一种水性单组分涂料及其制备方法技术

本申请涉及涂料领域，具体公开了一种水性单组分涂料及其制备方法。水性单组分涂料包括以下重量份数原料，改性丙烯酸乳液64‑69份，成膜助剂8‑12份，功能助剂3‑6份，去离子水12‑15份，纳米碳化硅1‑6份，分散剂2‑5份。水性单组分涂料的制备方法为：将功能助剂、去离子水、分散剂和纳米碳化硅搅拌混合；然后加入改性丙烯酸乳液混合均匀；调节PH和黏度获得成品。其具有提高涂层的耐磨性能的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种水性单组分涂料及其制备方法
本申请涉及涂料领域，更具体地说，它涉及一种水性单组分涂料及其制备方法。
技术介绍
水性单组分涂料是用水作为溶剂或者分散介质的涂料，将溶剂型树脂溶解在有机溶剂中，然后在乳化剂的作用下依靠强烈的机械搅拌使树脂分散在水中形成乳液，在使用时用水作为稀释剂，与其它助剂混合形成水溶性涂料产品。水性单组分涂料使用水作为分散介质，减少了挥发性有机溶剂的使用，涂装工具后续也可以用水进行清洗，进一步减少了有机溶剂的使用，改善了施工人员的工作环境。目前，水性单组分涂料主要由树脂乳液、湿润剂、流平剂和水经过搅拌等工艺调配而成，在制备过程中减少了VOC(挥发性有机物)的使用。针对上述中的相关技术，专利技术人认为：虽然通过降低VOC的含量可以提高涂料的环保性能，但相应的VOC用量的降低会对涂层的耐磨性能产生一定的影响。
技术实现思路
为了提高涂层的耐磨性能，本申请提供一种水性单组分涂料及其制备方法。本申请提供的一种水性单组分涂料采用如下的技术方案：一种水性单组分涂料，包括以下重量份数原料，改性丙烯酸乳液64-69份，成膜助剂8-12份，功能助剂3-6份，去离子水12-15份，纳米碳化硅1-6份，分散剂2-5份。在一个实施方案中，所述纳米碳化硅的用量为3-6份，分散剂的用量为3.5-5份。在一个实施方案中，所述纳米碳化硅的用量为3份，分散剂的用量为3.5份。通过采用上述技术方案，纳米碳化硅具有较高的硬度和耐磨性能，可以对涂料进行填充，改善涂层的物理性能；分散剂可以改善纳米碳化硅在改性丙烯酸乳液中分散的分散状态，降低纳米碳化硅由于高表面活性而发生团聚的比例，提高纳米碳化硅分散的均匀度，提高涂层整体的硬度和耐磨性。在一定的范围内，随着纳米碳化硅用量的增加，涂料的硬度、耐磨性能和抗冲击强度处于上升的趋势，但随着纳米碳化硅用量的进一步提高，涂层的耐磨性能和抗冲击性能降低，当纳米碳化硅用量为3份，分散剂的用量为3.5份时，涂层的硬度为H，10r时的质量损失为9.5mg，抗冲击强度为57.5kg.cm，此时涂层的耐磨性能和抗冲击性能均为最佳；当纳米碳化硅用量为6份，分散剂的用量为5份时，涂层的硬度为2H，10r时的质量损失为9.7mg，抗冲击强度为55.2kg.cm，原因可能是随着碳化硅添加量的进一步提高，影响的涂层的韧性，涂层的耐磨性能是硬度和韧性共同作用的结果，涂层韧性的降低对涂层的耐磨性能也有一定的影响。优选的，所述分散剂为聚乙二醇。通过采用上述技术方案，聚乙二醇为非离子型表面活性剂，具有良好的水溶性和耐酸碱性，因而可以更好的与各种原料进行复配使用；此外，聚乙二醇具有包裹和连接颗粒的作用，因而可以限制纳米碳化硅颗粒由于高表面活性能发生团聚，提高纳米碳化硅颗粒分散的稳定性和均匀度，从而提高涂层的耐磨性能；并且，乙二醇具有排列规整的链结构，能够提高涂层的韧性。优选的，所述水性单组分涂料还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为纳米碳化硅用量的0.5％-3％。在一个实施方案中，所述硅烷偶联剂为纳米碳化硅用量的0.5％-1.5％。在一个实施方案中，所述硅烷偶联剂为纳米碳化硅用量的1.5％。通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂中的有机官能团与改性丙烯酸乳液具有良好的相容性，硅烷偶联剂中的硅氧烷基与纳米碳化硅中的硅原子具有良好相容性，因而可以使纳米碳化硅能更好的与原料涂层进行结合，同时可以阻止纳米碳化硅之间发生团聚，从而进一步改善纳米碳化硅在涂层中的分布状态，提高涂层的耐磨性能。随着硅烷偶联剂用量的增加，涂层的耐磨性能处于上升的趋势，当硅烷偶联剂用量为纳米碳化硅用量的0.5％时，涂层的硬度为H，10r时的质量损失为8.6mg，抗冲击强度为57.4kg.cm，当硅烷偶联剂用量为纳米碳化硅用量的1.5％时，涂层的硬度为H，10r时的质量损失为7.7mg，抗冲击强度为57.5kg.cm；当硅烷偶联剂用量为纳米碳化硅用量的3％时，涂层的硬度为H，10r时的质量损失为7.9mg，抗冲击强度为57.7kg.cm，可以看出随着硅烷偶联剂用量的进一步提高，涂层的耐磨性能和抗冲击强度变化不大。