一种水性自消光丙烯酸乳液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种水性自消光丙烯酸乳液及其制备方法与应用。本发明专利技术通过有机硅氧烷嵌段枝接改性制备水性自消光丙烯酸乳液，先制备丙烯酸单体混合液：以质量份数计，将丙烯酸酯类单体93‐95份、羧基丙烯酸类单体1‐3份、功能单体2.5‐6份，混合均匀，制备单体混合液1；将70‐98份丙烯酸单体混合液1、有机硅氧烷1‐7份、0.1‐3份乳化剂和0.5‐20份水制备单体混合液2；然后制备水性自消光丙烯酸乳液。该乳液配制的水性哑光清面漆具有环保无毒、透明度极高、光泽均一、耐开水烫、柔韧性优异、耐黄变等优点，克服了由添加哑光粉制备的传统水性哑光清面漆在木器涂装过程中存在的透明度不佳、消光粉易沉降、光泽不稳定等缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水性单组份木器涂料领域，具体涉及一种水性自消光丙烯酸乳液及其制备与在水性哑光清面漆中的应用。
技术介绍
当前，我国木质家具用木器涂料仍然以溶剂型聚氨酯、硝基漆为主，这些高VOC的油漆在涂装过程中会释放出大量的有机溶剂，有机溶剂不仅对大气造成污染，同时也对国民的身体健康造成了不小的危害。援引自世界卫生组织的报告，全球癌症新增病例和死亡人数出现惊人的增长，中国新增癌症病例307万居全球之首，而发病率最高的癌症为肺癌，这些惊人的数据与我国环境空气质量的好坏密不可分。对于市场上通行的单组份溶剂型涂料而言，主打产品是高VOC低固含的硝基漆，即将面临淘汰。硝基漆的优点是装饰作用较好，施工简便，干燥迅速，对涂装环境的要求不高，具有较好的硬度和亮度，不易出现漆膜弊病，修补容易。正是因为这些优点，硝基漆目前仍被广泛应用于木器家具、室内装修的涂饰中。但硝基漆同时也存在着明显的缺点，如：固含量低、硬度不高、丰满度一般、耐溶剂差，高湿天气易发白等。硝基漆的施工固含量在15％‐20％之间，在涂装过程中会产生大量的VOC排放，对大气环境和人们的健康构成了严重的威胁。自2012年起，我国木器涂料的总产量就已经超过了100万吨，其中高VOCs低固含量硝基漆的占比约为14％，按照其80％的溶剂来计算，但硝基
漆“贡献”的VOCs就至少超过了11.2万吨/年。因此，如何在保证涂料质量和效果不发生明显的下降的情况下逐步的替代硝基漆，成了水性漆应用上的当务之急。随着环境法规的进一步严格，水性涂料的推广应用势在必行，作为水性木器漆的典型产品，水性高透明度哑光清面漆的研制就具有巨大的前景。根据保守估计，硝基漆的年产量达14万吨，以市场价20元/kg来计算，每年的产值就超过28亿元人民币。当前国际公认的较为适合替代玩具、衣架以及家具仿古涂装中硝基漆的产品是用水性丙烯酸乳液配制而成的哑光清面漆，典型的水性哑光清面漆是在基于水性丙烯酸或聚氨酯作为成膜物质，外加消光粉达到消光效果的，由于水性木器漆是以水为稀释剂的非均相体系，容易出现消光粉分散不均匀导致消光粉在最终的漆膜中排布不均匀，光线在透过漆膜时发生散射，导致透光率不高，影响水性仿古家具涂装的装饰性，尤其是当客户对家具工件的光泽需求在三分光甚至是三分光以下时，水性木器漆的透明度劣势就更为明显的暴露出来，一旦工件发生多次重凃或返修，整个家具成品表观上会出现较为明显的漆膜发蒙甚至是泛白，导致无法满足最终消费者的需求而无法出货；同时由于消光粉只是简单的镶嵌在最终漆膜中，导致漆膜的耐介质性能明显下降。中国专利技术专利申请CN 105462403A选择具有良好相容性的水性丙烯酸及水性丙烯酸改性聚氨酯并将它们复配，然后添加一种通过气相法生产的，经过有机处理的，具有高孔隙率且容易分散的二氧化硅消光剂来消光，以制备水性单组份半光清面漆，这种方法通过乳液相容性的改善可以有效的解决因乳液不相容而带来的漆膜整体泛蓝的问题，干膜透明度得到了一定的改善，但却不能
