一种环保的水性复合涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保的水性复合涂料及其制备方法，水性复合涂料包括：水，30～60wt％；丙烯酸酯单体混合物，20～60wt％；改性聚二甲基硅氧烷，1～10wt％；乳化剂，1～8wt％；水溶性引发剂，0.1～1wt％；碳酸氢钠，0.5～2wt％；正硅酸乙酯，2～10wt％；二月硅酸二丁基锡，0.01～0.05wt％。根据本发明专利技术制得的环保的水性复合涂料经涂覆于底材表面，并在室温下干燥，利用聚二甲基硅氧烷的改性作用，从而使制得的复合树脂具有较好的疏水与耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水性复合涂料，特别涉及一种环保的水性复合涂料及其制备方法。
技术介绍
丙烯酸酯聚合物具有原料来源丰富，生产易于实施等优点。随着对环境保护的日益关注，水性丙烯酸乳胶的有效合成及其应用成为目前研究的主要方向。但是通过乳液聚合制备的水性丙烯酸酯，其固化涂层的耐水性和稳定性较差。另外,丙烯酸酯聚合物受其本身的热塑性所限，线形分子上又缺少交联点，难以形成三维网状交联涂膜，因此，其耐高温性差，易高温回黏，低温时又缺乏弹性，涂膜发脆。作为具有特种性能的有机硅类高分子。有机硅树脂中的Si-O键能(451kJ/mol)远远大于C-C键能(356kJ/mol)和C-O键能(336kJ/mol)结合得十分牢固稳定，这使得它的耐热性、耐候性、抗氧化能力增强。另外,聚硅氧烷分子呈螺旋结构，甲基向外排列并绕Si-O链旋转，分子体积大，内聚能密度低，从而使有机硅氧烷有很强的憎水性和防尘性。因此，用有机硅改性丙烯酸酯乳液，可以综合二者的优点，改善丙烯酸酯乳液“热黏冷脆”、耐候、耐水、耐热等性能，将其应用范围扩大至胶粘剂、外墙涂料、皮革涂饰剂、织物整理剂和印花等领域。目前对于有机硅改性丙烯酸树脂的研究比较多，但是大部分都是通过含有硅氧烷的有机小分子与丙烯酸酯类单体进行共聚改性。长链有机硅树脂如端羟基聚二甲基硅氧烷等，由于极性差异以及功能基团的不同，出现较大的相间制备的有机硅-聚丙烯酸酯复合树脂的力学性能较差。制备的涂层不能应用于实际使用中。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的是提供一种环保的水性复合涂料及其制备方法，通过硅烷偶联剂的化学接枝改性，使端羟基聚二甲基硅氧烷具有可进行自由基聚合反应的基团，将其与丙烯酸酯类单体混合，利用乳化剂形成的胶束，有机单体混合物被包裹于胶束其内，分散于水相中；利用乳液聚合方式聚合单体，最后在聚合得到的乳胶中加入正硅酸乙酯与有机锡类催化剂，得到最终的环保的水性复合涂料；利用改性的聚二甲基硅氧烷的复合作用，使得复合乳胶在固化成膜后，具有较好的疏水及耐热性能。为了达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种环保的水性复合涂料，包括：水，30～60wt％；丙烯酸酯单体混合物，20～60wt％；改性聚二甲基硅氧烷，1～10wt％；乳化剂，1～8wt％；水溶性引发剂，0.1～1wt％；碳酸氢钠，0.5～2wt％；正硅酸乙酯，2～10wt％；二月硅酸二丁基锡，0.01～0.05wt％。优选的是，所述的丙烯酸酯单体混合物包括有以下材料：甲基丙烯酸甲酯，30～50wt％；苯乙烯，20～40wt％；丙烯酸丁酯，10～30wt％；丙烯酸异辛酯，10～35wt％；甲基丙烯酸，0.5～5wt％；丙烯酸羟乙酯，0.5～5wt％。优选的是，制备所述改性聚二甲基硅氧烷的原料包括：端羟基聚二甲基硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、及催化剂二月硅酸二丁基锡，其中，所述端羟基聚二甲基硅氧烷与所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为9:1～5:1，所述催化剂二月硅酸二丁基锡的添加量范围为相对于端羟基聚二甲基硅氧烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合物总量的0.1～0.5wt％。优选的是，所述乳化剂包括有以下材料：阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠；以及非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-10，其中，所述阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠与所述非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-10的质量比为3:1～1:3。优选的是，所述水溶性引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。优选的是，所述端羟基聚二甲基硅氧烷的黏度范围为1000mP·s～100000mP·s。进一步的，本案还提供一种制备上述环保的水性复合涂料的方法，其通过以下步骤制得：第一步：改性聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯单体混合物与乳化剂以500转/分～1000转/分的速度，分散于40～60wt％的水中，搅拌10分钟～30分钟后，得到预乳化物；第二步：将30～50wt％水倒入反应釜中，加入第一步制得的预乳化物10～30wt％，与10～30wt％的水溶性引发剂与全部的碳酸氢钠，升温至60～75℃，以50转/分～100转/分的速度搅拌，反应10～60分钟；第三步：在50转/分～100转/分的速度搅拌下，反应温度控制在70～85℃，将剩余水溶性引发剂溶解于剩余的水中，其与剩余预乳化物，通过两个滴加漏斗，同时滴加于体系内部，滴加时间控制在1～5小时；第四步：以50转/分～100转/分的速度，在80～90℃下，反应1～12小时；第五步：体系中加入正硅酸乙酯与二月硅酸二丁基锡催化剂，以50转/分～100转/分的速度，在室温下，搅拌1～5小时，反应终止，得到产物。