技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯 乳胶漆。
背景技术
随着化工原材料价格的逐日增长，溶剂型涂料的价格成为制约其广泛应用 的关键。乳胶漆是水分散性涂料，它是以合成树脂乳液为基料，填料经过研磨 分散后加入各种助剂精制而成的涂料。相比溶剂型涂料，作为水性涂料的乳胶 漆以水作溶剂，可以节省大量资源，消除了施工时火灾危险性，降低了对大气 污染，对材质表面适应性好，涂层附着力强，且涂装工具可用水清洗，大大减 少清洗溶剂的消耗。但是乳胶漆的耐水性、耐候性和机械性能较差，因此限制 了其使用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高性能丙烯酸酯改性水 性聚氨酯乳胶漆，其耐水性和耐候性好，强度高，能满足多种使用环境的要求。
本发明提出的一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶漆，其原料按重量 份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液50-100份、水性醇酸树脂5-20 份、纳米二氧化硅溶胶5-15份、颜填料15-30份、丙二醇5-10份、正辛醇5-10 份、六甲基二硅氮烷2-5份、纤维素纳米晶5-10份、聚丙烯酰胺0.5-3份、成 膜助剂5-15份、消泡剂0.5-3份、六偏磷酸钠0.5-1.5份、苯并三氮唑1-3份、 磷酸三丁酯1.5-3份、磷酸三苯酯0.5-1.5份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂1-3 份、棕榈油0.5-2份、去离子水50-70份；
其中，所述颜填料按重量份由5-15份沉淀硫酸钡、10-20份膨胀珍珠岩、 5-15份硅藻土、2-10份滑石粉、5-10份钛酸钾晶须、2-15份硫酸钙晶须、2-10 份纳米二氧化钛、2-10份纳米氧化镁、1-5份碳纳米管、1-8份磷酸锌和10-25 份煅烧高岭土混合均匀而成。
在具体实施例中，本发明提出的一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶 漆，其原料中，丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的重量份可以为50、53、54、56、 58、59、59.3、62、64、67、68、69、69.3、72、75、78、79、82、84、86、 87、89、89.3、92、94、96、98、100份；水性醇酸树脂的重量份可以为5、6、 7、8、9、9.3、10、12、15、16、18、19、19.3、20份；纳米二氧化硅溶胶的 重量份可以为5、6、7、8、9、9.3、10、10.3、11、11.6、12、14、14.6、15 份；颜填料的重量份可以为15、16、18、19、19.3、21、23、24、25、28、29、 29.3、30份；丙二醇的重量份可以为5、6、7、8、9、9.4、10份；正辛醇的重 量份可以为5、5.6、6、6.3、7、8、9、9.3、10份；六甲基二硅氮烷的重量份 可以为2、2.3、2.8、3、3.4、4、4.6、5份；纤维素纳米晶的重量份可以为5、 6、7、8、9、9.3、10份；聚丙烯酰胺的重量份可以为0.5、0.6、0.8、1、1.2、 1.5、1.8、2、2.3、2.5、2.8、3份；成膜助剂的重量份可以为5、6、7、8、9、 9.3、10、10.6、11、11.3、12、12.6、13、13.4、14、14.6、15份；消泡剂的 重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.5、1.8、2、2.3、2.5、2.8、3 份；六偏磷酸钠的重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.3、1.35、1.4、 1.46、1.5份；苯并三氮唑的重量份可以为1、1.2、1.5、1.8、1.9、2、2.3、 2.5、2.8、3份；磷酸三丁酯的重量份可以为1.5、1.8、2、2.3、2.8、3份； 磷酸三苯酯的重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.3、1.45、1.5份； 六甲氧基甲基三聚氰胺树脂的重量份可以为1、1.2、1.8、2、2.3、2.8、3份； 棕榈油的重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.5、1.8、2份；去离 子水的重量份可以为50、52、56、58、59、59.3、62、64、68、69、69.3、70 份。
