一种丙烯酸酯乳液及其在铝粉漆上的应用的制作方法

1.本发明涉及一种丙烯酸酯乳液及其在铝粉漆上的应用。


背景技术：

2.铝粉漆因具有金属质感、随角异色效应、防腐性等性能被广泛应用在钢结构、轨道交通、汽车、电子产品等领域；近年来，随着环保力度的增强，水性铝粉漆的研制成为热点，但水性铝粉漆存在如下缺点：1、储存稳定性差，铝银浆与水反应产生氢气导致胀罐；2、水性铝粉定向排列不好导致金属质感、随角异色效应变差，涂膜表面变暗，达不到预期效果；3、水性铝银浆的成本远大于油性铝银浆，造成水性铝粉漆价格昂贵；这些缺点都会影响水性铝粉漆的推广应用。
3.专利:cn 108047834a公开了一种易定向、高性能氟硅复合水性铝粉漆及其制备方法，其采用硅丙乳液、氟碳乳液和水性铝银浆等制备，提供了一种绿色环保、稳定性好、减少voc排放、施工过程中铝粉能良好定向排列的易定向、高性能氟硅复合水性铝粉漆,但氟硅复合乳液价格成本远高于常规乳液，使用户望而却步；专利：cn 105385271 a公开了一种单组份丙烯酸金属闪光漆及其制备方法，其具有优异的装饰性、良好的耐候性和施工性、突出的低voc环保性，适用于汽车和工程机械的涂装，单组份丙烯酸乳液最大的缺点是其硬度、耐水、耐碱、附着性、防腐性等性能远不如双组分丙烯酸乳液，并且其热黏冷脆现象也是单组份丙烯酸乳液的通病；专利：cn 106565893 a公开了一种底面合一金属漆用水性苯丙乳液及其制备方法，其利用聚合反应把磷酸酯类功能单体接枝到丙烯酸乳胶离子中，使配制的金属涂料与金属离子具有良好的络合作用，其涂膜具有优异的耐水性、耐盐水性及耐盐雾性、很好的光泽和硬度，是一种同时兼顾底漆和面漆性能要求的金属漆用水性苯丙乳液，此类苯丙乳液因其为单组份乳液，耐候性较差，无法长期在户外使用，且其硬度也不如双组分丙烯酸乳液。
4.现有的水性铝粉漆只能满足部分性能要求，很难做到综合性能优异；采用水性铝银浆，制备工艺复杂，价格昂贵；


技术实现要素：

5.本发明提供一种丙烯酸酯乳液及其在铝粉漆上的应用，本发明的丙烯酸酯乳液有助于铝粉的分散稳定,增强铝粉的附着,对铝粉的定向排列有极大促进作用，其制备成铝粉漆后，能保持油性铝粉原有的金属感，使铝粉漆储存稳定性好,不易产生氢气，且水性铝粉定向排列好、价格低廉。
6.本发明通过以下技术方案实现：
7.方案一)
8.一种丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
9.在常温下，将去离子水20
‑
40份、非离子型乳化剂0.2
‑
0.4份和阴离子型乳化剂0.5
‑
0.9份加入四口烧瓶中，然后在搅拌速度为200
‑
300rpm下搅拌5
‑
10min，之后温度升至
80
‑
90℃，接着加入核单体混合液的三分之二和初引发剂水溶液，接着在80
‑
90℃保温0.5
‑
2h；
10.然后，同时滴入剩下的核单体混合液和滴引发剂水溶液，滴加时间为2.5
‑
3.5h，然后滴入n
‑
n二甲基乙醇胺直至ph＝6；
11.接着加入壳单体混合液及壳引发剂水溶液，接着继续在80
‑
90℃下保温0.5
‑
1h，之后降温至55
‑
65℃；
12.接着依次加入叔丁基过氧化氢水溶液和亚硫酸钠水溶液，在55
‑
65℃下保温0.5
‑
1.5h后降温至常温，最后加入n
‑
n二甲基乙醇胺0.3
‑
0.8份调节ph＝7.5
‑
8后即得；
13.所述的核单体混合液由磷酸酯类功能单体1.5
‑
6份、丙烯酸丁酯4.5
‑
9份、甲基丙烯酸甲酯15
‑
30份、苯乙烯6
‑
15份、丙烯酸异辛酯6
‑
15份、丙烯酸0.3
‑
1.8份和甲基丙烯酸羟乙酯6
‑
24份组成；
14.所述的壳单体混合液由苯乙烯8
‑
