一种具有高耐冲击性能的水性双组份漆及其应用制造技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种具有高耐冲击性能的水性双组份漆及其应用。该水性双组份漆包括复合乳液和固化剂，所述复合乳液包括水性环氧乳液和水性丙烯酸酯乳液，不仅具有与水性环氧乳液单组分同等的耐水性和耐化学品性能，而且可以提升耐冲击性。同时，本发明专利技术还对所述水性丙烯酸乳液的乳化体系进行了优化，改善了水性环氧乳液和水性丙烯酸酯乳液混合后的机械稳定性，避免了破乳或凝胶等现象。所述的水性双组份漆可在工程机械领域，特别是需要耐冲击性的金属防护涂料中进行应用。

A kind of water-borne two-component paint with high impact resistance and its application

【技术实现步骤摘要】
一种具有高耐冲击性能的水性双组份漆及其应用
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种具有高耐冲击性能的水性双组份漆及其应用。
技术介绍
环氧树脂以其优异的附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性及机械强度等，在涂料领域中得到了广泛的应用。常用的环氧树脂大多数为黏稠的液体或者固体，不溶于水，只溶于芳烃类、酮类及醇类等有机溶剂。随着人们对VOC(挥发性有机化合物)排放量的限制，溶剂型的环氧树脂在涂料领域中的应用受到限制。水性环氧树脂以水作为分散介质时，VOC排放量很低，安全性有很大提高，所以水性环氧树脂成为人们新的研究方向。然而，水性环氧树脂虽然具有上述优异性能，但是由于其交联密度过高，无法完全满足一些应用环境对耐冲击性的较高要求。通过将具有不同优势性能的树脂复合，可以弥补水性环氧树脂的上述缺陷。现有技术中存在一些通过接枝聚合反应制备兼具不同树脂性能的技术方案，如CN102732134A、CN107418355A、CN108329438A、CN105732881A等专利文献中提到了将具有丙烯酸基团的单体接枝到环氧树脂分子中，CN103555120A中提到了先利用二元醇、二元酸、酸酐和环氧单体合成具有接枝活性的水分散型聚酯，然后将丙烯酸酯类单体接枝到所述水分散型聚酯分子中。但是通过接枝聚合等修改分子结构的方式对环氧树脂的性能进行改进时，存在一定的不可控因素，容易消耗环氧树脂本身的功能基团，使其原本所具有的优势性能收到影响。另外，CN104788627A，CN108329438A，CN105732881A中提到的丙烯酸改性环氧的制法，是通过溶剂聚合丙烯酸树脂后加入环氧树脂和水进行转相乳液；或环氧树脂的溶液中进行丙烯酸单体的聚合，然后进行转相乳液，这些体系中仍然会残留相当多溶剂，如果通过减压蒸馏的方式去除则能源消耗及环境影响较大。而且，在丙烯酸单体中溶解环氧树脂后进行乳液聚合的方式对环氧树脂的含量有限，通常只能在8％～60％，仍然无法完全满足一些应用环境对抗冲击性及防腐性同时所具有的较高要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种兼具耐冲击性、耐水性及耐化学品性等优势的水性双组份漆，包括复合乳液和固化剂，所述复合乳液包括水性环氧乳液和水性丙烯酸酯乳液，所述水性丙烯酸乳液为使用非离子乳化剂或阴离子非离子复合乳化剂所制得的合成树脂乳液，在所述阴离子非离子复合乳化剂中，阴离子乳化剂的使用量小于乳化剂总量的20wt％。本专利技术发现，通过乳液复合时，更有利于保留水性环氧树脂本身所具有的优势，复合后的乳液不仅具有与水性环氧乳液单组分同等的耐水性和耐化学品性能，而且可以提升耐冲击性。不过，水性环氧乳液和水性丙烯酸酯乳液混合后机械稳定性较低，特别是在高温(60～70℃)下时，机械稳定性方面的缺陷更为明显，容易出现破乳或凝胶等现象。同时，加入固化剂后涂料会迅速凝胶，缩短开放时间，影响涂布效率。对此，本专利技术进一步对水性丙烯酸乳液进行了优化，使上述问题得到了较好地改善。在本专利技术中，进一步优选所述非离子乳化剂为聚氧乙烯烷基醚类乳化剂。优选所述阴离子乳化剂为烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐。作为优选，当所述水性丙烯酸酯乳液使用非离子乳化剂制备时，对涂料产品使用时的高温机械稳定性更为有利；同时，在加入固化剂后，也更有利于适当延长凝胶时间，改善涂布效率。本专利技术中，在制备所述水性丙烯酸酯乳液时所使用的单体包括硬单体和软单体。其中，硬单体主要选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸叔丁酯、叔碳酸乙烯酯等Tg在30℃以上的含烯属不饱和基团的反应性单体，优选为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或其混合物；软单体主要选自甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯等Tg在30℃以下的含烯属不饱和基团的反应性单体，优选为丙烯酸丁酯，丙烯酸异辛酯中的一种或其混合物。