一種耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法，屬于聚丙烯酸涂料領(lǐng)域。所述耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法，是在納米晶態(tài)纖維素膠體中加入一定量的正硅酸乙酯，經(jīng)溶膠?凝膠法，得到SiO2/納米晶態(tài)纖維素復(fù)合膠體，然后將復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中反應(yīng)，制得耐磨水溶性聚丙烯酸涂料。經(jīng)測(cè)試，與普通水溶性聚丙烯酸涂料相比，耐磨水溶性聚丙烯酸涂料制成的涂膜硬度從4H提高到5H～6H，表面附著力從四級(jí)提高到二級(jí)～三級(jí)，磨損率從0.87％下降到0.65％～0.53％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及聚丙烯酸涂料的應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯酸涂料具有較好光澤度、耐酸堿、耐化學(xué)品性等，且生產(chǎn)安全，價(jià)格便宜。傳統(tǒng)的聚丙烯酸涂料在使用過(guò)程中由于有機(jī)溶劑的揮發(fā)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。與有機(jī)溶劑型聚丙烯酸涂料相比，水溶性聚丙烯酸涂料具有無(wú)毒、無(wú)味、優(yōu)異的耐候性、使用安全、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，是一種低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的綠色環(huán)保型產(chǎn)品。但是，目前水溶性聚丙烯酸涂料存在耐磨性差、硬度低等缺陷，很少單獨(dú)使用，多用來(lái)與聚氨酯復(fù)合做防腐涂料。因此，提高水溶性聚丙烯酸涂料的耐磨性和硬度，可以促進(jìn)水溶性聚丙烯酸涂料的單獨(dú)使用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的雙重效果。
[0003]納米二氧化硅是無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬材料，具有良好的耐磨性，常被來(lái)改善涂料的耐磨性。但是納米二氧化硅堆積密度低、比表面積大，反應(yīng)活性強(qiáng)，極易在涂料中引起團(tuán)聚，從而影響涂料的分散性和耐磨性。Si02/納米晶態(tài)纖維素(nanocrystallinecellulose，NCC)復(fù)合膠體是利用NCC的模板效應(yīng)，在NCC上原位生成納米Si02、形成Si02/NCC復(fù)合膠體。與單一的S12相比，Si02/NCC復(fù)合膠體性能完善，既有S12特有的導(dǎo)電性、熱阻、穩(wěn)定性、耐磨性等性能，還兼具NCC的高結(jié)晶度、高楊氏模量、高強(qiáng)度、多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)等特性。因此，Si02/NCC復(fù)合膠體不僅具有納米材料共有的表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等，而且可以將S12與NCC性能綜合在一起，從而產(chǎn)生許多新異的性能。由于這些性能，S12ACC逐漸成為一種較好的改性材料。對(duì)于水溶性涂料，NCC不僅能有效地補(bǔ)強(qiáng)涂膜的力學(xué)性能，還能有效地改善涂膜的耐磨性、耐候性以及耐熱性能。本發(fā)明將復(fù)合膠體中NCC優(yōu)良的相容性和S12的耐磨性應(yīng)用于聚丙烯酸涂料，提高水溶性聚丙烯酸涂料的耐磨性，擴(kuò)展了 Si02/NCC復(fù)合膠體的使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:提供一種耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法，是在納米晶態(tài)纖維素膠體中加入一定量的正硅酸乙酯，經(jīng)溶膠-凝膠法，得到Si02/NCC復(fù)合膠體，然后將復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中反應(yīng)，制得耐磨水溶性聚丙烯酸涂料。具體制備方法如下:
[0006](I)按質(zhì)量比0.4?0.8: 100稱(chēng)取納米晶態(tài)纖維素、蒸餾水，充分混合，在500?SOObar高壓均質(zhì)5?8次，得到分散均勻的納米晶態(tài)纖維素膠體；
[0007](2)在步驟(I)的納米晶態(tài)纖維素膠體中，按質(zhì)量比正硅酸乙酯:無(wú)水乙醇:鹽酸:納米晶態(tài)纖維素=(I.8?3.6): (0.47?0.94): (0.003?0.006): 100稱(chēng)取正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、鹽酸，依次加入到納米晶態(tài)纖維素膠體中，在55?65°C攪拌2?3h，然后加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至9，攪拌2?4h，得到Si02/NCC復(fù)合膠體；
[0008](3)將步驟(2)制得的Si02/NCC復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中，加蒸餾水稀釋?zhuān)?5?30min，然后在25?30°C攪拌12?24h，形成耐磨水溶性聚丙烯酸涂料，并使形成的耐磨水溶性聚丙烯酸涂料中Si02/NCC和聚丙烯酸的質(zhì)量比為I?7:100。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):該方法利用Si02/NCC復(fù)合膠體良好的表面與界面效應(yīng)以及優(yōu)良的耐磨性，一方面提高納米S12在涂料中的分散性，另一方面提高涂料與基體的粘結(jié)強(qiáng)度，從而提高水溶性聚丙烯酸涂膜的耐磨性和強(qiáng)度。將耐磨水溶性聚丙烯酸涂料制成涂膜并經(jīng)性能測(cè)試表明:與普通水溶性聚丙烯酸涂料相比，耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的硬度從4H提高到5H?6H，表面附著力從四級(jí)提高到二級(jí)?三級(jí)，磨損率從0.87%下降到0.65%?0.53%。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1，