15份、丙烯酸丁酯1
‑
4份、丙烯酸异辛酯2
‑
5份、甲基丙烯酸甲酯2
‑
8份和甲基丙烯酸羟乙酯1
‑
5份组成。
15.进一步地，所述的初引发剂水溶液由过硫酸铵0.03
‑
0.1份和去离子水1
‑
2份混合而成。
16.进一步地，所述的滴引发剂水溶液由过硫酸铵0.07
‑
0.15份和去离子水5
‑
10份混合而成。
17.进一步地，所述的壳引发剂水溶液由0.05
‑
0.2份叔丁基过氧化氢或者0.05
‑
0.2份亚硫酸钠和1
‑
4份去离子水混合而成。
18.进一步地，叔丁基过氧化氢水溶液由叔丁基过氧化氢0.02
‑
0.1份和去离子水0.1
‑
0.5份混合而成。
19.进一步地，亚硫酸钠水溶液由亚硫酸钠0.01
‑
0.1份和去离子水0.5
‑
4份混合而成。
20.一种铝粉漆的制备方法，包括如下步骤：
21.步骤一、低速搅拌下依次加入丙二醇丁醚1
‑
10份、异丙醇1
‑
10份和油性铝银浆5
‑
8份,搅拌3
‑
10min，然后加入磷酸酯树脂1
‑
5份，继续搅拌30
‑
60min，加入分散剂0.3
‑
0.9份，搅拌3
‑
5min，加入n
‑
n二甲基乙醇胺0.1
‑
0.3份，搅拌3min，
22.步骤二、在搅拌速率为150
‑
250rpm，加入权利要求1
‑
6中任一项所述的丙烯酸酯乳液20
‑
50份和ph调节剂0.5
‑
1.5份，调节至ph到7.5
‑
8.5之间，然后加入流平剂0.25
‑
1份、消泡剂0.2
‑
1份、乙二醇丁醚1
‑
10份、二丙二醇甲醚1
‑
10份、蜡乳液5
‑
15份、ph调节剂1
‑
3份和水25
‑
45份，然后搅拌30min；
23.步骤三、调整步骤一中的物料的搅拌速率为150
‑
250rpm，然后加入步骤二所得到的物料，然后搅拌10
‑
30min，停止出料。
24.所述的ph调节剂为10％dmea水溶液；
25.流平剂为byk
‑
346；
26.消泡剂为surfynol 440；
27.蜡乳液为disperbyk
‑
8421。
28.使用时，将步骤三所制备的涂料与固化剂按质量比为20:1混合，同时用去离子水调节粘度，喷涂制板。
29.较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：
30.本发明的丙烯酸酯乳液因含有磷酸酯基团，应用在铝银浆上不仅能提供对铝银浆的络合作用，增强对铝粉表面的吸附，提高铝银浆的分散稳定性，利于铝银浆的定向排列；而且提供铝粉漆优异的耐水性、耐盐雾性、耐候性、硬度、附着性等综合性能；
31.本发明采用磷酸酯树脂包裹油性铝粉，工艺简单方便，成本低，包裹性好，制备的涂料稳定性好，长期储存后不产生或极少产生氢气，不发生胀罐，喷涂后金属感优异，并提供了铝粉漆良好的防腐性能。
32.具体实施例方式
33.下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述。
34.实施例1
35.打底液：去离子水20份，非离子型乳化剂0.2份，阴离子型乳化剂0.5份；搅拌溶解；
36.核单体混合液：磷酸酯类功能单体0.5份，丙烯酸丁酯1.5份，甲基丙烯酸甲酯5份，苯乙烯2份，丙烯酸异辛酯2份，丙烯酸0.2份，甲基丙烯酸羟乙酯2份；
37.初引发剂水溶液：去离子水1份，aps 0.03份，溶解；
38.滴引发剂水溶液：去离子水5份，aps 0.07份，溶解；
39.壳单体混合液：苯乙烯8份，丙烯酸丁酯1份，丙烯酸异辛酯1份，甲基丙烯酸甲酯2份，甲基丙烯酸羟乙酯1份；
40.壳引发剂水溶液：去离子水1份，叔丁基过氧化氢0.05份，溶解；去离子水1份，亚硫酸钠0.05份，溶解；
41.叔丁基过氧化氢溶液：去离子水0.1份，叔丁基过氧化氢0.02份，溶解；
