一种水性涂料组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性涂料组合物，该水性涂料组合物包含：至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺；粘土；成膜物质，包含至少一种乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺至少部分插层进入粘土片层中。该水性涂料组合物各组分间相容性好、形成的漆膜具有更高的凝胶含量和改善的机械、阻隔性能、耐擦洗性能和耐腐蚀性能。本发明专利技术还公开了该水性涂料组合物的制备方法。

Water based coating composition and preparation method thereof

The invention discloses an aqueous coating composition, the aqueous coating composition comprises at least in part by cationic amino terminated dendrimers or hyperbranched polyamine; clay; film-forming material, comprising at least one emulsion polymer; wherein, at least part of the amino terminal is Yang ionized or hyperbranched dendrimers polyamine is at least partially intercalated into the clay layers. The water soluble coating composition has good compatibility between components, and the formed film has higher gel content, improved mechanical, barrier property, scrub resistance and corrosion resistance. The invention also discloses the preparation method of the aqueous coating composition.

【技术实现步骤摘要】
一种水性涂料组合物及其制备方法
本专利技术涉及涂料组合物。更具体地，涉及一种水性涂料组合物及其制备方法。
技术介绍
树枝状聚合物和超支化聚合物都是具有纳米尺寸三维支化结构的高度支化高分子。通常认为树枝状分子结构非常规整，具有分子质量分布Mw/Mn接近或等于1的分子结构，但合成步骤通常比较繁琐。和树枝状聚合物比较，超支化聚合物没有那么规整，分子质量分布较宽，通常1.2<Mw/Mn<2.5，因与树枝型聚合物有类似的结构，所以性能也接近。但超支化聚合物合成方法简单，一般可采用一步聚合法合成。树枝状聚合物和超支化聚合物具有类似球形的紧凑结构，相对于线性高分子具有更高的官能团修饰度，即支化度很高；同时流体力学回转半径小，分子链缠结少，其物质粘度随相对分子质量的增加变化较小。通常树枝状聚合物和超支化聚合物的分子量相对较大，因而挥发性非常低，几乎没有气味，属于对环境友好的环保型材料。聚合物-无机纳米复合材料，特别是聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料是近年来开发的热门新型材料，通过无机材料的添加使得聚合物的机械，热学，光学，或物理化学性质以可控的方式来增强。不同于传统的微米级复合材料，这里所指的聚合物/硅酸盐复合材料是通过聚合物和纳米分散硅酸盐层间的两维界面相互作用而使硅酸盐纳米层充分剥离并均匀分散于聚合物基体中，从而具有常规复合材料无法比拟的优点：1.质量更轻，因其无机物添加量低(有机土掺0.5～5wt.％就可使聚合物性能明显改善)；2.力学性能得到改善，其纳米分散的片层结构在二维方向对聚合物具有增强作用；3.优良的气体阻隔效应和一定的阻燃效应；4.不影响材料的透明度，因为其分散的片层结构厚度约为1nm，与可见光波波长相当，光波可直接通过；5.成本低廉，加工方便。天然粘土矿物是硅酸盐家族的重要成员；主要包括蒙脱土、高岭土、滑石、云母、泥灰岩、沸石、锂蒙脱石等等。其中蒙脱土(Montmorillonite，MMT)是属于称为2:1的层状硅酸盐，顾名思义具有层状结构。其单位晶胞由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成，四面体和八面体以共同的氧原子连接，形成厚约0.96纳米，长径比约100-1000的高度有序的准二维晶片，约8-10个晶片组成了一个基本粒子，再由若干个基本粒子构成蒙脱土颗粒。蒙脱土的两个相邻片层之间仅由氧原子层和氧原子层相接，没有化学键和氢键，只有微弱的范德华力。晶层间存在着可被置换的阳离子，包括Mg2+，Ca2+，Na+，K+，Li+及H+等。到目前为止，对聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究，其聚合物对象大都集中在工程塑料，如聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、尼龙等。蒙脱土主要先由疏水的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)插层改性，然后通过熔融混合方式掺入聚合物基体中。然而疏水改性的蒙脱土在水性涂料体系中的相容性不好，很难剥离且容易聚结，对涂料漆膜的性能起到反作用。如何将粘土更有效的分散于水性涂料体系来改善粘土与水性涂料体系的相容性，提高涂料漆膜的性能是本专利技术要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种水性涂料组合物，该组合物中粘土与体系中的聚合物基体相容性良好，粘土能有效的剥离并均匀分散于聚合物基体中，且该水性涂料组合物各组分间相容性好、形成的漆膜具有更高的凝胶含量和改善的机械、阻隔性能、耐擦洗性能和耐腐蚀性能。本专利技术的第二个目的在于提供一种水性涂料组合物的制备方法。为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种水性涂料组合物，它包含：至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺；粘土；成膜物质，包含至少一种乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺至少部分插层进入粘土片层中。根据本专利技术的优选实施方式，所述乳液聚合物中含有至少一种可与氨基反应的官能团，所述官能团选自：本专利技术中，至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺作为粘土的插层剂，能更有效地插入粘土的晶层之间，扩大了粘土的层间距从而减弱了层间作用力。