本發(fā)明屬于水性漆技術領域，具體涉及一種室溫交聯(lián)型水性漆及其制備方法。
背景技術：
水性漆是用水作分散介質(zhì)的涂料。用水代替有機溶劑從安全、成本、毒性以及環(huán)境污染各方面來看都是非常重要的。根據(jù)聚合物在水中的存在狀態(tài),水性漆可分為水稀釋性漆和乳膠漆,國內(nèi)又將水稀釋性漆分為水溶性漆和水溶膠漆。水稀釋性漆以水可稀釋性聚合物(水溶性聚合物或水溶膠)為基料。為了保證聚合物水分散體具有合適粘度,聚合物的分子量一般較低,因而它們在成膜過程中必須交聯(lián)成大分子。水溶性漆中最重要的一類為電泳漆,已作為汽車底漆獲得較廣泛的應用。水溶性漆也可采用噴涂、刷涂等,但由于水的極性大,和聚合物極性基的親和力強而使水的釋放性很差,加上水的表面張力大、潛熱大、揮發(fā)慢且受潮氣影響大等而存在一系列問題,如烘烤時易爆泡、起皺,因而涂層必須很薄,且必須逐步升溫烘烤。因此,除電泳漆外,水溶性漆未能獲得廣泛應用。為了保證合適的施工粘度,水溶性漆必須加入一定量的助溶劑。對電泳漆,助溶劑的添加量約為聚合物的30wt%,對噴涂或刷涂漆,其添加量約為聚合物的40-6O %,有機揮發(fā)物(VOC)s含量仍較大,污染仍較重。水溶膠是一種介于乳液和水溶液之間的中間狀態(tài),粒徑約為10一100nm,外觀是半透明或透明的。其制備方法目前有三種:乳液聚合加氨微?；?懸浮聚合加氨微?；腿芤壕酆霞影蔽⒘；?。水溶膠漆由于其粒度細、均勻、含親水性基團和表面活性劑較少及分子量適中而兼有水溶性漆和乳膠漆的優(yōu)點。如漆膜光澤高,對底材附著性好,最低成膜溫度比相同組份乳膠漆的低。它已在汽車、建材及一些工業(yè)涂裝上獲得應用。兩種水性漆都具有各自的優(yōu)缺點,其性能目前還差于溶劑型產(chǎn)品,因而還不能完全取代溶劑型漆。為了不斷改善水性漆的性能,擴大其應用范圍,近半個世紀以來國內(nèi)外對水性漆進行了大量的研究,其中水性漆的交聯(lián)技術、無皂乳液聚合技術、水性聚合物的混合技術、特種單體的合成一直是該領域研究的熱點,并成為促進水性涂料發(fā)展的關鍵技術。
通過交聯(lián),聚合物在成膜過程中形成三維網(wǎng)狀結構,涂膜變得比較完整,因而其耐熱性、耐磨性、耐酸堿性、耐溶劑性、耐水性、耐污性、機械性能及硬度顯著提高。水性漆的交聯(lián)按交聯(lián)反應實施所需的能量不同可分為烘烤交聯(lián)和常溫交聯(lián)。采用烘烤交聯(lián),涂膜的性能較好,但烘烤需消耗能量,使用不方便。因此,室溫交聯(lián)更加受到人們的重視,已經(jīng)成為水性漆交聯(lián)技術發(fā)展的主要方向。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種室溫交聯(lián)型水性漆及其制備方法，本發(fā)明解決了甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯成膜性差的問題，且提供的制備方法簡單，條件可控性強，無二次污染產(chǎn)生，同時產(chǎn)品屬于環(huán)保型水性漆，符合國家室內(nèi)環(huán)境的要求。
一種室溫交聯(lián)型水性漆，其組分如下：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯10-15份、聚丙烯酰胺12-15份、分散劑1-4份、增稠劑2-4份、成膜助劑2-3份、消泡劑0.1-0.3份、水20-30份、引發(fā)劑0.1-0.4份、防腐劑0.2-0.6份。
所述分散劑采用羥丙基甲基纖維素、高取代羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素中的一種。
所述增稠劑采用聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液、聚氧化乙烯中的一種。
所述成膜助劑采用丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇單丁醚中的一種。
所述消泡劑采用改性聚二甲基硅氧烷，所述改性聚二甲基硅氧烷由二氧化硅氣溶膠與聚二甲基硅氧烷組成，所述二氧化硅氣溶膠的含量為32-43%。
所述引發(fā)劑采用偶氮二異丁酸二甲酯。
所述防腐劑采用對羥基苯甲酸乙酯、對羥基苯甲酸丙酯、對羥基苯甲酸丁酯中的一種。
一種室溫交聯(lián)型水性漆的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和聚丙烯酰胺加入到反應釜中，加入引發(fā)劑，攪拌均勻后，緩慢滴加濃硫酸，攪拌均勻，所述攪拌速度為500-800r/min。
步驟2，將反應釜升溫至50-60℃，攪拌反應2-4h，停止攪拌保溫1-2h，所述升溫速度為15-20℃/min，所述攪拌速度為1000-1300r/min；