42.亚硫酸钠溶液：去离子水0.5份，亚硫酸钠0.01份，溶解；
43.本发明的丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：将打底液加入四口烧瓶中，使用电动搅拌器搅拌，搅拌速度200rpm，水浴升温至80℃保持，加入核单体混合液2份和初引发剂，保温0.5h；
44.同时滴加核单体混合液及滴引发剂水溶液，滴加2.5h；使用n
‑
n二甲基乙醇胺(dmea)调节ph＝6；
45.同时一次性加入壳单体混合液及壳引发剂水溶液，继续在80℃下保温0.5h，之后降温至55℃；
46.去除残留单体：依次加入叔丁基过氧化氢溶液和亚硫酸钠溶液，在55℃下保温0.5h，降温至常温，使用n
‑
n二甲基乙醇胺0.3份调节ph＝7.5
‑
8；
47.铝粉漆的制备：
48.步骤一、铝银浆的制备:低速搅拌下依次加入丙二醇丁醚1份,异丙醇1份,油性铝银浆5份,搅拌3min，加入磷酸酯树脂1份，搅拌30min，加入分散剂disperbyk
‑
182 0.1份，分散剂disperbyk
‑
192 0.2份，搅拌3min，加入dmea 0.1份调节ph＝7.5
‑
8.5，搅拌3min，停止待用；
49.步骤二、在搅拌速率为150rpm下依次加入上述的丙烯酸酯乳液20份，10％dmea水溶液0.5份，调节乳液ph＝7.5
‑
8.5，byk
‑
346 0.25份，surfynol 440 0.2份，乙二醇丁醚(bcs)1份，二丙二醇甲醚(dpm)1份，disperbyk
‑
8421 5份，10％dmea 1份，水25份，搅拌30min；
50.步骤三、调整步骤一中的物料的搅拌速率为150rpm，然后加入步骤二所得到的物
料，
51.步骤四、取一定量的步骤三所制备的涂料与固化剂按20:1的质量比混合，同时用去离子水调节粘度，喷涂制板。
52.实施例2
53.打底液：去离子水40份，非离子型乳化剂0.4份，阴离子型乳化剂0.9份；搅拌溶解；
54.核单体混合液：磷酸酯类功能单体2份，丙烯酸丁酯3份，甲基丙烯酸甲酯10份，苯乙烯5份，丙烯酸异辛酯5份，丙烯酸0.6份，甲基丙烯酸羟乙酯8份；
55.初引发剂水溶液：去离子水2份，aps 0.1份，溶解；
56.滴引发剂水溶液：去离子水10份，aps 0.15份，溶解；
57.壳单体混合液：苯乙烯15份，丙烯酸丁酯4份，丙烯酸异辛酯4份，甲基丙烯酸甲酯8份，甲基丙烯酸羟乙酯4份；
58.壳引发剂水溶液：去离子水2份，叔丁基过氧化氢0.2份，溶解；去离子水2份，亚硫酸钠0.2份，溶解；
59.叔丁基过氧化氢溶液：去离子水2份，叔丁基过氧化氢0.2份，溶解；
60.亚硫酸钠溶液：去离子水2份，亚硫酸钠0.2份，溶解；
61.本发明的丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：将打底液加入四口烧瓶中，使用电动搅拌器搅拌，搅拌速度300rpm，水浴升温至90℃保持，加入核单体混合液2份和初引发剂水溶液，接着在90℃保温2h；
62.同时滴加核单体混合液及滴引发剂水溶液，滴加3.5h；使用n
‑
n二甲基乙醇胺(dmea)调节ph＝6；
63.同时一次性加入壳单体混合液及壳引发剂水溶液，继续在90℃下保温1h，降温至65℃；
64.去除残留单体：依次加入叔丁基过氧化氢溶液和亚硫酸钠溶液，在65℃下保温1.5h，降温至常温，使用n
‑
n二甲基乙醇胺0.8份调节ph＝7.5
‑
8；
65.2、铝粉漆的制备：
66.步骤一、铝银浆的制备:低速搅拌下依次加入丙二醇丁醚10份,异丙醇10份,油性铝银浆8份,搅拌10min，加入磷酸酯树脂5份，搅拌60min，加入分散剂disperbyk
