本发明专利技术提供一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料及其制备方法，所述涂料，以重量份计，包括以下组分：纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液2～7份、聚丙烯酸酯类乳液15～23份、水24～26份、分散剂0.4～0.6份、非离子表面活性剂0.15～0.25份、消泡剂0.15～0.25份、防霉杀菌剂0.15～0.25份、钛白粉1.5～2.5份、轻质碳酸钙9～11份、重质碳酸钙24～26份、5份高岭土4～6份、成膜助剂0.4～0.6份、乙二醇0.8～1.2份；本发明专利技术通过物理方法实现了纤维素纳米微纤与水性丙烯酸酯涂料的均匀分散，环境友好；本发明专利技术制备的含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，耐洗刷性能和耐碱性优异。耐洗刷性能和耐碱性优异。耐洗刷性能和耐碱性优异。
【技术实现步骤摘要】
一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料及其制备方法
[0001]本专利技术属于高分子材料
，涉及一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料及其制备方法。
技术介绍
[0002]通过物理、化学和生物方法处理木材、棉等天然资源，能够制得纳米尺度的高分子材料
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纳米纤维素。纳米纤维素包括纤维素纳米微纤与纤维素纳米晶体。纤维素纳米微纤由机械研磨木浆粕、棉浆粕制得，长度为0.5～10μm，宽度为4～100 nm，高度为4～100 nm。纤维素纳米晶体是通过酸水解处理纤维素浆粕、微晶纤维素等原料制得的纳米棒状材料，长度为0.05～0.5μm，宽度为3～5nm，高度为3～5nm。纳米纤维素的力学性能媲美碳纤维、芳纶等高性能材料，能够用作复合材料的填料。
[0003]水性聚丙烯酸酯涂料以水为分散介质，解决了溶剂型涂料释放挥发性有机化合物（VOCs）的问题。但是，水性涂料的耐磨性、强度等性能弱于溶剂型涂料；为了提高水性涂料的性能，涂料中添加纳米纤维素是可行的技术解决方案。已有研究将纳米纤维素与聚丙烯酸酯乳液混合，含有纳米纤维素的乳液涂层，耐磨性能和稳定性均有提高（李鑫琪, 陈京环, 刘金刚. 纳米纤维素及其在水性涂料中的应用研究进展[J]. 中国造纸,2022, 41(8):12.）。但是，纤维素分子链结构单位上含有三个能形成分子间氢键的羟基，导致纳米纤维素易于团聚并难以在较高粘度的水性涂料中分散。因此，现有技术中含纳米纤维素的水性涂料，普遍采用粒径尺寸、长径比都更小的纤维素纳米晶体。还通过纤维素表面改性、原位共聚等方法提高纤维素纳米晶体的分散均匀性。
[0004]纤维素纳米微纤长度大，长径比远高于纤维素纳米晶体，更难于和水性涂料均匀混合。为了提高纤维素纳米微纤在水性涂料中的分散均匀性，现有技术中常用化学方法处理纤维素纳米微纤。
[0005]中国专利ZL201810229786.2（改性纳米纤维素、填料及包含其的水性涂料）通过酯化反应在纤维素上接枝羧基，再将接枝改性纤维素纳米微纤分散液与水性涂料混合。由于表面羧基的排斥作用，改性纤维素纳米微纤不易聚集并在水中形成三维网状的凝胶结构。但是其分散液含有有机溶剂，涂料使用与干燥过程会释放有机溶剂。
[0006]Tan（ACS Sustainable Chemistry&Engineering, 2016, 4(7): 3766
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3772.）等人将纤维素纤维素纳米微纤与硅烷偶联剂加入聚丙烯酸酯木质家具清漆。硅烷偶联剂的存在减少了纤维素纳米微纤的团聚，使清漆涂层拥有更好的力学性能与附着力。硅烷偶联剂常用作无机粉体与有机高分子混合的相容剂，如果将硅烷偶联剂用于内外墙涂料等含有大量无机物的体系，无机物更易与硅烷偶联剂反应，纤维素表面附着的硅烷偶联剂相应减少而减弱纤维素的分散效果。
[0007]可见，上述化学方法处理纤维素纳米微纤，工艺较复杂，使用有机溶剂，存在环境污染的隐患。
技术实现思路
[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种含有纤维素纳米微纤的水性聚丙烯酸酯涂料及其制备方法，实现以下专利技术目的：避免使用化学方法处理纤维素纳米微纤，使用物理方法提高纤维素纳米微纤在水性聚丙烯酸酯涂料中的分散均匀性，制备的含有纤维素纳米微纤的水性聚丙烯酸酯涂料，耐洗刷性能和耐碱性能优异。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，所述涂料，以重量份计，包括以下组分：纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液2～7份、聚丙烯酸酯类乳液15～23份、水24～26份、分散剂0.4～0.6份、非离子表面活性剂0.15～0.25份、消泡剂0.15～0.25份、防霉杀菌剂0.15～0.25份、钛白粉1.5～2.5份、轻质碳酸钙9～11份、重质碳酸钙24～26份、5份高岭土4～6份、成膜助剂0.4～0.6份、乙二醇0.8～1.2份；所述聚丙烯酸酯类乳液为苯丙乳液或者纯丙乳液；所述分散剂的型号为DISPEX
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AA 4141，品牌为巴斯夫；所述非离子表面活性剂的型号为TERGITOL
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CA
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90，品牌为陶氏化学；所述消泡剂的型号为DC
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65，品牌为道康宁；所述防霉杀菌剂的型号为LX150；品牌为陶氏化学；所述成膜助剂的型号为Fexanol 1951，品牌为Astrong。
[0010]所述纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液的制备方法包括制备纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物、纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物吸附水和单体、制得纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液；所述制备纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物的方法为将水溶性纤维素醚加入纤维素纳米微纤/水分散液中，通过搅拌使水溶性纤维素醚溶解，制备纤维素纳米微纤/水溶性纤维素分散液，将分散液冻干，得到纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物。
