專利名稱：用于水性金屬漆的合成乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料技術(shù)，尤其涉及一種用于水性金屬漆的合成乳液及其制備方法。
技術(shù)背景
金屬的腐蝕現(xiàn)象是十分普遍的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上每年生產(chǎn)的金屬材料約有三分之一因腐蝕而報(bào)廢。防止金屬腐蝕的最佳方法就是使用防銹性能優(yōu)良的防銹涂料對(duì)金屬進(jìn)行保護(hù)處理，延長(zhǎng)被腐蝕時(shí)間，從而延長(zhǎng)其使用壽命。目前，市場(chǎng)上使用的金屬防銹漆主要有醇酸油漆、硝基油漆及烤漆等溶劑型涂料，使用時(shí)不僅對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，而且對(duì)人體健康危害很大，同時(shí)在施工、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸中存在易燃、易爆等安全隱患。
為此人們開發(fā)出了一系列的水性金屬漆，水性金屬漆主要采用了以微皂核/殼乳液聚合、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合新工藝合成的水性樹脂，再經(jīng)適當(dāng)配方制漆而成，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，特別是TVOC指標(biāo)可為16g / L左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 200g / L，及歐共體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的50g / L0水性金屬漆正朝著綠色、節(jié)能、安全、經(jīng)濟(jì)高效的方向邁進(jìn)，向高性能及多功能化方向發(fā)展，水性金屬漆以其無毒環(huán)保、無氣味、可揮發(fā)物極少、不燃不爆的高安全性等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到市場(chǎng)的歡迎。
與溶劑型金屬漆相比，水性金屬漆雖有不少優(yōu)點(diǎn)，但也有一些發(fā)展的障礙。比如水性金屬漆性能上如附著力等機(jī)械性能低仍有不足?，F(xiàn)階段在使用性能上，大多數(shù)水性漆的漆膜硬度、耐水性、光澤度等物理性能與油性漆還有明顯差距，這主要是與目前產(chǎn)品大多以丙烯酸酯為主要成分有關(guān)。傳統(tǒng)丙烯酸酯乳液體系雖然環(huán)保，但漆膜的耐水性與光澤度難以協(xié)調(diào)。因?yàn)楦吖鉂啥刃枰┧狨ト橐侯w粒粒徑小而均勻，這需要乳化劑，尤其是離子型乳化劑的大量使用作為保障，但這恰恰導(dǎo)致耐水性下降。因此目前水性金屬漆存在附著力等機(jī)械性能低、耐水性不好、光澤度不高等缺點(diǎn)，不能達(dá)到市場(chǎng)的要求同時(shí)也不能普及， 而用于制備水性金屬漆的合成乳液在一定程度上決定了水性金屬漆的以上性能，現(xiàn)有技術(shù)中用于制備水性金屬漆的合成乳液性能較差，且價(jià)格較高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件不易控制，操作不方便。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)條件便于控制，操作方便，利用其制備的水性金屬漆機(jī)械性能高，耐水性好，光澤度高的用于水性金屬漆的合成乳液、和用于水性金屬漆的合成乳液制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是用于水性金屬漆的合成乳液，是由核單體和殼單體與助劑經(jīng)核殼乳液聚合制成，其中核單體甲基丙烯酸甲酯26 40重量份丙烯酸丁酯17 28重量份；殼單體叔碳酸乙烯酯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯酸丙烯酸羥乙酯10 20重量份24 32重量份 7 20重量份 3 5重量份I 3重量份。
而所述助劑為反應(yīng)性乳化劑質(zhì)量濃度為2. 5 %的過硫酸鉀水溶液多功能助劑NP-95 流平劑2020 去離子水16 24重量份 O. 2 O. 5重量份 O. 2 O. 4重量份 260 300重量份。3 6重量份