有效的解决哑光的分散排布和防沉性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种具有自消光功能的水性丙烯酸乳液，在不需要外加消光粉的情况下，即可制得透明度极高的水性哑光清面漆，可一举解决目前在美式仿古家具水性化涂装作业中存在的多次施工或返修后漆膜明显发蒙甚至是泛白等装饰性较差的问题。本专利技术在原理上采用溶胶‐凝胶化技术将带功能基团的有机硅氧烷在一定条件下的水解、缩合反应后枝接改性引入到丙烯酸乳液的链段中，乳胶粒子在粒径分布上具有双峰或是多峰特征，并在最终的漆膜中表达出自消光作用，从源头上解决了消光粉分散、排布的问题，从而使漆膜内部的折光率均一，达到高透明度的目的；由于起自消光作用的链段是以化学枝接的方式存在于漆膜中，并采用了自交联分子设计技术，所以最终漆膜的耐介质性能也非常突出。采用经有机硅氧烷嵌段枝接改性制备水性自消光丙烯酸乳液。以该水性自消光丙烯酸乳液作为主要成膜物质，添加多种助剂(消泡剂、成膜助剂、润湿剂、增稠剂)可制得水性高透明度哑光清面漆并用于木器涂装。实现本专利技术的目的所采用的技术方案为：一种水性自消光丙烯酸乳液的制备方法，包括如下步骤：1)丙烯酸单体混合液的制备：以质量份数计，将丙烯酸酯类单体93‐95份、羧基丙烯酸类单体1‐3份、功能单体2.5‐6份，混合均匀，制备单体混合液1；以质量份数计，将70‐98份丙烯酸单体混合液1、有机硅氧烷1‐7份、0.1‐3份乳化剂和0.5‐20份水制备单体混合液2；所述的功能单体为甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)的一种或多种；2)水性自消光丙烯酸乳液的制备：以质量份数计，将0.5‐1.2份乳化剂、30‐40份去离子水、0.05‐0.1份碳酸氢钠缓冲剂，混合搅拌；当温度达到70‐80℃后加入0.1‐0.2份引发剂，稳定后滴加4‐6份单体混合液2，稳定，滴加30‐50份单体混合液1以及用去离子溶解的0.15‐0.3份引发剂，升温至80‐85℃熟化，降温至55℃以下，加入中和剂中和，保温后再降温，出料，得水性自消光丙烯酸乳液；步骤1)和步骤2)所述的乳化剂为异构醇聚氧乙烯醚(EH‐9)、2‐丙烯酰胺基‐2‐甲基丙磺酸钠(COPS‐2)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(KL‐525)和十二烷基硫酸钠(SDS)的一种或多种。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯(BA)的一种或多种。优选地，所述的羧基丙烯酸类单体为丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)的一种或多种。优选地，所述的有机硅氧烷为湖北新蓝天新材料股份有限公司的LT570、LT151、LT2171，美国道康宁公司的Z‐6070、Z‐6040、Z‐6011的一种或多种；所述的引发剂为过硫酸钾(KPS)和过硫酸铵(APS)的一种或多种；所述的中和剂为三乙胺(TEA)、N,N‐二甲基乙醇胺(DMEA)中的一种或多种。优选地，所述稳定后滴加4‐6份单体混合液2的稳定时间为5‐10min；所述稳定后滴加30‐50份单体混合液1的稳定时间为10‐20min；所述滴加30‐50
份单体混合液1以及用去离子溶解的0.15‐0.3份引发剂的时间为3‐5h。优选地，以质量份数计，所述用去离子溶解的0.15‐0.3份引发剂中去离子水的用量为10‐20份，所述中和剂用量为0.40‐0.60份。优选地，所述保温后再降温的保温时间为15‐45min；所述熟化的时间为0.5‐1.5h。一种水性自消光丙烯酸乳液，由上述制备方法制得。所述水性自消光丙烯酸乳液在水性哑光清面漆中的应用：以质量份数计，加入70‐85份的水性自消光丙烯酸乳液、0.1‐0.5份的消泡剂、4‐8份的成膜助剂、0.1‐1份的增稠剂、0.2‐0.5份的润湿剂，搅拌，过滤出料，得水性高透明度哑光清面漆。