一种低气泡水性漆及其制备方法与流程

1.本发明属于改性漆技术领域，具体为一种低气泡水性漆及其制备方法。


背景技术：

2.水性漆就是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，具有不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离tdi、有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点。可使用在：木器、金属、塑料、玻璃、建筑表面等多种材质上。这类漆料能从根本上解决传统溶剂型涂料对人体和环境的危害，与溶剂型涂料相比，水性漆在节能、环保方面具有很大优越性，但传统的通过有机硅改性水性丙烯酸乳液在聚合过程中，有机硅氧烷单体容易发生水解，副产物缩合反应产生大量凝胶，影响反应正常进行。


技术实现要素：

3.为了克服上述的技术问题，本发明提供一种低气泡水性漆及其制备方法。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种低气泡水性漆，包括如下重量份原料：45-55份水性基料，10-15份消泡剂，5-10份流平剂，1-3份防腐剂，10-15份水性聚氨酯；
6.所述水性基料包括如下步骤制成：
7.步骤s1、将月桂酸加入三口烧瓶中，置于40-50℃油浴锅中，滴加氯化亚砜，控制滴加时间为10min，滴加结束后升温至75℃，匀速搅拌并反应3h，继续升温至90℃，反应2h，减压蒸馏，除去剩余氯化亚砜，制得中间体1，控制月桂酸和氯化亚砜的重量比为20g∶21.50g；
8.步骤s1中将月桂酸与氯化亚砜在不同温度下反应，制得中间体1，反应过程如下所示：
[0009][0010]
步骤s2、将聚乙二醇和中间体1加入装有二氯甲烷的反应釜中，通入氮气，加入三乙胺，室温下匀速搅拌并反应24h，制得粗产物，过滤、旋蒸、通过硅柱胶提纯，控制乙酸乙酯和正己烷的体积比为2∶1，制得中间体2，聚乙二醇和中间体1的摩尔比为2∶1，三乙胺的用量为中间体1重量的1％；
[0011]
步骤s2中将聚乙二醇和中间体1加入二氯甲烷中，二氯甲烷作为溶剂，加入三乙胺作为缚酸剂，聚乙二醇和中间体1反应生成中间体2，反应过程如下所示：
[0012][0013]
步骤s3、将溶液a和溶液b同时缓慢滴加至质量分数5％亚硫酸钠水溶液中，剧烈搅拌，控制滴加时间为60-90min，滴加结束后升温至90℃，维持体系为中性，匀速搅拌并反应3h，之后调节体系的ph为3-4，蒸发、浓缩，直至出现白色产物，之后调节体系为中性，再次蒸发、抽滤，制得反应液，5％亚硫酸钠水溶液的用量为溶液a体积的50％；
[0014]
步骤s4、向反应液中通入氯化氢气体，直至na