步驟3，將反應釜降至室溫，然后中和pH，直至pH至中性；
步驟4，將增稠劑與消泡劑加入至步驟3中反應釜中，攪拌均勻后，加入防腐劑繼續(xù)攪拌均勻，所述攪拌速度為600-800r/min；
步驟5，將步驟4中的反應釜進行加熱反應1-2h，冷卻至室溫，繼續(xù)攪拌，所述加熱反應溫度為45-50℃，加熱速度為3-5℃/min；
步驟6，將成膜助劑溶解至水中，然后緩慢滴加至攪拌中的反應，充分均勻后即可得到水性漆。
所述步驟1中的所述濃硫酸滴加量為3-10滴，所述滴加速度為1滴/min。
所述步驟3中的所述pH中和采用氨水，所述氨水濃度為13-18%。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1、本發(fā)明以甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和聚丙烯酰胺的交聯(lián)作為主要反應基礎，利用了甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的低毒性與易共聚的特點，能夠大大提高了交聯(lián)反應的完整度，改善了甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯成模性差的問題，得到具有良好的成膜特性、耐溶劑性、耐水性、抗粘連性、較高的硬度、光澤、抗拉強度和附著力的水性漆。
2、本發(fā)明采用聚丙烯酰胺作為主要材料，不僅通過其與甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯反應增加其水性漆的基本性能，同時利用其良好的增稠效果，絮凝效果和分散效果，輔以分散劑、增稠劑、成膜助劑等，提高了水性漆的成膜效果。
3、本發(fā)明解決了甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯成膜性差的問題，且提供的制備方法簡單，條件可控性強，無二次污染產(chǎn)生，同時產(chǎn)品屬于環(huán)保型水性漆，符合國家室內(nèi)環(huán)境的要求。
4、本發(fā)明的涂膜具有良好耐水性和耐溶劑性，同時膜層結構均勻，粘附度強，結構穩(wěn)固。
5、本發(fā)明采用帶羥基的纖維素作為分散劑能夠?qū)郾０菲鸬搅己玫难a充分散性能，同時也具有不錯的水溶性，對水性漆的適應性強，同時也具有不錯甲醛吸附作用，采用聚丙烯類增稠劑是對聚丙烯酰胺的補充，防止交聯(lián)反應后的聚丙烯類的減少，保證其粘稠度，采用帶羥基的防腐劑，不僅具有良好的周圍分散性，同時也能進行反應，具有良好附著效果。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明做進一步描述：
實施例1
一種室溫交聯(lián)型水性漆，其組分如下：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯10份、聚丙烯酰胺12份、分散劑1份、增稠劑2份、成膜助劑2份、消泡劑0.1份、水20份、引發(fā)劑0.1份、防腐劑0.2份。
所述分散劑采用羥丙基甲基纖維素。
所述增稠劑采用聚丙烯酸。
所述成膜助劑采用丙二醇丁醚。
所述消泡劑采用改性聚二甲基硅氧烷，所述改性聚二甲基硅氧烷由二氧化硅氣溶膠與聚二甲基硅氧烷組成，所述二氧化硅氣溶膠的含量為32%。
所述引發(fā)劑采用偶氮二異丁酸二甲酯。
所述防腐劑采用對羥基苯甲酸乙酯。
一種室溫交聯(lián)型水性漆的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和聚丙烯酰胺加入到反應釜中，加入引發(fā)劑，攪拌均勻后，緩慢滴加濃硫酸，攪拌均勻，所述攪拌速度為500r/min。
步驟2，將反應釜升溫至50℃，攪拌反應2h，停止攪拌保溫1h，所述升溫速度為15℃/min，所述攪拌速度為1000r/min；
步驟3，將反應釜降至室溫，然后中和pH，直至pH至中性；
步驟4，將增稠劑與消泡劑加入至步驟3中反應釜中，攪拌均勻后，加入防腐劑繼續(xù)攪拌均勻，所述攪拌速度為600r/min；
步驟5，將步驟4中的反應釜進行加熱反應1h，冷卻至室溫，繼續(xù)攪拌，所述加熱反應溫度為45℃，加熱速度為3℃/min；
步驟6，將成膜助劑溶解至水中，然后緩慢滴加至攪拌中的反應，充分均勻后即可得到水性漆。
所述步驟1中的所述濃硫酸滴加量為3滴，所述滴加速度為1滴/min。
所述步驟3中的所述pH中和采用氨水，所述氨水濃度為13%。
取一只干凈密封性好的干燥器，放入10mL濃度為30％的甲醛溶液，密閉干燥器靜止5h，將涂抹有上述水性漆的10cm×10cm鐵片放入其中，用乙酰丙酮法測定鐵片放入前和放入3h后的甲醛濃度，可發(fā)現(xiàn)甲醛的吸收率為80％。說明本實施例所得水性漆具有較好的去除甲醛的作用。