所述的反應(yīng)性乳化劑為反應(yīng)性乳化劑NRS-10和反應(yīng)型乳化劑M-20S中的至少一種。
用于水性金屬漆的合成乳液的制備方法，包括下列步驟步驟一、將26 40重量份甲基丙烯酸甲酯與17 28重量份丙烯酸丁酯混合得核單體；將10 20重量份叔碳酸乙烯酯、24 32重量份甲基丙烯酸甲酯、7 20重量份丙烯酸丁酯、3 5重量份丙烯酸與I 3重量份丙烯酸羥乙酯混合得殼單體；步驟二、將260 300重量份去離子水加入到反應(yīng)器中，加入3 6重量份反應(yīng)性乳化劑攪拌至完全溶解；取核單體總重量的1/2投入反應(yīng)器內(nèi)40±5°C下攪拌20±5分鐘，升溫至70±5°C，加入16 24重量份質(zhì)量濃度為2. 5%的過硫酸鉀水溶液總重量的1/4，升溫并控溫在80±5°C反應(yīng)O. 9 I. I小時(shí)；步驟三、控溫80±5°C在4. 5 5. 5小時(shí)內(nèi)先滴加剩余的核單體，再滴加殼單體，期間均勻滴加過硫酸鉀水溶液總重量的1/2 ;升溫至90±5°C加入剩余的過硫酸鉀水溶液并保溫O.9 I. I小時(shí)；步驟四、降溫至40±5°C加入O. 2 O. 5重量份的多功能助劑NP-95及O. 2 O. 4重量份的流平劑2020，攪拌20±5分鐘調(diào)節(jié)PH值及流平性，即得用于水性金屬漆的合成乳液。
所述的反應(yīng)性乳化劑為反應(yīng)性乳化劑NRS-10和反應(yīng)型乳化劑M-20S中的至少一種。
本發(fā)明所用的原料均為市售原料。
反應(yīng)性乳化劑為帶有反應(yīng)性雙鍵及離子基團(tuán)的表面活性劑，本發(fā)明在合成膠乳聚合物中使用時(shí)，它能與丙烯酸酯類不飽和單體進(jìn)行共聚，而其離子基團(tuán)又作為表面活性劑參與形成膠束并乳化單體，該作用機(jī)理致使它表現(xiàn)出以下特殊的性能(I)賦予乳液優(yōu)秀的穩(wěn)定性，不僅表現(xiàn)在乳液涂膜具有良好的耐水性能上，而且對(duì)于后續(xù)深加工的產(chǎn)品同樣賦予良好的穩(wěn)定性；(2)能使聚合物顆粒尺寸減小，這不僅提高了涂層的成膜能力，而且改善了光澤度和流變性；(3)反應(yīng)性乳化劑用量越大效果越好。同時(shí)本發(fā)明殼單體中使用的叔碳酸乙烯酯中，α碳原子上具有豐富的烷基，形成了極大的空間位阻效應(yīng)和屏蔽作用， 不但對(duì)自身而且對(duì)周圍的基團(tuán)也起到保護(hù)的作用；同時(shí)由于烷基的非極性使得叔碳酸乙烯酯分子極性小，具有極強(qiáng)的疏水性。其均聚物或與其他單體的共聚物具有優(yōu)良的耐候性、 耐堿性、耐水性。從而導(dǎo)致本合成乳液所形成的涂膜具有極好的耐水性和高光澤，其自然成膜后耐水性合格(按GB/T9755-2001 “合成樹脂乳液外墻涂料”測(cè)定);光澤度可大于80 (按 GB/T 9754-2007 “色漆和清漆不含金屬顏料的色漆漆膜的20°、60°和85°鏡面光澤的測(cè)定”測(cè)定；采用WGG60光澤度儀)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在下面的詳細(xì)描述中，只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
實(shí)施例一用于水性金屬漆的合成乳液，由核單體和殼單體與助劑經(jīng)核殼乳液聚合制成，其中
上述用于水性金屬漆的合成乳液的制備方法，包括下列步驟步驟一、將40重量份甲基丙烯酸甲酯與17重量份丙烯酸丁酯混合得核單體；將20重量份叔碳酸乙烯酯、27重量份甲基丙烯酸甲酯、7重量份丙烯酸丁酯、3重量份丙烯酸與3重量份丙烯酸羥乙酯混合得殼單體；步驟二、將300重量份去離子水加入到反應(yīng)器中，加入3重量份反應(yīng)性乳化劑NRS-10 攪拌至完全溶解；取核單體總重量的1/2投入反應(yīng)器內(nèi)40°C下攪拌20分鐘，升溫至70°C加入16重量份質(zhì)量濃度為2. 5%的過硫酸鉀水溶液的1/4，升溫并控溫在80°C反應(yīng)I小時(shí)； 步驟三、控溫80°C在5小時(shí)內(nèi)先滴加剩余的核單體，再滴加殼單體，期間均勻滴加過硫酸鉀水溶液總重量的1/2 ;升溫至90°C加入剩余的過硫酸鉀水溶液并保溫I小時(shí)；步驟四、降溫至40°C加入O. 5重量份的多功能助劑NP-95及O. 4重量份的流平劑2020， 攪拌20分鐘調(diào)節(jié)PH值及流平性，即得用于水性金屬漆的合成乳液。
