一种亚克力水性高附着力底漆及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种底漆，特别是涉及一种亚克力水性高附着力底漆及其制备方法。


背景技术：

2.亚克力，又叫pmma或有机玻璃，源自英文acrylic(丙烯酸塑料)，化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，是一种开发较早的重要可塑性高分子材料，具有较好的透明度、化学稳定性和耐候性，即使长时间日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变，在建筑、广告标牌、浴室用具等领域有广泛的应用。亚克力的制品大多为板材或片材，其表面性质不同于其他塑料，普通的涂料与亚克力之间的附着力不理想。
3.中国专利申请cn201110020671.0公开了“亚克力单涂透明uv辐射固化涂料及生产、使用方法”，所述亚克力单涂透明uv辐射固化涂料包括下列重量百分比的各种组份：1)六官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物15-20％；2)二官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物10-15％；3)异癸基丙烯酸酯3-6％；4)丙氧化新戊二醇5-10％；5三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5-12％；6)二季戊四醇五丙烯酸酯5-8％；7)聚丙烯酸酯溶液1-2％；8)聚醚改性聚二甲基硅氧烷1-2％；9)溶剂30-40％；10)2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1-4％；11)1-羟基-环己基-苯基甲酮1-5％。该涂料应用于亚克力时，虽然附着力良好，但是存在耐水性、耐热性不佳等问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种亚克力水性高附着力底漆，其对亚克力底材有优良的附着力，且耐水性、耐热性均较好。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种亚克力水性高附着力底漆，包括a组分和b组分，a组分由以下重量份的原料制成：聚丙烯酸酯40-60份，去离子水5-20份，乙二醇丁醚1-5份，二丙二醇丁醚2-5份，分散剂0.5-5份，消泡剂0.1-1份，润湿剂0.1-1份，聚氨酯增稠剂0.5-2份，钛白粉20-25份，亲水改性气相二氧化硅0.1-1份，炭黑0.2-1份；b组分为硅烷偶联剂；a组分与b组分的重量比为50:1。
7.进一步地，本发明所述聚丙烯酸酯由重量比为4:1的水性聚丙烯酸酯乳液和改性聚丙烯酸酯组成，所述改性聚丙烯酸酯由以下步骤制成：
8.a1.通氮气保护下，将4-乙烯基苯并环丁烯、三乙胺、二氯甲烷加入装有磁力搅拌器、回流冷凝管的反应瓶中搅拌40分钟，将丙烯酰氯、二氯甲烷混合均匀后得到丙烯酰氯溶液，将丙烯酰氯溶液滴加入反应瓶中，滴毕后搅拌反应12小时得到反应液；将反应液用二氯甲烷萃取得到有机相，将有机相水洗至中性后旋转蒸除溶剂后得到单体a；
9.a2.通氮气保护下，将丙烯酸甲酯、步骤a1得到的单体a、甲苯、偶氮二异丁腈混合，60℃下油浴反应12小时得到反应液，待反应液冷却至室温后加入甲醇得到沉淀物，将沉淀物离心5分钟得到固体物，将固体物真空干燥至恒重得到改性聚丙烯酸酯。
10.进一步地，本发明所述改性聚丙烯酸酯的制备步骤a1中，丙烯酰氯溶液的浓度为0.01mol/l，4-乙烯基苯并环丁烯、三乙胺、二氯甲烷、丙烯酰氯溶液的比例为0.003mol:1ml:1ml:2.1ml；制备步骤a2中，丙烯酸甲酯、单体a、甲苯、偶氮二异丁腈的比例为9mol:1mol:800ml:0.3mol，真空干燥时的温度为60℃。
11.进一步地，本发明所述分散剂为琥珀酸二异辛酯磺酸钠。
12.进一步地，本发明所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
13.进一步地，本发明所述润湿剂为甘油。
14.进一步地，本发明所述亲水改性气相二氧化硅的制备步骤为：
15.将咖啡酸加入去离子水中混合均匀后得到咖啡酸溶液，将气相二氧化硅、过硫酸铵、乙二胺加入咖啡酸溶液中，室温搅拌反应2小时得到反应物，将反应物分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次后真空干燥至恒重得到亲水改性气相二氧化硅。