优选的，所述水性单组分涂料还包括偏铝酸钠，所述偏铝酸钠和纳米碳化硅的重量比为0.5～3：1。通过采用上述技术方案，偏铝酸钠作为一种无机电解质，可以溶于水中并发生电离，离子可以吸附在纳米碳化硅的表面，提高粉体颗粒表面的电势，从而产生静电稳定效应，进一步提高纳米碳化硅颗粒在乳液中分散的稳定性和均匀度，进而提高涂料的性能。此外，涂料涂抹完成后，涂料的PH趋向中性，偏铝酸钠吸收涂层中的水分以及空气中的二氧化碳，既可以加快涂层中水分的消耗，提高涂料的干燥速率，还可以生成部分氢氧化铝颗粒，氢氧化铝在高温下会发生分解反应，从而提高涂层的耐火性能。但随着氢氧化铝的生成，对于涂料的耐磨性能和抗冲击性能会产生一定的影响，因此需要控制偏铝酸钠和纳米碳化硅的用量关系，使偏铝酸钠对碳化硅分散性能的影响强于氢氧化铝对于涂层韧性的影响，在一个实施方案中，所述偏铝酸钠和纳米碳化硅的重量为1.5:1，此时涂层的硬度为H，10r时的质量损失为6.1mg，抗冲击强度为56.7kg.cm，涂层的耐磨性能和抗冲击性能最佳。优选的，所述功能助剂包括湿润剂、流平剂、水性蜡和增稠剂，按功能助剂的重量份数计，湿润剂：流平剂：水性蜡：增稠剂＝(0.5-1.5):(1-2):(1-2.5):(1.5-2.5)。通过采用上述技术方案，湿润剂可以改善涂料的表面张力和渗透性，从而使涂料能够更好的湿润地材，提高涂料的附着力；流平剂可以降低涂料的表面张力，提高其流平性和均匀性，使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性；水性单组分涂料受到成膜机理的限制，存在干燥速度慢的问题，容易发生粘连和回粘，水性蜡可以迁移到涂层表面，减小膜之间的粘合力；增稠剂可以改善涂料的整体稠度，减缓涂料在储存期间发生沉淀和结块。第一方面，本申请提供一种水性单组分涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种水性单组分涂料的制备方法，包括以下步骤:S1.将去离子水、成膜助剂、流平剂、湿润剂和分散剂，按比例投入搅拌筒中搅拌均匀，然后将纳米碳化硅按比例投入搅拌筒中搅拌使纳米碳化硅分散均匀，制成半成品A；S2.将改性丙烯酸乳液和投入搅拌筒中，搅拌制成半成品B；S3.将水性蜡按比例投入半成品B中，搅拌获得半成品C；S4.将PH调节剂加入半成品C中，调节半成品C的PH至8.0-8.5，获得半成品D；S5.将增稠剂滴入半成品D中搅拌，调节半成品D的黏度至55KU-65KU，获得成品。通过采用上述技术方案，将各种原料按照一定的顺序和配比进行调配，使涂料达到预计的效果。优选的，所述PH调节剂为氨水。通过采用上述技术方案，氨水具有挥发性，涂料涂抹完成后，随着涂抹的干燥过程氨水逐渐挥发。优选的，在步骤S2中加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性单组分涂料，其特征在于：包括以下重量份数原料，改性丙烯酸乳液64-69份，成膜助剂8-12份，功能助剂3-6份，去离子水12-15份，纳米碳化硅1-6份，分散剂2-5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性单组分涂料，其特征在于：包括以下重量份数原料，改性丙烯酸乳液64-69份，成膜助剂8-12份，功能助剂3-6份，去离子水12-15份，纳米碳化硅1-6份，分散剂2-5份。


2.根据权利要求1所述的一种水性单组分涂料，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇。


3.根据权利要求1所述的一种水性单组分涂料，其特征在于：所述水性单组分涂料还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为纳米碳化硅用量的0.5%-3%。


4.根据权利要求1或3所述的一种水性单组分涂料，其特征在于：所述水性单组分涂料还包括偏铝酸钠，所述偏铝酸钠和纳米碳化硅的重量比为0.5～3：1。


5.根据权利要求1所述的一种水性单组分涂料，其特征在于：所述功能助剂包括湿润剂、流平剂、水性蜡和增稠剂，按功能助剂的重量份数计，湿润剂：流平剂：水性蜡：增稠剂=(0.5-1.5):(1-2):(1-2.5):(1.5-2.5)。


6.权利要求1-6任一所述的一种水性单组分涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:
S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘个辉，张志海，刘水泉，
申请(专利权)人：漳州市和兴涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35