制得的用于水性金屬漆的合成乳液自然成膜后耐水性合格(按GB/T9755-2001 “合成樹脂乳液外墻涂料”測(cè)定)，光澤度為81。
實(shí)施例二核單體甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯殼單體叔碳酸乙烯酯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯酸丙烯酸羥乙酯反應(yīng)性乳化劑NRS-10質(zhì)量濃度為2. 5 %的過硫酸鉀水溶液多功能助劑NP-95流平劑2020去離子水20重量份 27重量份 7重量份 3重量份 3重量份 3重量份 16重量份 O. 5重量份 O. 4重量份 300重量份。40重量份 17重量份用于水性金屬漆的合成乳液，是由核單體和殼單體與助劑經(jīng)核殼乳液聚合制成，其
上述用于水性金屬漆的合成乳液的制備方法，包括下列步驟步驟一、將26重量份甲基丙烯酸甲酯與28重量份丙烯酸丁酯混合得核單體；將10重量份叔碳酸乙烯酯、24重量份甲基丙烯酸甲酯、20重量份丙烯酸丁酯、5重量份丙烯酸與I 重量份丙烯酸羥乙酯混合得殼單體；步驟二、將260重量份去離子水加入到反應(yīng)器中，加入6重量份反應(yīng)型乳化劑M-20S 攪拌至完全溶解；取核單體總重量的1/2投入反應(yīng)器內(nèi)40°C下攪拌20分鐘，升溫至70°C加入24重量份質(zhì)量濃度為2. 5%的過硫酸鉀水溶液總重量的1/4，升溫并控溫在80°C反應(yīng)I 小時(shí)；步驟三、控溫80°C在5小時(shí)內(nèi)先滴加剩余的核單體，再滴加殼單體，期間均勻滴加過硫酸鉀水溶液總重量的1/2 ;升溫至90°C加入剩余的過硫酸鉀水溶液并保溫I小時(shí)；步驟四、降溫至40°C加入O. 2重量份的多功能助劑NP-95及O. 2重量份的流平劑2020， 攪拌20分鐘，即得用于水性金屬漆的合成乳液。
制得的用于水性金屬漆的合成乳液自然成膜后耐水性合格(按GB/T9755-2001 “合成樹脂乳液外墻涂料”測(cè)定；采用WGG60光澤度儀)，光澤度為85。
實(shí)施例三用于水性金屬漆的合成乳液，由核單體和殼單體與助劑經(jīng)核殼乳液聚合制成，其中核單體甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯殼單體叔碳酸乙烯酯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯酸丙烯酸羥乙酯反應(yīng)型乳化劑M-20S質(zhì)量濃度為2. 5 %的過硫酸鉀水溶液多功能助劑NP-95流平劑2020去離子水10重量份 24重量份 20重量份 5重量份 I重量份；6重量份 24重量份 O. 2重量份 O. 2重量份 260重量份。26重量份 28重量份核單體甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯殼單體叔碳酸乙烯酯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯33重量份 23重量份；12重量份 32重量份 10重量份丙烯酸丙烯酸羥乙酯反應(yīng)性乳化劑NRS-10反應(yīng)性乳化劑M-20S質(zhì)量濃度為2. 5 %的過硫酸鉀水溶液多功能助劑NP-95流平劑2020去離子水4重量份 2重量份2重量份 2重量份 20重量份 O. 3重量份 O. 3重量份 280重量份。
上述用于水性金屬漆的合成乳液的制備方法，包括下列步驟步驟一、將33重量份甲基丙烯酸甲酯與23重量份丙烯酸丁酯混合得核單體；將12重量份叔碳酸乙烯酯、32重量份甲基丙烯酸甲酯、10重量份丙烯酸丁酯、4重量份丙烯酸與2 重量份丙烯酸羥乙酯混合得殼單體；步驟二、將280重量份去離子水加入到反應(yīng)器中，加入2重量份反應(yīng)性乳化劑NRS-10 和2重量份反應(yīng)性乳化劑M-20S攪拌至完全溶解；取核單體總重量的1/2投入反應(yīng)器內(nèi) 40°C下攪拌20分鐘，升溫至70°C，加入20重量份質(zhì)量濃度為2. 5%的過硫酸鉀水溶液總重量的1/4，升溫并控溫在80°C反應(yīng)I小時(shí)；步驟三、控溫80°C在5小時(shí)內(nèi)先滴加剩余的核單體，再滴加殼單體，期間均勻滴加過硫酸鉀水溶液總重量的1/2 ;升溫至90°C加入剩余的過硫酸鉀水溶液并保溫I小時(shí)；步驟四、降溫至40°C加入O. 3重量份的多功能助劑NP-95及O. 3重量份的流平劑2020， 攪拌20分鐘調(diào)節(jié)PH值及流平性，即得用于水性金屬漆的合成乳液。
