一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，该涂料具有高附着力、高耐磨、耐水性好、机械性能高的优点。


背景技术：

2.涂料具有保护、装饰、色彩标志等功能，在社会生活、工农业中应用广泛。传统的涂料大多为溶剂型，在制备及使用过程中，会产生大量的有机挥发物，造成环境污染，并对人体产生危害。随着社会对环境保护日益重视，对涂料生产过程、施工环节及使用空间的安全环保要求日趋严格。水性涂料因具有低含量有机挥发物，是一种环境友好涂料。因而，发展低污染、高性能、多功能的水性涂料成为当今涂料产业的发展新方向。其中，水性丙烯酸涂料因环境友好、耐候性佳、合成工艺简单、综合性能好等优点，受到消费者的欢迎。但是目前水性丙烯酸类涂料还存在附着力低、耐水性差、机械性能弱等缺点，极大的限制了其应用和发展。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，以提升丙烯酸涂料的附着力、耐磨性、耐水性及机械性能。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：在常规的水性丙烯酸涂料中，加入适量的硅烷交联剂，调节ph值，使得硅烷交联剂的水解交联进度与涂料固化速度相匹配，最终形成硅烷交联网络增强改性的水性丙烯酸涂料。所制备的改性水性丙烯酸涂料具有附着力强、耐磨、耐水性好、机械性能高等优点。
4.一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，具体包括如下步骤：1）准备水性丙烯酸涂料；2）调节水性丙烯酸涂料的ph值；3）硅烷交联剂与涂料的复配混合；所述改性剂硅烷交联剂先与水性丙烯酸涂料中的水反应发生水解，形成硅氧基；随即硅羟基相互缩合，并形成交联网络结构。
5.进一步地，所述水性丙烯酸涂料的组分为：水性丙烯酸乳液：60~80份；颜填料：18~36份；表面活性剂：1~2份；消泡剂：0.5~1份；流平剂：0.5~1份；进一步地，硅烷交联剂为：双
‑
(3
‑
(三乙氧基硅烷)丙基)
‑
二硫化物，双
‑
(3
‑
(三乙氧基硅烷)丙基)
‑
四硫化物，双(3
‑
三乙氧基甲硅烷基丙基)胺，双(3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基)胺，1, 2
‑
双（三乙氧基硅基）乙烷或1, 2
‑
双（三甲氧基硅基）乙烷中的一种，其化学结构式分别如式1
‑
6所示：
式1：双
‑
(3
‑
(三乙氧基硅烷)丙基)
‑
二硫化物式2：双
‑
(3
‑
(三乙氧基硅烷)丙基)
‑
四硫化物式3：双(3
‑
三乙氧基甲硅烷基丙基)胺式4：双(3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基)胺式5：1, 2
‑
双（三乙氧基硅基）乙烷式6：1, 2
‑
双（三甲氧基硅基）乙烷。
6.进一步地，所述改性水性丙烯酸涂料的ph值为4
‑
10。
7.进一步地，所述的一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，硅烷交联剂与水性丙烯酸乳液的质量比为1:10~1:20。
8.进一步地，所述的一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，其改性涂料的固化时间为15min~2h。
9.硅烷改性水性丙烯酸涂料反应机理分析：改性剂硅烷交联剂先与水性丙烯酸涂料中的水反应发生水解，形成硅氧基；随即硅羟基相互缩合，并形成交联网络结构，从而提升水性丙烯酸涂料的耐磨性、耐水性及机械性能。同时由于水解形成的硅氧烷与金属、无机、木材及极性高分子具有极好的相互作用力，可显著提高涂料在上述基材上的附着力。
10.有机硅烷含有硅氧烷和长碳链结构，兼具无机有机的双重性质，用其改性水性丙烯酸涂料，引入si
‑
o键，硅氧烷(si
‑
o
‑
si)的化学键能高，结构致密，大大提高了分子的稳定性，提高了涂料的耐水耐溶剂性。同时，有机硅烷的附着力好，分子稳定性好，表面张力低，粘温系数小，耐高低温，电绝缘性好，耐氧化及耐候性好，提高了涂料的附着力、耐高低温、耐候、耐氧化、电绝缘性等性能。
11.通过采用上述技术制备的水性丙烯酸涂料，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1. 本发明首次利用硅烷交联剂作为增强改性剂，应用到水性丙烯酸涂料中，硅烷交联剂与乳液共混复配，水解交联后与乳液中的树脂形成半互穿网络结构，从而制备得到硅烷交联网络增强的水性丙烯酸改性涂料。