结合完全，加入氯化钙，匀速搅拌2h，抽滤，滤液在75℃下减压浓缩，制得反应产物，之后置于油浴中，加入去离子水并缓慢升温，收集温度在200-230℃下的馏分，制得中间体3，氯化钙的用量为反应液重量的5-8％；
[0015]
步骤s3和步骤s4中制备出一种中间体3，制备过程如下所示：
[0016][0017]
步骤s5、将制得的中间体2加入三口烧瓶中，加入碳酸钠，匀速搅拌1h后加入中间体3，匀速搅拌并反应10h，制得粗产物，之后将粗产物溶于甲醇并用戊烷萃取三次，旋蒸、除去甲醇，制得中间体4，控制中间体2和中间体3的摩尔比为1∶1；
[0018]
步骤s5中将中间体2和中间体3混合反应，制备出中间体4，制备过程如下所示：
[0019][0020]
步骤s6、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯和苯乙烯依次加入装有混合溶剂的四口烧瓶中，匀速搅拌并加入中间体4、偶氮二异丁腈和巯基乙醇，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，之后将反应产物加水分散，抽滤除去丙酮，制得水性基料，控制甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯、苯乙烯和中间体4的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1∶1，偶氮二异丁腈的用量为各组分原料重量和的2％，巯基乙醇的用量为各组分原料重量和的2.5％。
[0021]
进一步地，步骤s3中所述溶液a为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和去离子水按照1.5g∶10g∶40ml的用量比混合而成，所述溶液b为丙烯醇和去离子水按照5.5ml∶20ml的体积比混合而成。
[0022]
进一步地，步骤s5中加入碳酸钠的具体步骤为：分三次等量加入碳酸钠，每次加入的时间间隔为5min。
[0023]
进一步地，步骤s6中所述混合溶剂为丙二醇丁醚和丙酮按照1∶3的体积比混合而成。
[0024]
一种低气泡水性漆的制备方法，包括如下步骤：
[0025]
将水性基料和水性聚氨酯在50-100r/min下进行预混合，待确认分散均匀无颗粒后提高转速至100-200r/min，加入消泡剂、流平剂和防腐剂，混合均匀，制得低气泡水性漆。
[0026]
本发明的有益效果：
[0027]
本发明一种低气泡水性漆通过水性基料、水性聚氨酯和消泡剂等助剂制备而成，加入消泡剂能够防止在制备过程中产生大量气泡，在制备水性基料过程中先制备出一种中
间体4，该中间体4为一种含有磺酸盐的单体，之后将中间体4、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸等丙烯酸酯类单体混合，反应，制备出水性基料，不仅在羟基丙烯酸聚合物分子链上引入了磺酸盐，还引入了亲水性的聚醚链段，进一步增强水性基料的水分散性，而且中间体4上具有磺酸基团和非离子链段，与传统的羧酸盐性羟基丙烯酸聚合物相比，磺酸盐为强酸强碱盐，具有较高的离子化强度，进而提高了制备出水性基料的储存稳定性，便于提高水性漆在制备过程中的稳定性，防止其影响生产效率，此外，其聚醚链段能够提高水性基料的冻融稳定性，防止在生产过程中出现冻融现象。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
实施例1
[0030]
所述水性基料包括如下步骤制成：
[0031]
步骤s1、将月桂酸加入三口烧瓶中，置于40℃油浴锅中，滴加氯化亚砜，控制滴加时间为10min，滴加结束后升温至75℃，匀速搅拌并反应3h，继续升温至90℃，反应2h，减压蒸馏，除去剩余氯化亚砜，制得中间体1，控制月桂酸和氯化亚砜的重量比为20g∶21.50g；
[0032]
步骤s2、将聚乙二醇和中间体1加入装有二氯甲烷的反应釜中，通入氮气，加入三乙胺，室温下匀速搅拌并反应24h，制得粗产物，过滤、旋蒸、通过硅柱胶提纯，控制乙酸乙酯和正己烷的体积比为2∶1，制得中间体2，聚乙二醇和中间体1的摩尔比为2∶1；
[0033]
步骤s3、将溶液a和溶液b同时缓慢滴加至质量分数5％亚硫酸钠水溶液中，剧烈搅拌，控制滴加时间为60min，滴加结束后升温至90℃，维持体系为中性，匀速搅拌并反应3h，之后调节体系的ph为3，蒸发、浓缩，直至出现白色产物，之后调节体系为中性，再次蒸发、抽滤，制得反应液，5％亚硫酸钠水溶液的用量为溶液a体积的50％；
[0034]
所述溶液a为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和去离子水按照1.5g∶10g∶40ml的用量比混合而成，所述溶液b为丙烯醇和去离子水按照5.5ml∶20ml的体积比混合而成。
[0035]
步骤s4、向反应液中通入氯化氢气体，直至na