制得的用于水性金屬漆的合成乳液自然成膜后耐水性合格(按GB/T9755-2001 “合成樹脂乳液外墻涂料”測(cè)定；采用WGG60光澤度儀)，光澤度為82。
本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中，所用化工料均為本領(lǐng)域生產(chǎn)中所用之料，均可從市場(chǎng)中得到，且對(duì)于生產(chǎn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生影響；在各工序中用到的設(shè)備，均采用當(dāng)前生產(chǎn)中所用的常規(guī)設(shè)備，并無特別之處。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.用于水性金屬漆的合成乳液，其特征在于是由核單體和殼單體與助劑經(jīng)核殼乳液聚合制成，其中核單體甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯殼單體叔碳酸乙烯酯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯酸丙烯酸羥乙酯26 40重量份 17 28重量份；10 20重量份24 32重量份 7 20重量份 3 5重量份I 3重量份。
2.如權(quán)利要求I所述的用于水性金屬漆的合成乳液，其特征在于所述助劑為
3.如權(quán)利要求2所述的用于水性金屬漆的合成乳液，其特征在于所述的反應(yīng)性乳化劑為反應(yīng)性乳化劑NRS-10和反應(yīng)型乳化劑M-20S中的至少一種。
4.如權(quán)利要求3所述的用于水性金屬漆的合成乳液的制備方法，包括下列步驟步驟一、將26 40重量份甲基丙烯酸甲酯與17 28重量份丙烯酸丁酯混合得核單體；將10 20重量份叔碳酸乙烯酯、24 32重量份甲基丙烯酸甲酯、7 20重量份丙烯酸丁酯、3 5重量份丙烯酸與I 3重量份丙烯酸羥乙酯混合得殼單體；步驟二、將260 300重量份去離子水加入到反應(yīng)器中，加入3 6重量份反應(yīng)性乳化劑攪拌至完全溶解；取核單體總重量的1/2投入反應(yīng)器內(nèi)40±5°C下攪拌20±5分鐘，升溫至70±5°C，加入16 24重量份質(zhì)量濃度為2. 5%的過硫酸鉀水溶液總重量的1/4，升溫并控溫在80±5°C反應(yīng)O. 9 I. I小時(shí)；步驟三、控溫80±5°C在4. 5 5. 5小時(shí)內(nèi)先滴加剩余的核單體，再滴加殼單體，期間均勻滴加過硫酸鉀水溶液總重量的1/2 ;升溫至90±5°C加入剩余的過硫酸鉀水溶液并保溫 O. 9 I. I小時(shí)；步驟四、降溫至40±5°C加入O. 2 O. 5重量份的多功能助劑NP-95及O. 2 O. 4重量份的流平劑2020，攪拌20±5分鐘，即得用于水性金屬漆的合成乳液。
5.如權(quán)利要求4所述的用于水性金屬漆的合成乳液的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)性乳化劑為反應(yīng)性乳化劑NRS-10和反應(yīng)型乳化劑M-20S中的至少一種。反應(yīng)性乳化劑質(zhì)量濃度為2. 5 %的過硫酸鉀水溶液多功能助劑NP-95 流平劑2020 去離子水16 24重量份 O. 2 O. 5重量份 O. 2 O. 4重量份 260 300重量份。3 6重量份
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水性金屬漆的合成乳液及其制備方法，為由叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、反應(yīng)性乳化劑、過硫酸鉀水溶液、多功能助劑NP-95、流平劑2020及去離子水經(jīng)核/殼乳液聚合而成。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)條件便于控制，操作方便，利用其制備的水性金屬漆機(jī)械性能高，耐水性好，光澤度高。
文檔編號(hào)C08F220/18GK102936312SQ20121039686
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者吳蓁, 張立亭, 袁寶忠 申請(qǐng)人:青州市天源化工有限公司