12.2. 本发明所制备的硅烷交联增强改性的水性丙烯酸涂料，具有硅烷交联网络结构，可显著提高涂料的耐磨性、耐水性及机械性能。
13.3. 本发明所制备的硅烷交联增强改性的水性丙烯酸涂料，由于硅烷交联剂水解形成的硅氧键与金属、陶瓷、木材及极性高分子等基材具有极好的相互作用力，从而可显著提高涂料的附着力。
14.4. 本发明工艺简单，易于工业化操作，只需硅烷交联剂在合适的ph值下与水性丙烯酸涂料共混均匀后，即可施工。
15.5. 本发明所制备的硅烷交联增强改性的水性丙烯酸涂料，交联固化速度快，可在15min~2h完成固化。
16.综上所述，本发明具有技术优势，易于工业化；所得的改性涂料具有较好的耐磨性、耐水性、附着力及机械性能。因而本发明具有广阔的工业化及市场前景，具有较好的经济效益及社会效益。
17.具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
19.以下实施例中采用乙酸调节酸性，三乙胺调节碱性。
20.实施例1：制备一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，其方法如下：1) 水性丙烯酸乳液：60份；碳酸钙：36份；表面活性剂硬脂酸：2份；消泡剂聚二甲基硅氧烷：1份；流平剂聚醚改性聚硅氧烷：1份；搅拌混合均匀；2) 将上述步骤1所述涂料调节ph值为酸性4；3）将硅烷交联剂双
‑
(3
‑
(三乙氧基硅烷)丙基)
‑
二硫化物3份混入上述涂料中，搅拌均匀；4）进行施工，60min内施工完毕。
21.实施例2：制备一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，其方法如下：1) 水性丙烯酸乳液：80份；钛白粉：18份；表面活性剂十二烷基苯磺酸钠：1份；消泡剂聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚：0.5份；流平剂聚醚改性聚硅氧烷：0.5份；搅拌混合均匀；2) 将上述步骤1所述涂料调节ph值为中性7；3）将硅烷交联剂双(3
‑
三乙氧基甲硅烷基丙基)胺8份混入上述涂料中，搅拌均匀；4）进行施工，15min内施工完毕。
22.实施例3：制备一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，其方法如下：1) 水性丙烯酸乳液：70份；二氧化硅：27份；表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵：1.5份；消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚：0.75份；流平剂聚醚改性聚硅氧烷：0.75份；搅拌混合均匀；2) 将上述步骤1所述涂料调节ph值为碱性10；3）将硅烷交联剂1, 2
‑
双（三乙氧基硅基）乙烷5份混入上述涂料中，搅拌均匀；4）进行施工，30min内施工完毕。
23.实施例4：制备一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，其方法如下：1) 水性丙烯酸乳液：70份；高岭土：27份；表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵：1.5份；消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚：0.75份；流平剂聚醚改性聚硅氧烷：0.75份；搅拌混合均匀；2) 将上述步骤1所述涂料调节ph值为碱性8；3）将硅烷交联剂双
‑
(3
‑
(三乙氧基硅烷)丙基)
‑
四硫化物5份混入上述涂料中，搅拌均匀；4）进行施工，90min内施工完毕。
24.实施例5：制备一种硅烷改性水性丙烯酸涂料制备方法，其方法如下：1) 水性丙烯酸乳液：65份；云母粉：33份；表面活性剂十二烷基苯磺酸钠：1份；消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚：0.5份；流平剂聚醚改性聚硅氧烷：0.5份；搅拌混合均匀；2) 将上述步骤1所述涂料调节ph值为碱性6；3）将硅烷交联剂1, 2
‑
双（三甲氧基硅基）乙烷5份混入上述涂料中，搅拌均匀；4）进行施工，120min内施工完毕。