‑
182 0.4份，分散剂disperbyk
‑
192 0.5份，搅拌3min，加入dmea 0.3份调节ph＝7.5
‑
8.5，搅拌3min，停止待用；
67.步骤二、在搅拌速率为250rpm下依次加入上述的丙烯酸酯乳液50份，10％dmea水溶液1.5份，调节乳液ph＝7.5
‑
8.5，byk
‑
3461份，surfynol 440 1份，乙二醇丁醚(bcs)10份，二丙二醇甲醚(dpm)10份，disperbyk
‑
8421 15份，10％dmea 3份，水45份，搅拌30min；
68.步骤三、调整步骤一中的物料的搅拌速率为250rpm，然后加入步骤二所得到的物料，搅拌30min，停止出料。
69.步骤四、取一定量的步骤三所制备的涂料与固化剂按20:1的质量比混合，同时用去离子水调节粘度，喷涂制板。
70.实施例3
71.打底液：去离子水39份，非离子型乳化剂0.28份，阴离子型乳化剂0.75份；搅拌溶解；
72.核单体混合液：磷酸酯类功能单体0.93份，丙烯酸丁酯2.3份，甲基丙烯酸甲酯7.5份，苯乙烯3.5份，丙烯酸异辛酯3.5份，丙烯酸0.41份，甲基丙烯酸羟乙酯4.66份；
73.初引发剂水溶液：去离子水1.12份，aps 0.07份，溶解；
74.滴引发剂水溶液：去离子水7.8份，aps 0.12份，溶解；
75.壳单体混合液：苯乙烯9.8份，丙烯酸丁酯1.4份，丙烯酸异辛酯2份，甲基丙烯酸甲酯4.31份，甲基丙烯酸羟乙酯1.86份；
76.壳引发剂水溶液：去离子水2.8份，叔丁基过氧化氢0.12份，溶解；去离子水2.8份，亚硫酸钠0.09份，溶解；
77.叔丁基过氧化氢溶液：去离子水0.12份，叔丁基过氧化氢0.04份，溶解；
78.亚硫酸钠溶液：去离子水1.14份，亚硫酸钠0.03份，溶解；
79.本发明的丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：将打底液加入四口烧瓶中，使用电动搅拌器搅拌，搅拌速度250rpm，水浴升温至83℃保持，加入核单体混合液2份和初引发剂，保温1h；
80.同时滴加核单体混合液及滴引发剂水溶液，滴加3h；使用n
‑
n二甲基乙醇胺(dmea)调节ph＝6；
81.同时一次性加入壳单体混合液及壳引发剂水溶液，保温0.5h，降温至60℃；
82.去除残留单体：依次加入叔丁基过氧化氢溶液和亚硫酸钠溶液，保温0.5h，降温至常温，使用n
‑
n二甲基乙醇胺0.56份调节ph＝7.5
‑
8；
83.2、铝粉漆的制备：
84.步骤一、铝银浆的制备:低速搅拌下依次加入丙二醇丁醚1
‑
10份,异丙醇1
‑
10份,油性铝银浆5
‑
8份,搅拌3min，加入磷酸酯树脂1
‑
5份，搅拌30min，加入分散剂disperbyk
‑
182 0.2份，分散剂disperbyk
‑
192 0.3份，搅拌3min，加入dmea 0.2份调节ph＝7.5
‑
8.5，搅拌3min，停止待用；
85.步骤二、低速搅拌下依次加入上述的丙烯酸酯乳液40份，10％dmea水溶液1.1份，调节乳液ph＝7.5
‑
8.5，byk
‑
346 0.75份，surfynol 440 0.7份，乙二醇丁醚(bcs)1
‑
10份，水15份，二丙二醇甲醚(dpm)1
‑
10份，disperbyk
‑
8421 10份，10％dmea 2份，水10
‑
30份，搅拌30min；
86.步骤三、将步骤二加入低速搅拌下的步骤一中，搅拌20min，停止出料。
87.步骤四、取一定量的步骤三所制备的涂料与固化剂按20:1的质量比混合，同时用去离子水调节粘度，喷涂制板。
88.实施效果：
89.