丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体及其制备方法和固化方法技术

本发明专利技术公开了一种丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体及其制备方法和固化方法，以质量百分数计，该水分散体由以下原料通过原位乳液聚合法制成：乳化剂0.5～10％；引发剂0.1～0.5％；稳定剂0.01～0.4％；丙烯酸酯类单体15～40％；功能性单体0.5～15％；其他助剂0～2％；活性低温固化环氧粉末涂料15～40％；余量为水。本发明专利技术的水分散体具有优异的装饰效果和性能，克服了粉末涂料难以实现高光泽、高透明、高丰满感装饰效果的缺陷。

Interpenetrating Network Water Dispersion of Acrylate Modified Nano Powder Coatings and Its Preparation Method and Curing Method

The invention discloses an acrylate modified nano powder coating interpenetrating network water dispersoid and a preparation method and a curing method thereof. According to the mass percentage, the aqueous dispersion is made from in situ emulsion polymerization of the following raw materials: emulsifiers 0.5 to 10%; initiators 0.1 to 0.5%; stabilizers 0.01 to 0.4%; acrylic monomers 15 to 40%; functional monomers 0.5 to 15%; Other additives 0-2%; active low temperature curable epoxy powder coatings 15-40%; residual water. The water dispersion of the invention has excellent decorative effect and performance, and overcomes the defect that the powder coating is difficult to achieve high gloss, high transparency and high fullness decorative effect.