结合完全，加入氯化钙，匀速搅拌2h，抽滤，滤液在75℃下减压浓缩，制得反应产物，之后置于油浴中，加入去离子水并缓慢升温，收集温度在200℃下的馏分，制得中间体3，氯化钙的用量为反应液重量的5％；
[0036]
步骤s5、将制得的中间体2加入三口烧瓶中，分三次等量加入碳酸钠，每次加入的时间间隔为5min，匀速搅拌1h后加入中间体3，匀速搅拌并反应10h，制得粗产物，之后将粗产物溶于甲醇并用戊烷萃取三次，旋蒸、除去甲醇，制得中间体4，控制中间体2和中间体3的摩尔比为1∶1；
[0037]
步骤s6、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯和苯乙烯依次加入装有混合溶剂的四口烧瓶中，匀速搅拌并加入中间体4、偶氮二异丁腈和巯基乙醇，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，之后将反应产物加水分散，抽滤除去丙酮，制得水性基料，控制甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯、苯乙烯和中间体4的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1∶1，偶氮二异丁腈的用量为各组分原料重量和的2％，巯基乙醇的用量
为各组分原料重量和的2.5％。
[0038]
混合溶剂为丙二醇丁醚和丙酮按照1∶3的体积比混合而成。
[0039]
实施例2
[0040]
所述水性基料包括如下步骤制成：
[0041]
步骤s1、将月桂酸加入三口烧瓶中，置于40℃油浴锅中，滴加氯化亚砜，控制滴加时间为10min，滴加结束后升温至75℃，匀速搅拌并反应3h，继续升温至90℃，反应2h，减压蒸馏，除去剩余氯化亚砜，制得中间体1，控制月桂酸和氯化亚砜的重量比为20g∶21.50g；
[0042]
步骤s2、将聚乙二醇和中间体1加入装有二氯甲烷的反应釜中，通入氮气，加入三乙胺，室温下匀速搅拌并反应24h，制得粗产物，过滤、旋蒸、通过硅柱胶提纯，控制乙酸乙酯和正己烷的体积比为2∶1，制得中间体2，聚乙二醇和中间体1的摩尔比为2∶1；
[0043]
步骤s3、将溶液a和溶液b同时缓慢滴加至质量分数5％亚硫酸钠水溶液中，剧烈搅拌，控制滴加时间为60min，滴加结束后升温至90℃，维持体系为中性，匀速搅拌并反应3h，之后调节体系的ph为3，蒸发、浓缩，直至出现白色产物，之后调节体系为中性，再次蒸发、抽滤，制得反应液，5％亚硫酸钠水溶液的用量为溶液a体积的50％；
[0044]
所述溶液a为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和去离子水按照1.5g∶10g∶40ml的用量比混合而成，所述溶液b为丙烯醇和去离子水按照5.5ml∶20ml的体积比混合而成。
[0045]
步骤s4、向反应液中通入氯化氢气体，直至na

结合完全，加入氯化钙，匀速搅拌2h，抽滤，滤液在75℃下减压浓缩，制得反应产物，之后置于油浴中，加入去离子水并缓慢升温，收集温度在200℃下的馏分，制得中间体3，氯化钙的用量为反应液重量的5％；
[0046]
步骤s5、将制得的中间体2加入三口烧瓶中，分三次等量加入碳酸钠，每次加入的时间间隔为5min，匀速搅拌1h后加入中间体3，匀速搅拌并反应10h，制得粗产物，之后将粗产物溶于甲醇并用戊烷萃取三次，旋蒸、除去甲醇，制得中间体4，控制中间体2和中间体3的摩尔比为1∶1；
[0047]
步骤s6、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯和苯乙烯依次加入装有混合溶剂的四口烧瓶中，匀速搅拌并加入中间体4、偶氮二异丁腈和巯基乙醇，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，之后将反应产物加水分散，抽滤除去丙酮，制得水性基料，控制甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯、苯乙烯和中间体4的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1∶1，偶氮二异丁腈的用量为各组分原料重量和的2％，巯基乙醇的用量为各组分原料重量和的2.5％。
[0048]
混合溶剂为丙二醇丁醚和丙酮按照1∶3的体积比混合而成。
[0049]
实施例3
[0050]
所述水性基料包括如下步骤制成：
[0051]
步骤s1、将月桂酸加入三口烧瓶中，置于50℃油浴锅中，滴加氯化亚砜，控制滴加时间为10min，滴加结束后升温至75℃，匀速搅拌并反应3h，继续升温至90℃，反应2h，减压蒸馏，除去剩余氯化亚砜，制得中间体1，控制月桂酸和氯化亚砜的重量比为20g∶21.50g；
[0052]
步骤s2、将聚乙二醇和中间体1加入装有二氯甲烷的反应釜中，通入氮气，加入三乙胺，室温下匀速搅拌并反应24h，制得粗产物，过滤、旋蒸、通过硅柱胶提纯，控制乙酸乙酯和正己烷的体积比为2∶1，制得中间体2，聚乙二醇和中间体1的摩尔比为2∶1；
[0053]
步骤s3、将溶液a和溶液b同时缓慢滴加至质量分数5％亚硫酸钠水溶液中，剧烈搅
拌，控制滴加时间为90min，滴加结束后升温至90℃，维持体系为中性，匀速搅拌并反应3h，之后调节体系的ph为4，蒸发、浓缩，直至出现白色产物，之后调节体系为中性，再次蒸发、抽滤，制得反应液，5％亚硫酸钠水溶液的用量为溶液a体积的50％；
[0054]
所述溶液a为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和去离子水按照1.5g∶10g∶40ml的用量比混合而成，所述溶液b为丙烯醇和去离子水按照5.5ml∶20ml的体积比混合而成。
[0055]
步骤s4、向反应液中通入氯化氢气体，直至na