[0011 ] (I)按質(zhì)量比0.4: 100稱(chēng)取納米晶態(tài)纖維素、蒸餾水，充分混合，在500?800bar高壓均質(zhì)5次，得到分散均勻的納米晶態(tài)纖維素膠體；
[0012](2)在步驟(I)的納米晶態(tài)纖維素膠體中按質(zhì)量比正硅酸乙酯:無(wú)水乙醇:鹽酸:納米晶態(tài)纖維素=1.8:0.47:0.003: 100稱(chēng)取正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、鹽酸，依次加入到納米晶態(tài)纖維素膠體中，在55?65°C攪拌2?3h，然后加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至9，充分?jǐn)嚢??4h，得到Si02/NCC復(fù)合膠體；
[0013](3)將步驟(2)制得的Si02/NCC復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中，加蒸餾水稀釋?zhuān)?5min，然后在25?30 °C攪拌24h，形成耐磨水溶性聚丙烯酸涂料，并使形成的耐磨水溶性聚丙烯酸涂料中Si02/NCC和聚丙烯酸的質(zhì)量比為I: 100。
[0014]將耐磨水溶性聚丙烯酸涂料制成涂膜并經(jīng)性能測(cè)試，鉛筆硬度為5H，表面附著力為三級(jí)，磨損率為0.65 %。
[0015]實(shí)施例2，
[0016](I)按質(zhì)量比0.6: 100稱(chēng)取納米晶態(tài)纖維素、蒸餾水，充分混合，在500?800bar高壓均質(zhì)6次，得到分散均勻的納米晶態(tài)纖維素膠體；
[0017](2)在步驟(I)的納米晶態(tài)纖維素膠體中按質(zhì)量比正硅酸乙酯:無(wú)水乙醇:鹽酸:納米晶態(tài)纖維素=2.0:0.56:0.006: 100稱(chēng)取正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、鹽酸，依次加入到納米晶態(tài)纖維素膠體中，在55?65°C攪拌2?3h，然后加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至9，充分?jǐn)嚢??4h，得到Si02/NCC復(fù)合膠體；
[0018](3)將步驟(2)制得的Si02/NCC復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中，加蒸餾水稀釋?zhuān)?2min，然后在25?30°C攪拌18h，形成耐磨水溶性聚丙烯酸涂料，并使形成的耐磨水溶性聚丙烯酸涂料中Si02/NCC和聚丙烯酸的質(zhì)量比為3.5:100。
[0019]將耐磨水溶性聚丙烯酸涂料制成涂膜并經(jīng)性能測(cè)試，鉛筆硬度為6H，表面附著力為二級(jí)，磨損率為0.53%。
[0020]實(shí)施例3，
[0021 ] (I)按質(zhì)量比0.8: 100稱(chēng)取納米晶態(tài)纖維素、蒸餾水，充分混合，在500?800bar高壓均質(zhì)8次，得到分散均勻的納米晶態(tài)纖維素膠體；
[0022](2)在步驟(I)的納米晶態(tài)纖維素膠體中按質(zhì)量比正硅酸乙酯:無(wú)水乙醇:鹽酸:納米晶態(tài)纖維素=3.6:0.94:0.005: 100稱(chēng)取正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、鹽酸，依次加入到納米晶態(tài)纖維素膠體中，在55?65°C攪拌2?3h，然后加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值至9，充分?jǐn)嚢??4h，得到Si02/NCC復(fù)合膠體；
[0023](3)將步驟(2)制得的Si02/NCC復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中，加蒸餾水稀釋?zhuān)?0min，然后在25?30°C攪拌12h，形成耐磨水溶性聚丙烯酸涂料，并使形成的耐磨水溶性聚丙烯酸涂料中Si02/NCC和聚丙烯酸的質(zhì)量比為7:100。
[0024]將耐磨水溶性聚丙烯酸涂料制成涂膜并經(jīng)性能測(cè)試，鉛筆硬度為5H，表面附著力為二級(jí)，磨損率為060 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐磨水溶性聚丙烯酸涂料的制備方法，是在納米晶態(tài)纖維素膠體中加入一定量的正硅酸乙酯，經(jīng)溶膠-凝膠法，得到S12/納米晶態(tài)纖維素復(fù)合膠體，然后將復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中反應(yīng)，制得耐磨水溶性聚丙烯酸涂料。具體制備方法如下: (1)按質(zhì)量比0.4?0.8: 100稱(chēng)取納米晶態(tài)纖維素、蒸餾水，充分混合，在500?800bar高壓均質(zhì)5?8次，得到分散均勻的納米晶態(tài)纖維素膠體； (2)在步驟(I)的納米晶態(tài)纖維素膠體中，按質(zhì)量比正硅酸乙酯:無(wú)水乙醇:鹽酸:納米晶態(tài)纖維素=(1.8?3.6):(0.47?0.94): (0.003?0.006):100稱(chēng)取正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、鹽酸，依次加入到納米晶態(tài)纖維素膠體中，在55?65°C攪拌2?3h，然后加入氨水溶液調(diào)節(jié)PH值至9，攪拌2?4h，得到S12/納米晶態(tài)纖維素復(fù)合膠體； (3)將步驟(2)制得的S12/納米晶態(tài)纖維素復(fù)合膠體加入水溶性聚丙烯酸涂料中，加蒸餾水稀釋?zhuān)?5?30min，然后在25?30°C攪拌12?24h，形成耐磨水溶性聚丙烯酸涂料，并使形成的耐磨水溶性聚丙烯酸涂料中S12/納米晶態(tài)纖維素和聚丙烯酸的質(zhì)量比為I?7:100ο
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK105860715SQ201610428618
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】潘明珠, 趙國(guó)敏, 黃慧玲
【申請(qǐng)人】南京林業(yè)大學(xué)