[0011]所述冻干的方法为先在温度为－19～－21℃的条件下冷冻，再放入冻干温度为－30℃～－50℃，真空度为2～10Pa的条件下冻干20～30h。
[0012]所述分散液中纤维素纳米微纤的质量分数为0.5～2%，水溶性纤维素醚的质量分数是0.05～0.1%，其余成分为水。
[0013]所述纤维素纳米微纤的长度为0.5～10μm，宽度为4～100 nm，高度为4～100nm。
[0014]所述水溶性纤维素醚为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素中的一种。
[0015]所述纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物吸附水和单体的方法为：以重量份计，将1～5份纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物、980～1020份水、158～162份甲基丙烯酸甲酯、4.5～5.5份甲基丙烯酸、230～235份丙烯酸丁酯、30～35份十二烷基硫酸钠在温度为14～16℃的条件下混合，先以45～55转/分钟的转速搅拌18～22分钟，再以240～260转/分钟的转速搅拌14～16分钟，使纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物吸附水和单体，得到吸附后的混合物。
[0016]所述制得纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液的方法为：以重量份计将0.4～0.6份过硫酸铵、0.5～0.7份亚硫酸氢钠、28～32份水配置成引发剂溶液I，将引发剂溶液I加入吸附后的混合物中，升温至64～66℃，保持4～6分钟后冷却至14～16℃，然后将188～192份甲
基丙烯酸甲酯、4～6份甲基丙烯酸、282～285份丙烯酸丁酯、35～37份十二烷基硫酸钠，以及0.5～0.7份过硫酸铵、0.7～0.9份亚硫酸氢钠、28～32份水配置成的引发剂溶液II分别加入反应体系，搅拌状态下升温至64～66℃，保持0.9～1.1h，降温至28～32℃，制得纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液。
[0017]所述聚丙烯酸酯类乳液的型号为苯丙乳液JPG
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501、苯丙乳液JPG
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502、苯丙乳液JPG
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503、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述涂料，以重量份计，包括以下组分：纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液2～7份、聚丙烯酸酯类乳液15～23份、水24～26份、分散剂0.4～0.6份、非离子表面活性剂0.15～0.25份、消泡剂0.15～0.25份、防霉杀菌剂0.15～0.25份、钛白粉1.5～2.5份、轻质碳酸钙9～11份、重质碳酸钙24～26份、5份高岭土4～6份、成膜助剂0.4～0.6份、乙二醇0.8～1.2份；所述聚丙烯酸酯类乳液为苯丙乳液或者纯丙乳液；所述分散剂的型号为DISPEX
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AA4141；所述非离子表面活性剂的型号为TERGITOL
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CA
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90；所述消泡剂的型号为DC
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65；所述防霉杀菌剂的型号为LX150；所述成膜助剂的型号为Fexanol1951。2.根据权利要求1所述的一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液的制备方法包括制备纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物、纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物吸附水和单体、制得纤维素纳米微纤/聚丙烯酸酯基液；所述制备纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物的方法为将水溶性纤维素醚加入纤维素纳米微纤/水分散液中，通过搅拌使水溶性纤维素醚溶解，制备纤维素纳米微纤/水溶性纤维素分散液，将分散液冻干，得到纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物。3.根据权利要求2所述的一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述分散液中纤维素纳米微纤的质量分数为0.5～2%，水溶性纤维素醚的质量分数是0.05～0.1%，其余成分为水。4.根据权利要求2所述的一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述纤维素纳米微纤的长度为0.5～10μm，宽度为4～100nm，高度为4～100nm。5.根据权利要求2所述的一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述水溶性纤维素醚为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素中的一种。6.根据权利要求2所述的一种含有纤维素纳米微纤的聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物吸附水和单体的方法为：以重量份计，将1～5份纤维素纳米微纤/水溶性纤维素醚冻干物、980～1020份水、158～162...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽洲，刘萍，徐学耀，
申请(专利权)人：浙江金嘉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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