16.进一步地，本发明所述亲水改性气相二氧化硅的制备步骤中，咖啡酸溶液的浓度为0.02mol/l，气相二氧化硅、过硫酸铵、乙二胺、咖啡酸溶液的比例为7.5g:1g:1ml:0.5l，真空干燥时的温度为80℃。
17.进一步地，本发明所述硅烷偶联剂为kh560。
18.本发明要解决的另一技术问题提供上述亚克力水性高附着力底漆的制备方法。
19.为解决上述技术问题，技术方案是：
20.一种亚克力水性高附着力底漆的制备方法，包括以下步骤：
21.b1.按重量百分比称取各原料，将去离子水加入搅拌釜，边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、钛白粉、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，900-1200转/分搅拌速度、40-50℃下搅拌20-30分钟，砂磨至细度为15μm以下得到水浆；
22.b2.将步骤b1得到的水浆冷却至室温后加入聚丙烯酸酯，300-600转/分搅拌速度下搅拌10-20分钟，然后加入润湿剂、二丙二醇丁醚、聚氨酯增稠剂，300-600转/分搅拌速度下搅拌10分钟得到a组分；
23.b3.将a组分和b组分混合，300-600转/分搅拌速度下搅拌至混合均匀得到亚克力水性高附着力底漆。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.1)本发明所述亚克力水性高附着力底漆a组分的主体是由水性聚丙烯酸酯乳液和改性聚丙烯酸酯组成的聚丙烯酸酯，与亚克力底材的亲和性较好，加上b组分硅烷偶联剂具有较好的偶联增粘作用，因此本发明所述亚克力水性高附着力底漆对亚克力底材有优良的附着力。
26.2)本发明使用的改性聚丙烯酸酯是先将丙烯酰氯与4-乙烯基苯并环丁烯通过酯化反应制得单体a，然后将单体a与丙烯酸甲酯等通过自由基共聚制成，相对于未改性的聚丙烯酸酯，其具有较强的耐水性和耐热性，因此能有效提高本发明所述亚克力水性高附着力底漆的耐水性和耐热性。
27.3)本发明使用的亲水改性气相二氧化硅是将气相二氧化硅、乙二胺、咖啡酸等通过聚合反应制成，相对于未改性的气相二氧化硅，其对亚克力底材的附着力更好，还能有效改善本发明所述亚克力水性高附着力底漆的耐冲击性。
具体实施方式
28.下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
29.实施例1
30.亚克力水性高附着力底漆，包括a组分和b组分，a组分由以下重量份的原料制成：聚丙烯酸酯50份，去离子水18份，乙二醇丁醚2份，二丙二醇丁醚3份，琥珀酸二异辛酯磺酸钠1份，有机硅类消泡剂0.1份，甘油0.2份，聚氨酯增稠剂0.5份，钛白粉25份，亲水改性气相二氧化硅0.2份，炭黑0.2份；b组分为kh560；a组分与b组分的重量比为50:1。聚丙烯酸酯由重量比为4:1的水性聚丙烯酸酯乳液和改性聚丙烯酸酯组成，改性聚丙烯酸酯由以下步骤制成：
31.a1.通氮气保护下，将4-乙烯基苯并环丁烯、三乙胺、二氯甲烷加入装有磁力搅拌器、回流冷凝管的反应瓶中搅拌40分钟，将丙烯酰氯、二氯甲烷混合均匀后得到浓度为0.01mol/l的丙烯酰氯溶液，将丙烯酰氯溶液滴加入反应瓶中，4-乙烯基苯并环丁烯、三乙胺、二氯甲烷、丙烯酰氯溶液的比例为0.003mol:1ml:1ml:2.1ml，滴毕后搅拌反应12小时得到反应液；将反应液用二氯甲烷萃取得到有机相，将有机相水洗至中性后旋转蒸除溶剂后得到单体a；
32.a2.通氮气保护下，将比例为9mol:1mol:800ml:0.3mol的丙烯酸甲酯、步骤a1得到的单体a、甲苯、偶氮二异丁腈混合，60℃下油浴反应12小时得到反应液，待反应液冷却至室温后加入甲醇得到沉淀物，将沉淀物离心5分钟得到固体物，将固体物60℃下真空干燥至恒重得到改性聚丙烯酸酯。
33.亲水改性气相二氧化硅的制备步骤为：
34.将咖啡酸加入去离子水中混合均匀后得到浓度为0.02mol/l的咖啡酸溶液，将气相二氧化硅、过硫酸铵、乙二胺加入咖啡酸溶液中，气相二氧化硅、过硫酸铵、乙二胺、咖啡酸溶液的比例为7.5g:1g:1ml:0.5l，室温搅拌反应2小时得到反应物，将反应物分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次后80℃下真空干燥至恒重得到亲水改性气相二氧化硅。
35.本实施例的制备方法包括以下步骤：