结合完全，加入氯化钙，匀速搅拌2h，抽滤，滤液在75℃下减压浓缩，制得反应产物，之后置于油浴中，加入去离子水并缓慢升温，收集温度在230℃下的馏分，制得中间体3，氯化钙的用量为反应液重量的8％；
[0056]
步骤s5、将制得的中间体2加入三口烧瓶中，分三次等量加入碳酸钠，每次加入的时间间隔为5min，匀速搅拌1h后加入中间体3，匀速搅拌并反应10h，制得粗产物，之后将粗产物溶于甲醇并用戊烷萃取三次，旋蒸、除去甲醇，制得中间体4，控制中间体2和中间体3的摩尔比为1∶1；
[0057]
步骤s6、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯和苯乙烯依次加入装有混合溶剂的四口烧瓶中，匀速搅拌并加入中间体4、偶氮二异丁腈和巯基乙醇，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，之后将反应产物加水分散，抽滤除去丙酮，制得水性基料，控制甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯、苯乙烯和中间体4的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1∶1，偶氮二异丁腈的用量为各组分原料重量和的2％，巯基乙醇的用量为各组分原料重量和的2.5％。
[0058]
混合溶剂为丙二醇丁醚和丙酮按照1∶3的体积比混合而成。
[0059]
实施例4
[0060]
一种低气泡水性漆，包括如下重量份原料：45份水性基料，10份聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，5份流平剂333，1份细矿粉，10份水性聚氨酯；
[0061]
将水性基料和水性聚氨酯在50r/min下进行预混合，待确认分散均匀无颗粒后提高转速至100r/min，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、流平剂333和细矿粉，混合均匀，制得低气泡水性漆。
[0062]
实施例5
[0063]
一种低气泡水性漆，包括如下重量份原料：50份水性基料，12份聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，6份流平剂333，2份细矿粉，12份水性聚氨酯；
[0064]
将水性基料和水性聚氨酯在50r/min下进行预混合，待确认分散均匀无颗粒后提高转速至100r/min，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、流平剂333和细矿粉，混合均匀，制得低气泡水性漆。
[0065]
实施例6
[0066]
一种低气泡水性漆，包括如下重量份原料：52份水性基料，14份聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，8份流平剂333，2份细矿粉，14份水性聚氨酯；
[0067]
将水性基料和水性聚氨酯在100r/min下进行预混合，待确认分散均匀无颗粒后提高转速至200r/min，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、流平剂333和细矿粉，混合均匀，制得低气泡水性漆。
[0068]
实施例7
[0069]
一种低气泡水性漆，包括如下重量份原料：55份水性基料，15份聚氧乙烯聚氧丙烯
季戊四醇醚，10份流平剂333，3份细矿粉，15份水性聚氨酯；
[0070]
将水性基料和水性聚氨酯在100r/min下进行预混合，待确认分散均匀无颗粒后提高转速至200r/min，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、流平剂333和细矿粉，混合均匀，制得低气泡水性漆。
[0071]
对比例1
[0072]
本对比例为市场中通过有机硅改性水性丙烯酸乳液制备出的水性漆。
[0073]
对比例2
[0074]
本对比例为市售水性丙烯酸乳液制备出的水性漆。
[0075]
按照gb/t 23999-2009《室内装饰装修用水性木器涂料》标准，对实施例4-7和对比例1所得水性漆的性能进行检测，所得结果如表所示：
[0076][0077][0078]
从上表中能够看出实施例1-4所测试出的性能均优于对比例1-2。
[0079]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0080]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。