聚物;
再缓慢加入烧瓶中,使用稀盐酸调节体系pH至3‑4,搅拌反应4h,使用薄膜蒸发装置蒸馏、回
收乙醇,加入氨水调节体系pH值至9.0‑10.0,继续搅拌1h,即可获得氨基功能化碳化硅水分
散体;
10.0,过滤,即可获得改性丙烯酸树脂乳液;
超细硅酸铝石英粉,15份钛白粉,10份硫酸钙,5份滑石粉,高速搅拌、研磨4h后,得到水性
漆。
方面保持优异的性能。