36.b1.按重量百分比称取各原料，将去离子水加入搅拌釜，边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、有机硅类消泡剂、钛白粉、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，1000转/分搅拌速度、45℃下搅拌25分钟，砂磨至细度为15μm以下得到水浆；
37.b2.将步骤b1得到的水浆冷却至室温后加入聚丙烯酸酯，500转/分搅拌速度下搅拌15分钟，然后加入甘油、二丙二醇丁醚、聚氨酯增稠剂，500转/分搅拌速度下搅拌10分钟得到a组分；
38.b3.将a组分和kh560混合，500转/分搅拌速度下搅拌至混合均匀得到亚克力水性高附着力底漆。
39.实施例2
40.亚克力水性高附着力底漆，包括a组分和b组分，a组分由以下重量份的原料制成：聚丙烯酸酯40份，去离子水10份，乙二醇丁醚4份，二丙二醇丁醚1份，琥珀酸二异辛酯磺酸钠5份，有机硅类消泡剂0.5份，甘油0.1份，聚氨酯增稠剂1.5份，钛白粉21份，亲水改性气相二氧化硅0.1份，炭黑1份；b组分为kh560；a组分与b组分的重量比为50:1。聚丙烯酸酯由重
量比为4:1的水性聚丙烯酸酯乳液和改性聚丙烯酸酯组成，改性聚丙烯酸酯和亲水改性气相二氧化硅的制备步骤均与实施例1相同。
41.本实施例的制备方法包括以下步骤：
42.b1.按重量百分比称取各原料，将去离子水加入搅拌釜，边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、有机硅类消泡剂、钛白粉、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，900转/分搅拌速度、50℃下搅拌30分钟，砂磨至细度为15μm以下得到水浆；
43.b2.将步骤b1得到的水浆冷却至室温后加入聚丙烯酸酯，300转/分搅拌速度下搅拌20分钟，然后加入甘油、二丙二醇丁醚、聚氨酯增稠剂，300转/分搅拌速度下搅拌10分钟得到a组分；
44.b3.将a组分和kh560混合，300转/分搅拌速度下搅拌至混合均匀得到亚克力水性高附着力底漆。
45.实施例3
46.亚克力水性高附着力底漆，包括a组分和b组分，a组分由以下重量份的原料制成：聚丙烯酸酯60份，去离子水20份，乙二醇丁醚5份，二丙二醇丁醚2份，琥珀酸二异辛酯磺酸钠0.5份，有机硅类消泡剂0.8份，甘油1份，聚氨酯增稠剂2份，钛白粉20份，亲水改性气相二氧化硅0.5份，炭黑0.5份；b组分为kh560；a组分与b组分的重量比为50:1。聚丙烯酸酯由重量比为4:1的水性聚丙烯酸酯乳液和改性聚丙烯酸酯组成，改性聚丙烯酸酯和亲水改性气相二氧化硅的制备步骤均与实施例1相同。
47.本实施例的制备方法包括以下步骤：
48.b1.按重量百分比称取各原料，将去离子水加入搅拌釜，边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、有机硅类消泡剂、钛白粉、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，1200转/分搅拌速度、40℃下搅拌20分钟，砂磨至细度为15μm以下得到水浆；
49.b2.将步骤b1得到的水浆冷却至室温后加入聚丙烯酸酯，600转/分搅拌速度下搅拌10分钟，然后加入甘油、二丙二醇丁醚、聚氨酯增稠剂，600转/分搅拌速度下搅拌10分钟得到a组分；
50.b3.将a组分和kh560混合，600转/分搅拌速度下搅拌至混合均匀得到亚克力水性高附着力底漆。
51.实施例4
52.亚克力水性高附着力底漆，包括a组分和b组分，a组分由以下重量份的原料制成：聚丙烯酸酯45份，去离子水5份，乙二醇丁醚1份，二丙二醇丁醚4份，琥珀酸二异辛酯磺酸钠2份，有机硅类消泡剂1份，甘油0.5份，聚氨酯增稠剂1份，钛白粉24份，亲水改性气相二氧化硅1份，炭黑0.5份；b组分为kh560；a组分与b组分的重量比为50:1。聚丙烯酸酯由重量比为4:1的水性聚丙烯酸酯乳液和改性聚丙烯酸酯组成，改性聚丙烯酸酯和亲水改性气相二氧化硅的制备步骤均与实施例1相同。
53.本实施例的制备方法包括以下步骤：
54.b1.按重量百分比称取各原料，将去离子水加入搅拌釜，边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、有机硅类消泡剂、钛白粉、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，1100转/分搅拌速度、45℃下搅拌25分钟，砂磨至细度为15μm以下得到水浆；