本實施例制備的水性漆的涂膜光澤度為63,抗沖擊強度493N.cm,附著力達到1級,硬度為HB,耐水耐溶劑性良好。
實施例2
一種室溫交聯(lián)型水性漆，其組分如下：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯15份、聚丙烯酰胺15份、分散劑4份、增稠劑4份、成膜助劑3份、消泡劑0.3份、水30份、引發(fā)劑0.4份、防腐劑0.6份。
所述分散劑采用高取代羥丙基纖維素。
所述增稠劑采用聚丙烯酸酯共聚乳液。
所述成膜助劑采用丙二醇甲醚醋酸酯。
所述消泡劑采用改性聚二甲基硅氧烷，所述改性聚二甲基硅氧烷由二氧化硅氣溶膠與聚二甲基硅氧烷組成，所述二氧化硅氣溶膠的含量為43%。
所述引發(fā)劑采用偶氮二異丁酸二甲酯。
所述防腐劑采用對羥基苯甲酸丙酯。
一種室溫交聯(lián)型水性漆的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和聚丙烯酰胺加入到反應釜中，加入引發(fā)劑，攪拌均勻后，緩慢滴加濃硫酸，攪拌均勻，所述攪拌速度為800r/min。
步驟2，將反應釜升溫至60℃，攪拌反應4h，停止攪拌保溫2h，所述升溫速度為20℃/min，所述攪拌速度為1300r/min；
步驟3，將反應釜降至室溫，然后中和pH，直至pH至中性；
步驟4，將增稠劑與消泡劑加入至步驟3中反應釜中，攪拌均勻后，加入防腐劑繼續(xù)攪拌均勻，所述攪拌速度為800r/min；
步驟5，將步驟4中的反應釜進行加熱反應2h，冷卻至室溫，繼續(xù)攪拌，所述加熱反應溫度為50℃，加熱速度為5℃/min；
步驟6，將成膜助劑溶解至水中，然后緩慢滴加至攪拌中的反應，充分均勻后即可得到水性漆。
所述步驟1中的所述濃硫酸滴加量為10滴，所述滴加速度為1滴/min。
所述步驟3中的所述pH中和采用氨水，所述氨水濃度為18%。
取一只干凈密封性好的干燥器，放入10mL濃度為30％的甲醛溶液，密閉干燥器靜止5h，將涂抹有上述水性漆的10cm×10cm鐵片放入其中，用乙酰丙酮法測定鐵片放入前和放入3h后的甲醛濃度，可發(fā)現(xiàn)甲醛的吸收率為85％。說明本實施例所得水性漆具有較好的去除甲醛的作用。
本實施例制備的水性漆的涂膜光澤度為63,抗沖擊強度500N.cm,附著力達到2級,硬度為HB,耐水耐溶劑性良好。
實施例3
一種室溫交聯(lián)型水性漆，其組分如下：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯13份、聚丙烯酰胺14份、分散劑3份、增稠劑3份、成膜助劑3份、消泡劑0.2份、水27份、引發(fā)劑0.4份、防腐劑0.5份。
所述分散劑采用羧甲基纖維素。
所述增稠劑采用聚氧化乙烯。
所述成膜助劑采用乙二醇單丁醚。
所述消泡劑采用改性聚二甲基硅氧烷，所述改性聚二甲基硅氧烷由二氧化硅氣溶膠與聚二甲基硅氧烷組成，所述二氧化硅氣溶膠的含量為39%。
所述引發(fā)劑采用偶氮二異丁酸二甲酯。
所述防腐劑采用對羥基苯甲酸丁酯。
一種室溫交聯(lián)型水性漆的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和聚丙烯酰胺加入到反應釜中，加入引發(fā)劑，攪拌均勻后，緩慢滴加濃硫酸，攪拌均勻，所述攪拌速度為5700r/min。
步驟2，將反應釜升溫至55℃，攪拌反應3h，停止攪拌保溫1h，所述升溫速度為17℃/min，所述攪拌速度為1200r/min；
步驟3，將反應釜降至室溫，然后中和pH，直至pH至中性；
步驟4，將增稠劑與消泡劑加入至步驟3中反應釜中，攪拌均勻后，加入防腐劑繼續(xù)攪拌均勻，所述攪拌速度為700r/min；
步驟5，將步驟4中的反應釜進行加熱反應1h，冷卻至室溫，繼續(xù)攪拌，所述加熱反應溫度為48℃，加熱速度為4℃/min；
步驟6，將成膜助劑溶解至水中，然后緩慢滴加至攪拌中的反應，充分均勻后即可得到水性漆。
所述步驟1中的所述濃硫酸滴加量為7滴，所述滴加速度為1滴/min。
所述步驟3中的所述pH中和采用氨水，所述氨水濃度為16%。
取一只干凈密封性好的干燥器，放入10mL濃度為30％的甲醛溶液，密閉干燥器靜止5h，將涂抹有上述水性漆的10cm×10cm鐵片放入其中，用乙酰丙酮法測定鐵片放入前和放入3h后的甲醛濃度，可發(fā)現(xiàn)甲醛的吸收率為82％。說明本實施例所得水性漆具有較好的去除甲醛的作用。
本實施例制備的水性漆的涂膜光澤度為65,抗沖擊強度520N.cm,附著力達到1級,硬度為HB,耐水耐溶劑性良好。
以上所述僅為本發(fā)明的一實施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。