所述的消泡剂为德国毕克公司的BYK‐024、BYK‐028、BYK‐093、赢创德固赛公司的TEGO‐810、TEGO‐822、TEGO‐902W、TEGO‐904W中的一种或多种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性自消光丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)丙烯酸单体混合液的制备：以质量份数计，将丙烯酸酯类单体93‐95份、羧基丙烯酸类单体1‐3份、功能单体2.5‐6份，混合均匀，制备单体混合液1；以质量份数计，将70‐98份丙烯酸单体混合液1、有机硅氧烷1‐7份、0.1‐3份乳化剂和0.5‐20份水制备单体混合液2；所述的功能单体为甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸异辛酯的一种或多种；2)水性自消光丙烯酸乳液的制备：以质量份数计，将0.5‐1.2份乳化剂、30‐40份去离子水、0.05‐0.1份碳酸氢钠缓冲剂，混合搅拌；当温度达到70‐80℃后加入0.1‐0.2份引发剂，稳定后滴加4‐6份单体混合液2，稳定，滴加30‐50份单体混合液1以及用去离子溶解的0.15‐0.3份引发剂，升温至80‐85℃熟化，降温至55℃以下，加入中和剂中和，保温后再降温，出料，得水性自消光丙烯酸乳液；步骤1)和步骤2)所述的乳化剂为异构醇聚氧乙烯醚、2‐丙烯酰胺基‐2‐甲基丙磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵和十二烷基硫酸钠的一种或多种。...

【技术特征摘要】
1.一种水性自消光丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)丙烯酸单体混合液的制备：以质量份数计，将丙烯酸酯类单体93‐95份、羧基丙烯酸类单体1‐3份、功能单体2.5‐6份，混合均匀，制备单体混合液1；以质量份数计，将70‐98份丙烯酸单体混合液1、有机硅氧烷1‐7份、0.1‐3份乳化剂和0.5‐20份水制备单体混合液2；所述的功能单体为甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸异辛酯的一种或多种；2)水性自消光丙烯酸乳液的制备：以质量份数计，将0.5‐1.2份乳化剂、30‐40份去离子水、0.05‐0.1份碳酸氢钠缓冲剂，混合搅拌；当温度达到70‐80℃后加入0.1‐0.2份引发剂，稳定后滴加4‐6份单体混合液2，稳定，滴加30‐50份单体混合液1以及用去离子溶解的0.15‐0.3份引发剂，升温至80‐85℃熟化，降温至55℃以下，加入中和剂中和，保温后再降温，出料，得水性自消光丙烯酸乳液；步骤1)和步骤2)所述的乳化剂为异构醇聚氧乙烯醚、2‐丙烯酰胺基‐2‐甲基丙磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵和十二烷基硫酸钠的一种或多种。2.根据权利要求1所述的水性自消光丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯的一种或多种。3.根据权利要求1所述的水性自消光丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述的羧基丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或多种。4.根据权利要求1所述的水性自消光丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述的有机硅氧烷为LT570、LT151、LT2171、Z‐6070、Z‐6040和Z‐6011的一种或多种；所述的引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵的一种或多种；所述的中和剂为三乙胺、N,N‐二甲基乙醇胺中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的水性自消光丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭刚阳，朱延安，陈荣华，
申请(专利权)人：嘉宝莉化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44