更进一步的，本案还提供一种制备上述改性聚二甲基硅氧烷的方法，其通过以下步骤制得：第一步：将端羟基聚二甲基硅氧烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，在500～1500转/分的转速下搅拌均匀；第二步：升温至50～80℃，加入催化剂二月硅酸二丁基锡，反应3-8小时；第三步：反应终止，冷却后即得到改性聚二甲基硅氧烷。本专利技术的有益效果是：1、利用束缚作用，使极性相差较大的改性聚二甲基硅氧烷与丙烯酸酯单体混合物有效混合于水相体系的胶束中；混合物通过自由基共聚方式，将改性的端羟基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸酯类单体共聚，克服了两相聚合物由于相间相容性差而导致的复合涂层力学性能差的缺陷。2、本体系采用乳液聚合方式制备，反应过程可控。3、由于复合的改性聚二甲基硅氧烷的修饰作用，极大的提高了复合涂层的疏水及耐高温的性质。附图说明图1为实施例4制备的水性复合树脂固化漆膜后，扫描电镜观察的表面形貌；图2为实施例4制备的水性复合树脂固化漆膜后，其热失重测试结果；图3为实施例4制备的水性复合树脂固化漆膜后，其接触角测试结果。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。实施例1一、改性聚二甲基硅氧烷制备所述改性聚二甲基硅氧烷的原料包括：端羟基聚二甲基硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、及催化剂二月硅酸二丁基锡，其中，所述端羟基聚二甲基硅氧烷与所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为9:1，所述催化剂二月硅酸二丁基锡的添加量范围为相对于端羟基聚二甲基硅氧烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合物总量的0.1％wt，所述端羟基聚二甲基硅氧烷的黏度值为1000mP·s。所述改性聚二甲基硅氧烷制备方法如下：将端羟基聚二甲基硅氧烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，在500转/分的转速下搅拌，升温至50℃，加入催化剂二月硅酸二丁基锡，反应8小时，冷却，得到改性聚二甲基硅氧烷。二、制备水性复合涂料合成该涂料的原料组成包括：水、丙烯酸酯单体混合物，改性聚二甲基硅氧烷，乳化剂，水溶性引发剂，碳酸氢钠，正硅酸乙酯与有机锡催化剂等，组成的质量百分比为：水，30wt％；丙烯酸酯单体混合物，60wt％；改性聚二甲基硅氧烷，1wt％；乳化剂，6wt％；水溶性引发剂，0.49wt％；碳酸氢钠，0.5wt％；正硅酸乙酯，2wt％；二月硅酸二丁基锡，0.01wt％。该环保的水性复合涂料的制备方法如下：第一步：改性聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保的水性复合涂料，其特征在于，包括：水，30～60wt％；丙烯酸酯单体混合物，20～60wt％；改性聚二甲基硅氧烷，1～10wt％；乳化剂，1～8wt％；水溶性引发剂，0.1～1wt％；碳酸氢钠，0.5～2wt％；正硅酸乙酯，2～10wt％；二月硅酸二丁基锡，0.01～0.05wt％。

【技术特征摘要】
1.一种环保的水性复合涂料，其特征在于，包括：水，30～60wt％；丙烯酸酯单体混合物，20～60wt％；改性聚二甲基硅氧烷，1～10wt％；乳化剂，1～8wt％；水溶性引发剂，0.1～1wt％；碳酸氢钠，0.5～2wt％；正硅酸乙酯，2～10wt％；二月硅酸二丁基锡，0.01～0.05wt％。2.如权利要求1所述的环保的水性复合涂料，其特征在于，所述的丙烯酸酯单体混合物包括有以下材料：甲基丙烯酸甲酯，30～50wt％；苯乙烯，20～40wt％；丙烯酸丁酯，10～30wt％；丙烯酸异辛酯，10～35wt％；甲基丙烯酸，0.5～5wt％；丙烯酸羟乙酯，0.5～5wt％。3.如权利要求1所述的环保的水性复合涂料，其特征在于，制备所述改性聚二甲基硅氧烷的原料包括：端羟基聚二甲基硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、及催化剂二月硅酸二丁基锡，其中，所述端羟基聚二甲基硅氧烷与所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为9:1～5:1，所述催化剂二月硅酸二丁基锡的添加量范围为相对于端羟基聚二甲基硅氧烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合物总量的0.1～0.5wt％。4.如权利要求1所述的环保的水性复合涂料，其特征在于，所述乳化剂包括有以下材料：阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠；以及非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-10，其中，所述阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠与所述非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-10的质量比为3:1～1:3。5.如权利要求1所述的环保的水性复合涂料，其特征在于，所述水溶性引发剂为过硫酸铵或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李为立，徐泽孝，
申请(专利权)人：苏州吉人高新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32