【技术实现步骤摘要】
丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体及其制备方法和固化方法
本专利技术涉及涂料及涂装领域，尤其涉及一种丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体及其制备方法和固化方法。
技术介绍
与传统的液体涂料(油漆)相比，粉末涂料作为大家认可的“4E型”(高的生产效率、优良的涂膜性能、生态环保、经济)涂料，在人类更加重视环境保护、各国纷纷出台限制大气有机气体排放的形势下，其发展空间越来越大。然而，粉末涂料也有明显的不足之处，最主要的就是形成的涂膜表面不够饱满美观，达不到高装饰的要求。具体表现在涂层厚度太厚、平整度差、光泽低等方面；粉末涂料的涂层厚度通常在60～100μm，远远超过普通油漆漆膜厚度，如此厚的涂层不仅影响涂层质量，而且还带来不必要的浪费。同时喷涂温度过高(180～230℃)×(10～20min)和对基材电导率的要求等的限制大大增加了粉末涂料的推广阻力。申请号为CN200780025825.7的中国专利公开了一种聚合物包覆的颗粒的水分散体及其制备方法。该专利中制备水分散体的目的是为了提高粉末涂料中颜填料分散效率。申请号为CN01804808.0的中国专利文献公开了一种制备包含组分A和B的粉末涂料水分散体的方法，其中组分A是基料树脂或基料树脂混合物，组分B是交联剂或交联剂混合物，或组分A是交联剂或交联剂混合物和组分B是基料树脂或基料树脂混合物，其中该方法包括以下步骤：a)通过在转相乳化方法中加入水介质分散包含组分A的组合物，b)在加入水介质的同时或之后加入组分B，和c)任选混合得到的组合物，从而获得包含组分A和B的分散体。该方法能够制备具有50～800nm范围的颗粒的稳定的粉末涂料浆料。专利WO96/37561公开了一种粉末涂料水分散体的湿磨方法，其将固体粉末涂料组成在水介质中湿磨。但得到的水分散粉末涂料的粒径分布较宽(3～20μm)，粒径形状不规则，并且较大。专利WO97/45476提供了一种制备粉末涂料水分散体的方法，其中将熔融条件下的树脂和交联剂等在挤出条件下分散于液体介质中。在这方法中先将基料树脂和交联剂等熔融，然后将水加入到体系中，得到水分散体。此方法不适用树脂及交联剂的熔点或软化点接近或低于反应温度的体系。互穿网络聚合物(IPN)是一种独特的高分子共混物，它是由交联聚合物I和交联聚合物II各自交联后所得的网络连续地相互穿插而成的。IPN不同于接枝共聚物，因为在IPN中聚合物I和II之间未发生化学键结合。根据合成的方法不同，可将IPN分成不同类型，IPN可分为同步IPN(SIN)、分步IPN(SIPN)、互穿网络弹性体(IEN)、乳胶IPN(LIPN)。其中LIPN是一种新兴的IPN复合材料。LIPN一般指广义的乳胶互穿聚合网络，从组成上来看这种互穿聚合物的聚合物是否交联，可以将LIPN分成两种：即LIPN和乳胶半IPN。前者是指形成互穿网络的两种聚合物均发生交联，而后者则是指在两种聚合物中仅有一种发生交联而另一种是线性的。IPN技术以化学的方法进行多种聚合物的分子级或超分子级的物理共混，它利用“强迫相容”及“协同效应”兼顾了物理共混和化学共聚二者的优点，它赋予聚合物材料许多宝贵的性能。LIPN是IPN技术中最活跃的领域之一，它不仅可作为涂料基料直接使用，而且也有利于聚合物的后期加工成型。
技术实现思路
本专利技术提供了一种丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，该水分散体具有优异的装饰效果和性能，克服了粉末涂料难以实现高光泽、高透明、高丰满感装饰效果的缺陷。具体技术方案如下：一种丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，以质量百分数计，由以下原料通过原位乳液聚合法制成：优选的，一种丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，以质量百分数计，由以下原料通过原位乳液聚合法制成：本专利技术还公开了所述丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性低温固化环氧粉末涂料溶胀在丙烯酸酯类单体中，在冷却浴中进行剪切分散，之后加入功能性单体并溶解入油溶性引发剂，得到油相部分；将其他助剂和部分配方量的乳化剂加入部分配方量的水中，配制乳化水；将稳定剂和剩余配方量的乳化剂加入到剩余配方量的水中，配制打底液；(2)将油相部分加入到乳化水中，剪切乳化，制备成粒径小于1μm的预乳化液；(3)将预乳化液滴加到打底液中，采用饥饿滴加法进行乳液聚合，预乳化液滴加完全后升温至60～90℃进行保温；之后再补加水溶性引发剂，60～90℃进行保温，冷却、过滤，滤液即为丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体。本专利技术通过丙烯酸酯类单体对活性低温固化环氧粉末涂料树脂的溶胀作用，在高速剪切分散机的机械剪切分散乳化作用下，将低温固化环氧粉末涂料颗粒分散到纳米粒度的预乳化液滴中，然后通过油溶性引发剂引发预乳化液滴中原位聚合的方法制备丙烯酸酯类微交联聚合物束缚活性低温固化环氧粉末涂料形成乳液，防止活性低温固化环氧粉末涂料在聚合过程中出现相分离；最后用间歇式饥饿滴加法进行乳液聚合，制备包裹着活性低温固化环氧粉末涂料的纳米级微粒的丙烯酸酯水分散体。向制备得到的丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体中添加少量流平剂、消泡剂、成膜促进剂等助剂后，可生产出能含50％以上粉末涂料的纳米水分散体系涂装材料，该涂装材料能够以水性漆的涂装方法涂装。本专利技术的丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体中，活性低温固化环氧粉末涂料是以纳米尺度分散在丙烯酸酯类单体中，并且通过乳液聚合，丙烯酸酯微交联聚合物束缚活性低温固化环氧粉末涂料，并防止二种树脂体系相分离，形成微观掺杂结构；同时因为丙烯酸酯聚合物和环氧树脂聚合物具有不同的聚合、固化方式及不同的交联条件及活性点，水分散体涂膜干燥后环氧树脂和丙烯酸酯树脂产生各自的交联区间，形成不同交联网络(LIPN结构)的树脂涂层。所述的乳化剂为阴非离子乳化剂和含有反应活性的反应型乳化剂。所述的引发剂为自由基聚合引发剂；包括油溶性引发剂和水溶性引发剂。所述的稳定剂为焦磷酸钠、磷酸二氢钠、碳酸氢钠、硫酸亚铁和氯化钠中的一种或多种。所述的丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸异辛酯、丙烯氰、苯乙烯和衣康酸中的一种或多种。所述的功能性单体为N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)、羟乙基丙烯酰胺(NHEMAA)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEMA)、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)、丙烯酸收缩甘油醚(GMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)和N-(N-丁氧基甲基)丙烯酰胺(IBMA)中的一种或多种。所述的其他助剂为交联促进剂、增溶剂、链转移剂、悬浮分散剂、纳米无机溶胶和纳米无机颗粒中的一种或多种。以质量百分数计，所述的活性低温固化环氧粉末涂料由以下原料制成：所述的低温固化剂为液态环氧树脂改性的咪唑类化合物，其活性仲氨基被液态环氧树脂的环氧基团保护，咪唑类化合物的活性仲氨基与液态环氧树脂的环氧基的摩尔比为1∶1～1.4。采用该低温固化剂时，活性低温固化环氧粉末涂料中的环氧基团采用咪唑类固化剂在离子型聚合机理下固化，其一般固化条件为100～130℃，3～10min。所述的活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，其特征在于，以质量百分数计，由以下原料通过原位乳液聚合法制成：

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，其特征在于，以质量百分数计，由以下原料通过原位乳液聚合法制成：2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，其特征在于，以质量百分数计，由以下原料通过原位乳液聚合法制成：3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，其特征在于，所述的丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸异辛酯、丙烯氰、苯乙烯和衣康酸中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，其特征在于，所述的功能性单体为N-羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、丙烯酸收缩甘油醚(GMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)和N-(N-丁氧基甲基)丙烯酰胺(IBMA)中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，其特征在于，以质量百分数计，所述的活性低温固化环氧粉末涂料由以下原料制成：6.根据权利要求5所述的丙烯酸酯改性纳米粉末涂料互穿网络水分散体，其特征在于，所述的低温固化剂为液态环氧树脂改性的咪唑类化合物，其活性仲氨基被液态环氧树脂的环氧基团保护，咪唑类化合物的活性仲氨基与液态环氧树脂的环氧基的摩尔比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：江永波，任华，宋帅，潘毅，
申请(专利权)人：江苏锐康新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32