55.b2.将步骤b1得到的水浆冷却至室温后加入聚丙烯酸酯，400转/分搅拌速度下搅
拌15分钟，然后加入甘油、二丙二醇丁醚、聚氨酯增稠剂，400转/分搅拌速度下搅拌10分钟得到a组分；
56.b3.将a组分和kh560混合，400转/分搅拌速度下搅拌至混合均匀得到亚克力水性高附着力底漆。
57.参比实施例1：
58.与实施例1的不同之处在于：a组分原料中的聚丙烯酸酯为水性聚丙烯酸酯乳液，即不包括改性聚丙烯酸酯，同时省略改性聚丙烯酸酯的制备步骤。
59.参比实施例2：
60.与实施例1的不同之处在于：a组分原料中的亲水改性气相二氧化硅替换为气相二氧化硅，同时省略亲水改性气相二氧化硅的制备步骤。
61.参比实施例3：
62.与实施例1的不同之处在于：不包括b组分即kh560。
63.对比例：申请号为cn201110020671.0的中国专利的实施例1。
64.试验例一：附着力测试
65.测试方法：将实施例1-4、参比实施例3制得的底漆以及对比例制得的涂料使用涂布器涂布于亚克力板上，干燥固化1小时后得到厚度为1mm的漆膜，然后参考gb/t 9286-1998通过划格法分别测定各漆膜的附着力等级，附着力等级越低表明附着力越好。
66.测试结果如表1所示：
[0067][0068][0069]
表1
[0070]
由表1可看出，本发明实施例1-4的附着力等级均低于对比例，表明本发明制得的亚克力水性高附着力底漆对亚克力底材有优良的附着力。参比实施例3的部分原料与实施例1不同，与实施例1相比，参比实施例3的附着力等级上升了1级，表明本发明使用的b组分kh560能提高亚克力水性高附着力底漆的附着力。
[0071]
试验例二：耐水性测试
[0072]
测试方法：将实施例1-4、参比实施例1制得的底漆以及对比例制得的涂料置于玻璃皿中，100℃固化30分钟后得到厚度为1mm的漆膜，将漆膜称重后置于蒸馏水中，使蒸馏水没过漆膜表面，室温下静置24小时后取出，用滤纸擦去漆膜表面水分，再次称重，计算出漆
膜的吸水率：吸水率＝(测试后漆膜重量-测试前漆膜重量)/测试前漆膜重量
×
100％。
[0073]
吸水率越低表明耐水性越好，测试结果如表2所示：
[0074] 吸水率(％)实施例18.2实施例28.3实施例38.6实施例48.5参比实施例111.9对比例14.4
[0075]
表2
[0076]
由表2可看出，本发明实施例1-4的吸水率均低于对比例，表明本发明制得的亚克力水性高附着力底漆具有较好的耐水性。参比实施例1的部分原料与实施例1不同，与实施例1相比，参比实施例1的吸水率有所上升，表明本发明使用的改性聚丙烯酸酯能提高亚克力水性高附着力底漆的耐水性。
[0077]
试验例三：耐热性测试
[0078]
测试方法：将实施例1-4、参比实施例1制得的底漆以及对比例制得的涂料使用涂布器涂布于亚克力板上，干燥固化1小时后揭下得到厚度为1mm的漆膜，然后在氮气氛围下使用热重分析仪分别测定各漆膜失重率达到5％时的温度tg
5％
，升温速度为20℃/分。
[0079]
tg
5％
越高表明耐热性越好，测试结果如表3所示：
[0080] tg
5％
(℃)实施例1208.8实施例2205.6实施例3209.2实施例4206.9参比实施例1187.4对比例182.3
[0081]
表3
[0082]
由表3可看出，本发明实施例1-4的tg
5％
均高于对比例，表明本发明制得的亚克力水性高附着力底漆具有较好的耐热性。参比实施例1的部分原料与实施例1不同，与实施例1相比，参比实施例1的tg
5％
有所下降，表明本发明使用的改性聚丙烯酸酯能提高亚克力水性高附着力底漆的耐热性。
[0083]
试验例四：耐冲击性测试
[0084]
测试方法：将实施例1-4、参比实施例2制得的底漆以及对比例制得的涂料使用涂布器涂布于亚克力板上，干燥固化1小时后揭下得到厚度为1mm的漆膜，然后参考gb/t 1732-1993分别测定各漆膜的冲击强度。
[0085]
冲击强度越大表明耐冲击性越好，测试结果如表4所示：
[0086] 冲击强度(kg
·
cm-1
)实施例150
实施例250实施例350实施例450参比实施例240对比例45
[0087]
表4
[0088]
由表4可看出，本发明实施例1-4的冲击强度均大于对比例，表明本发明制得的亚克力水性高附着力底漆具有较好的耐冲击性。参比实施例2的部分原料与实施例1不同，与实施例1相比，参比实施例2的冲击强度有所下降，表明本发明使用的亲水改性气相二氧化硅能提高亚克力水性高附着力底漆的耐冲击性。
[0089]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。