使得粘土在水性涂料组合物形成的漆膜中得到更有效的剥离及均匀分散，提高漆膜的凝胶含量、改善机械性能、阻隔性能、耐擦洗性能及耐腐蚀性能。该至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺能与含有上述官能团的乳液聚合物发生交联反应，可进一步改善得到的漆膜的上述特性，如机械性能和凝胶含量等。根据本专利技术的优选实施方式，所述至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺为至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM(聚酰胺-胺)。在本专利技术的一些具体实施方式中，至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM的PAMAM原料的重均分子量大于500，优选为500～6000。优选地，所述PAMAM选自第0代、第1代、第2代树枝状PAMAM。其中，第1代树枝状PAMAM的结构如下式所示：根据本专利技术的优选实施方式，PAMAM可包括但不限于为威海晨源分子新材料的型号为CYD-100A、CYD-110A、CYD-D014等的PAMAM。根据本专利技术的优选实施方式，所述至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM的结构为PAMAM-N+R1R2R3，其中R1、R2、R3可以是相同或者是不同的含有氢，碳氢的烷基、烯基、炔基、苯基、芳基。根据本专利技术的优选实施方式，所述至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM是将PAMAM的至少部分端氨基被阳离子化为铵盐。根据本专利技术的优选实施方式，所述至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM的制备方法为：将PAMAM的端氨基官能团和阳离子化试剂按摩尔当量比49:1～1:1加入反应釜，于水中充分搅拌合成，得至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM。更优选地，所述PAMAM的一个或两个或三个氨基官能团被阳离子化试剂阳离子化，此时起到的对粘土的促增稠作用效果更佳。上述制备方法中，合成反应结束后，可视情况除水或直接使用。根据本专利技术的优选实施方式，所述阳离子化试剂为C1～C16的卤代烃、有机酸、无机酸中的一种或多种。优选地，有机酸选自C1～C16的脂肪酸、C1～C16的磺酸、C1～C16的磷酸；更优选地，所述C1～C16的脂肪酸为草酸、脂肪酸、丙烯酸中的一种或多种。根据本专利技术的优选实施方式，所述C1～C16的卤代烃可为例如碘甲烷、溴乙烷等，所述C1～C16的磺酸可为例如甲基磺酸、乙基磺酸等、C1～C16的磷酸可为例如甲基磷酸、正己基磷酸等。优选地，所述无机酸选自盐酸、硫酸、磷酸、碳酸中的一种或多种。更优选地，所述阳离子化试剂为盐酸，此时得到的阳离子化的PAMAM对促进粘土的剥离分散以及与乳液聚合物的结合效果更好。根据本专利技术的优选实施方式，所述乳液聚合物使用的单体至少包括如下单体中的一种或多种：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、双丙酮丙烯酰胺，从而提供乳液聚合物中能够提供上述可与氨基反应的官能团。根据本专利技术的优选实施方式，所述乳液聚合物选自含有甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种的丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚物、醋酸乙烯-丙烯酸共聚乳液或醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯共聚乳液。更优选地，所述乳液聚合物选自含有甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、双丙酮丙烯酰胺中的一种或几种的丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性涂料组合物，其特征在于，它包含：至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺；粘土；成膜物质，包含至少一种乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺至少部分插层进入粘土片层中。

【技术特征摘要】
1.一种水性涂料组合物，其特征在于，它包含：至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺；粘土；成膜物质，包含至少一种乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺至少部分插层进入粘土片层中。2.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述乳液聚合物中含有至少一种可与氨基反应的官能团，所述官能团选自：3.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺为至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM；所述至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM的制备方法为：将PAMAM的端氨基官能团和阳离子化试剂按摩尔当量比49:1～1:1加入反应釜，于水中充分搅拌合成，得至少部分端氨基被阳离子化的PAMAM。4.根据权利要求3所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述PAMAM的重均分子量大于500，优选为500～6000；所述阳离子化试剂为C1～C16的卤代烃、有机酸、无机酸中的一种或多种；优选地，所述有机酸选自草酸、脂肪酸、丙烯酸中的一种或多种；优选地，所述无机酸选自盐酸、碳酸、硫酸、磷酸中的一种或多种。5.根据权利要求1或2所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述乳液聚合物使用的单体至少包括如下单体中的一种或多种：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、双丙酮丙烯酰胺；优选地，所述乳液聚合物选自含有甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、双丙酮丙烯酰胺中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊绍泊，唐晌，李海荣，汪少锋，
申请(专利权)人：广州立邦涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44