改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品技术

本发明专利技术涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品，其中，所述改性丙烯酸树脂水性涂料包括A组分，按重量计，所述A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式的有机硅/SiO2杂化体：

Modified acrylic resin waterborne coatings and their preparation methods and products

The present invention relates to a modified acrylic resin water-borne coating and its preparation method and products. The modified acrylic resin water-borne coating comprises component A, which is prepared by weight from five to ten portions of organosilicon/SiO 2 hybrid sol, 85 to 95 portions of water-borne acrylic resin, 1.5 to 2 portions of corrosion inhibitor and 0.7 to 3.5 portions of water, in which the organosilicon/SiO hybrid sol is composed of the following components. 2 Hybrid sol contains organosilicon/SiO 2 Hybrids with the following formula:

【技术实现步骤摘要】
改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品
本专利技术涉及腐蚀与防护
，特别是涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料及其制备方法和制品。
技术介绍
由于水性丙烯酸涂料具有优异的耐候性、耐蚀性强且环保等特点，在建筑防护涂层、耐沾污涂层等领域有广泛的应用。但是其在高温下易开裂、强腐蚀环境下出现鼓泡与溶解等缺点，这限制了其广泛的应用。有机硅/SiO2杂化体具有优良的抗渗透性、耐高低温性能、长期稳定等，且该杂化体具有很好的相容性。目前，采用硅溶胶改性水性丙烯酸树脂是提高涂料在复杂腐蚀环境中的一种有效途径。目前，关于改性丙烯酸树脂涂料的制备方法已有研究，比如：一种有机硅改性羟基丙烯酸树脂水分散体的制备，通过有序滴加不同的混合溶液制备有机硅改性的羟基丙烯酸树脂，然后除去有机硅改性的羟基丙烯酸树脂中的部分溶剂并进行中和成盐反应，最后将其分散于水中制备有机硅改性羟基丙烯酸树脂水分散体；一种有机硅及纳米二氧化硅改性丙烯酸树脂无皂乳液的制备方法，用反应性乳化剂替代常规乳化剂，首先使丙烯酸酯类单体、(甲基)丙烯酸、乙烯基硅油和含双键烷氧基硅烷进行无皂乳液聚合，然后加入正硅酸乙酯发生溶胶-凝胶反应，制得有机硅及纳米二氧化硅改性丙烯酸树脂无皂乳液，克服了丙烯酸树脂热粘冷脆、耐水性差、抗溶剂性差等缺点；一种水性白色面漆环氧-有机硅树脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散体，该水性白色面漆采用上述水分散体为基料，涂膜既具有环氧-有机硅树脂机械强度高、防腐性能优良的特点；一种塑料件的有机硅改性丙烯酸树脂底漆，有机硅对不同材质的塑料件均有良好的配套性，该产品具有良好的耐蒸煮性和抗冷热交变性。但是，这些技术依然存在耐腐蚀性能差或力学性能差的不足。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种具有优良的力学性能和耐腐蚀性能的改性丙烯酸树脂水性涂料。一种改性丙烯酸树脂水性涂料，包括A组分，按重量计，所述A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式结构的有机硅/SiO2杂化体：其中，k≥1，m≥1，n≥1；所述水性丙烯酸树脂具有如下通式的重复单元：可以理解，上述水性丙烯酸树脂重复单元通式中的波浪线表示C-C链。上述有机硅/SiO2杂化体含有大量的硅烷氧基，能够与水性丙烯酸树脂中的双键、羟基反应，通过控制各原料组分的搭配，得到有机硅/SiO2杂化体丙烯酸树脂水性涂料，由于有机硅/SiO2杂化体的分子链上含有大量由硅羟基相互脱水缩合、脱醇缩合形成的以Si-O-Si键为骨架相互连接的空间网络结构，其综合了SiO2高硬度、抗刮伤性、耐溶剂性，具有防水、防污等特殊性能，将其接枝到水性丙烯酸树脂中形成网络结构，能够克服水性丙烯酸树脂涂层力学性能差及耐蚀性弱的缺陷，采用本专利技术上述改性丙烯酸树脂水性涂料制备的涂层，其具有优异力学性能和耐腐蚀性。在其中一个实施例中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶是以1～2重量份无机相前驱体和5～25重量份有机相前驱体为原料，采用溶胶-凝胶法制备而成的；其中，所述无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，所述有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种。在其中一个实施例中，按重量计，所述水性丙烯酸树脂由以下组分制成：80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯和10～12份丙烯酸羟乙酯。在其中一个实施例中，所述有机溶剂选自正丁醇、异丙醇、乙二醇单丁醚和丙酮中的至少一种。在其中一个实施例中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、叔丁基过氧化氢和过氧化苯甲酰中的至少一种。在其中一个实施例中，所述改性丙烯酸树脂水性涂料还包括B组分，所述B组分为异氰酸酯固化剂。本专利技术另一目的在于提供一种上述改性丙烯酸树脂水性涂料的制备方法，包括以下步骤：将所述有机硅/SiO2杂化溶胶和所述水性丙烯酸树脂混合并搅拌均匀，加入所述缓蚀剂，混匀，然后用所述水调节粘度，得到所述改性丙烯酸树脂水性涂料。上述方法操作简单，不需要额外投入设备，易于实现工业化生产，所得改性丙烯酸树脂水性涂料粘度适中，易于施工，具有优异的涂膜附着力和耐腐蚀性能。在其中一个实施例中，所述制备方法还包括制备所述有机硅/SiO2杂化溶胶的步骤：按重量计，将1～1.5份的无机相前驱体、0.5～2份的硅烷偶联剂、5～25份有机相前驱体和5～50份的无水乙醇混合均匀，得到混合物；其中，所述无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，所述有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种；往所述混合物中滴加催化剂，然后在搅拌过程中缓慢滴入0.7～3.5份的水，于32℃～38℃搅拌状态下反应6h～8h后，脱除乙醇溶剂，得到所述有机硅/SiO2杂化溶胶。如此，以正硅酸乙酯等无机相前驱体，甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷等有机相前驱体为起始原料，在硅烷偶联剂和催化剂的作用下，通过溶胶-凝胶法能够制备得到分子级复合的有机硅/SiO2杂化体材料。在其中一个实施例中，所述无机相前驱体为正硅酸乙酯；所述有机相前驱体包括甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷，所述甲基三乙氧基硅烷和所述二苯基二甲氧基硅烷的重量比为(3～15):(2～6)。可以理解，酸性催化剂可以但不限于醋酸或盐酸等；碱性催化剂可以但不限于氨水和氯化铵。在其中一个实施例中，所述催化剂为醋酸或盐酸等酸性催化剂。在研中发现，酸性催化剂制备出的有机硅/SiO2杂化溶胶为均相体系，而碱性催化剂制备的有机硅/SiO2杂化溶胶为颗粒状的非均相体系。在其中一个实施例中，所述的制备方法还包括制备所述水性丙烯酸树脂的步骤：将80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯、10～12份丙烯酸羟乙酯混合均匀，90℃下回流反应2～4h，脱除有机溶剂，得到所述水性丙烯酸树脂。本专利技术又一目的在于提供一种制品，所述制品包括改性丙烯酸树脂涂层，所述改性丙烯酸树脂涂层为采用上述改性丙烯酸树脂水性涂料经固化得到的涂层。在其中一个实施例中，所述涂层是用异氰酸酯固化剂固化所述改性丙烯酸树脂涂料的A组分得到的。本专利技术有机硅/SiO2杂化体的分子链上带有大量硅羟基和不饱和双键和硅烷氧键，通过有机硅/SiO2杂化体中的硅烷氧基与水性丙烯酸树脂中的羟基或不饱和键反应制备有机硅/SiO2杂化体改性水性丙烯酸树脂，得到改性丙烯酸树脂水性涂料，然后利用上述异佛尔酮二异氰酸酯等异氰酸酯固化剂与涂料发生固化反应，达到一次性固化羟基，固化彻底、完全。相比传统的涂料制备涂层，本专利技术涂层制备更加便捷，固化后得到的漆膜具有更加优异力学性能和耐腐蚀性能。附图说明图1为本专利技术一实施例制备得到的有机硅/SiO2杂化溶胶与有机硅/SiO2杂化溶胶改性水性丙烯酸树脂的红外测试结果图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，包括A组分，按重量计，所述A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式结构的有机硅/SiO2杂化体：