进一步优选的，在制备所述水性丙烯酸酯乳液时所使用的单体还包括功能性单体，所述的功能性单体主要选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、羟乙基丙烯酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯等含烯属不饱和基团及选自羟基、羧基、酰胺基、环氧基、氰基等中的至少一种基团的反应性单体。作为优选，所述水性丙烯酸酯乳液的Tg(玻璃化转变温度，按FOX方程)为-40℃～40℃，优选为-20℃～20℃，最优选为-10℃～10℃，Tg太低会影响耐水性，Tg太高会降低耐冲击性。在一些实施方式中，使用过硫酸铵作为引发剂制备所述水性丙烯酸酯乳液。在一些实施方式中，所述水性丙烯酸酯乳液的固含量按重量百分比为45～50wt％。作为优选，当所述水性环氧乳液为双酚A型环氧树脂乳液时，对产品的耐腐蚀性和柔韧性性能更为有利。作为优选，当所述水性环氧乳液和水性丙烯酸酯乳液的重量比为重量比为6:1～3:1时，双组分漆的耐冲击性和环氧树脂原有的性能如耐水性及耐化学品性等都得到较好地体现。本专利技术中的固化剂为胺类固化剂，在应用于本专利技术的乳液体系时，优选所述胺类固化剂为聚酰胺树脂和/或芳香胺树脂。优选地，所述复合乳液和固化剂的重量比为7:1～9:1。依照环境需求，本领域人员可在复合乳液中加入一些常规的助剂，如选自分散剂、无机填料、防锈颜料、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、pH值调节剂中的一种或几种。本专利技术进一步对应用上述助剂时的优选技术方案进行了探究，得到如下选择：作为一种优选方案，所述无机填料为云母粉、钛白粉中的一种或其混合物。作为一种优选方案，所述pH值调节剂为氨水、AMP-95中的一种或其混合物。作为一种优选方案，所述防锈颜料为氧化铁、磷酸锌中的一种或其混合物。除此之外，其他助剂依照本领域常规理解进行添加即可，如涂料领域内常用的分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂等都可以在本专利技术体系中使用并得到不错的使用效果，在此不做进一步限定。除此之外，本领域人员可以依照公知常识对助剂的添加量做出调整，在此不做进一步限定。在一些实施方式中，所述水性双组分漆中复合乳液的制备方法如下：在1000～3000rpm搅拌下，按顺序加入水性环氧树脂乳液，水性丙烯酸酯乳液及其他添加助剂和粉料并混合均匀后，得到复合乳液。本专利技术进一步提供上述水性双组份漆在工程机械领域中的应用。本专利技术进一步提供所述水性双组份漆在金属防护涂料中的应用。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术提供了一种可以保留水性环氧树脂本身所具有的优势，同时显著提升其耐冲击性的水性双组份漆，另外，该双组份漆在应用时还具有机械稳定性，可在工程机械领域，特别是需要耐冲击性的金属防护涂料中进行应用。(2)本专利技术中的水性双组份漆获得方法简单，由于不涉及聚合反应，在成本及能源消耗等方面也具有明显的优势。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高耐冲击性能的水性双组份漆，包括复合乳液和固化剂，其特征在于，所述复合乳液包括水性环氧乳液和水性丙烯酸酯乳液，所述水性丙烯酸乳液为使用非离子乳化剂或阴离子非离子复合乳化剂所制得的合成树脂乳液，在所述阴离子非离子复合乳化剂中，阴离子乳化剂的使用量小于乳化剂总量的20wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高耐冲击性能的水性双组份漆，包括复合乳液和固化剂，其特征在于，所述复合乳液包括水性环氧乳液和水性丙烯酸酯乳液，所述水性丙烯酸乳液为使用非离子乳化剂或阴离子非离子复合乳化剂所制得的合成树脂乳液，在所述阴离子非离子复合乳化剂中，阴离子乳化剂的使用量小于乳化剂总量的20wt％。


2.根据权利要求1所述的水性双组份漆，其特征在于，所述非离子乳化剂为聚氧乙烯烷基醚类乳化剂；和/或，所述阴离子乳化剂为烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐。


3.根据权利要求1所述的水性双组份漆，其特征在于，所述水性丙烯酸酯乳液的Tg为-40℃～40℃，优选为-20℃～20℃，最优选为-10℃～10℃。


4.根据权利要求3所述的水性双组分漆，其特征在于，在制备所述水性丙烯酸酯乳液时所使用的单体包括硬单体和软单体；
其中，所述硬单体选自Tg在30℃以上的含烯属不饱和基团的反应性单体；优选为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或其混合物；
所述软单体选自Tg在30℃以下的含烯属不饱和基团的反应性单体，优选为丙烯酸丁酯，丙烯酸异辛酯中的一种或其混合物。


5.根据权利要求4所述的水性双组分漆，其特征在于，在制备所述水性丙烯酸酯乳液时所使用的单体还包括功能性单体；
所述功能性单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、羟乙基丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，
申请(专利权)人：上海昭和高分子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31