【技术特征摘要】
1.一种改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，包括A组分，按重量计，所述A组分由包括以下的组分制成：5～10份有机硅/SiO2杂化溶胶、85～95份水性丙烯酸树脂、1.5～2份缓蚀剂和0.7～3.5份水，其中，所述有机硅/SiO2杂化溶胶包含具有下式结构的有机硅/SiO2杂化体：其中，k≥1，m≥1，n≥1；所述水性丙烯酸树脂具有如下通式的重复单元：2.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，所述有机硅/SiO2杂化溶胶是以1～2重量份无机相前驱体和5～25重量份有机相前驱体为原料，采用溶胶-凝胶法制备而成的；其中，所述无机相前驱体选自正硅酸乙酯或九水合硅酸钠，所述有机相前驱体选自甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，按重量计，所述水性丙烯酸树脂由以下组分制成：80～110份有机溶剂、1～2份引发剂、18～20份丙烯酸、30～35份甲基丙烯酸甲酯、32～35份丙烯酸丁酯和10～12份丙烯酸羟乙酯。4.根据权利要求3所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，所述有机溶剂选自正丁醇、异丙醇、乙二醇单丁醚和丙酮中的至少一种；和/或，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、叔丁基过氧化氢和过氧化苯甲酰中的至少一种。5.根据权利要求1～4任一所述的改性丙烯酸树脂水性涂料，其特征在于，所述改性丙烯酸树脂水性涂料还包括B组分，所述B组分为异氰酸酯固化剂。6.权利要求1～5任一项所述改性丙烯酸树脂水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：周街胜，蓝秀玲，刘光明，辛明亮，李茂东，杨波，涂欣，尹香槟，唐元亮，陆兵，郭华超，
申请(专利权)人：广州特种承压设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44