优选地，其原料中，丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液、水性醇酸树脂、纳米 二氧化硅溶胶的重量比为70-90：10-16：7-12。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液 80-86份、水性醇酸树脂12-15份、纳米二氧化硅溶胶10-12份、颜填料22-26 份、丙二醇7-9份、正辛醇8-10份、六甲基二硅氮烷3-3.8份、纤维素纳米晶 8-9份、聚丙烯酰胺2-2.6份、成膜助剂9-14份、消泡剂2-2.6份、六偏磷酸 钠0.9-1.2份、苯并三氮唑1.7-2.1份、磷酸三丁酯2-2.6份、磷酸三苯酯0.9-1.3 份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂1.8-2.3份、棕榈油1-1.7份、去离子水62-65 份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液85 份、水性醇酸树脂14份、纳米二氧化硅溶胶11份、颜填料24份、丙二醇8份、 正辛醇9.2份、六甲基二硅氮烷3.6份、纤维素纳米晶8.5份、聚丙烯酰胺2.3 份、成膜助剂10份、消泡剂2.2份、六偏磷酸钠1份、苯并三氮唑2份、磷酸 三丁酯2.4份、磷酸三苯酯1份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂2份、棕榈油1.5 份、去离子水63份。
优选地，所述颜填料按重量份由9-13份沉淀硫酸钡、13-17份膨胀珍珠岩、 8-13份硅藻土、6-9份滑石粉、7-9份钛酸钾晶须、8-12份硫酸钙晶须、6-8份 纳米二氧化钛、5-7份纳米氧化镁、3-3.8份碳纳米管、4-6份磷酸锌和17-20 份煅烧高岭土混合均匀而成。
优选地，所述颜填料按重量份由10份沉淀硫酸钡、16份膨胀珍珠岩、10 份硅藻土、7份滑石粉、8份钛酸钾晶须、10份硫酸钙晶须、7.3份纳米二氧化 钛、6.2份纳米氧化镁、3.5份碳纳米管、5份磷酸锌和18份煅烧高岭土混合均 匀而成。
优选地，所述煅烧高岭土按照以下工艺进行制备：将高岭土与钴蓝按重量 比为1-5:2-4混合均匀，在马弗炉中进行煅烧，其中，煅烧温度为600-850℃， 煅烧时间为30-50min；煅烧结束后降温至室温，粉碎后得到所述煅烧高岭土； 高岭土具有大的比表面积，吸附性能优异，将其与钴蓝一起煅烧，得到的煅烧 高岭土中，钴蓝均匀的分布在了煅烧高岭土中，防止了钴蓝的团聚和晶粒的长 大，将得到的煅烧高岭土加入涂料中，赋予涂膜优异的热稳定性和化学稳定性 以及良好的耐候性和耐酸碱性，同时提高了涂料的装饰效果。
优选地，所述硫酸钙晶须的平均直径为4-10微米，平均长度为80-150微 米，松散密度为0.1-0.3g/cm3；所述纳米二氧化钛的平均粒径为15-30nm；所述 纳米氧化镁的平均粒径为20-40nm。
优选地，所述纳米二氧化钛为有机改性纳米二氧化钛；所述有机改性纳米 二氧化钛所使用的改性剂为三乙醇胺、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、硬 脂酸、N,N-二甲基乙醇胺、六甲基二硅氮烷中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述纳米氧化镁为改性纳米氧化镁；所述改性纳米氧化镁所使用 的改性剂为月桂酸钠、硬脂酸钠中的一种或者两种的混合物；所述改性纳米氧 化镁成疏水状，在体系中分散均匀，改善了涂膜的的耐水性和抗菌性。
优选地，所述成膜助剂为醇酯十二、乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、二 丙二醇单丁醚、丙二醇苯醚中的一种或者多种的混合物。
本发明所述高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶漆可以按照常规的乳胶漆 制备工艺制备而成。
丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液具有优异的成膜性，且柔软、耐磨、耐湿滑、 耐水解性能优异；水性醇酸树脂具有优异的光泽和韧性，且附着力强，并具有 良好的耐磨性和耐候性；本发明中，以丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液为主要的 成膜物质，并以水性醇酸树脂为辅助成膜物质，通过调节两者的含量，使两者 的优势协同，得到的涂膜具有优异的耐水性和耐候性，且与底材的粘结性好； 纳米二氧化硅溶胶加入体系中，能渗入主要成膜物质和辅助成膜物质的空隙间， 干燥后能形成网状结构，与体系中的成膜物质配合，形成了有机-无机网络结构， 提高了涂膜的致密度，赋予涂膜优异的耐热性、力学性能、防紫外线性、耐水 性和耐候性，另外，纳米硅溶胶胶粒表面被许多硅羟基所覆盖，极性极强，在 涂层水分挥发后，纳米硅溶胶胶粒表面的硅羟基可与涂膜的基材表面的极性基 团很好的结合，从而提高了涂层与底材的附着力；颜填料中，硫酸钙晶须具有 高强度、高模量、高韧性、高绝缘、耐磨耗、耐高温、耐酸碱等优良理化性质， 在高温条件下不分解，不软化，与钛酸钾晶须、碳纳米管配合，涂膜固化后在 体系中形成了纤维网，有效地抑制了体系中物质在热状态下的运动，与沉淀硫 酸钡、膨胀珍珠岩、硅藻土、滑石粉、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、磷酸锌、 煅烧高岭土配合，提高了涂膜的耐热性、强度、尺寸稳定性、耐水性和耐腐蚀 性；丙二醇、正辛醇加入体系中，具有助溶的作用，与六甲基二硅氮烷配合后 改善了体系中各原料的相容性，同时提高了涂料的抗冻融性；磷酸三丁酯、磷 酸三苯酯配合加入体系中，提高了涂膜的韧性，同时赋予涂膜一定的阻燃性， 另外，其还具有消泡的作用，减少了消泡剂的用量。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶漆，其原料按重量 份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液50份、水性醇酸树脂20份、 纳米二氧化硅溶胶5份、颜填料30份、丙二醇5份、正辛醇10份、六甲基二 硅氮烷2份、纤维素纳米晶10份、聚丙烯酰胺0.5份、醇酯十二15份、消泡 剂0.5份、六偏磷酸钠1.5份、苯并三氮唑1份、磷酸三丁酯3份、磷酸三苯 酯0.5份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂3份、棕榈油0.5份、去离子水70份；
其中，所述颜填料按重量份由5份沉淀硫酸钡、20份膨胀珍珠岩、5份硅 藻土、10份滑石粉、5份钛酸钾晶须、15份硫酸钙晶须、2份纳米二氧化钛、 10份纳米氧化镁、1份碳纳米管、8份磷酸锌和10份煅烧高岭土混合均匀而成。
实施例2
本发明提出的一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶漆，其原料按重量 份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液100份、水性醇酸树脂5份、 纳米二氧化硅溶胶15份、颜填料15份、丙二醇10份、正辛醇5份、六甲基二 硅氮烷5份、纤维素纳米晶5份、聚丙烯酰胺3份、乙二醇单丁醚3份、三乙 二醇单丁醚2份、消泡剂3份、六偏磷酸钠0.5份、苯并三氮唑3份、磷酸三 丁酯1.5份、磷酸三苯酯1.5份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂1份、棕榈油2 份、去离子水50份；
其中，所述颜填料按重量份由15份沉淀硫酸钡、10份膨胀珍珠岩、15份 硅藻土、2份滑石粉、10份钛酸钾晶须、2份硫酸钙晶须、10份纳米二氧化钛、 2份纳米氧化镁、5份碳纳米管、1份磷酸锌和25份煅烧高岭土混合均匀而成；
所述煅烧高岭土按照以下工艺进行制备：将高岭土与钴蓝按重量比为5:2 混合均匀，在马弗炉中进行煅烧，其中，煅烧温度为600℃，煅烧时间为50min； 煅烧结束后降温至室温，粉碎后得到所述煅烧高岭土；所述硫酸钙晶须的平均 直径为4微米，平均长度为150微米，松散密度为0.1g/cm3；所述纳米二氧化 钛的平均粒径为15nm；所述纳米氧化镁的平均粒径为40nm。
实施例3
本发明提出的一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶漆，其原料按重量 份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液80份、水性醇酸树脂15份、 纳米二氧化硅溶胶10份、颜填料26份、丙二醇7份、正辛醇10份、六甲基二 硅氮烷3份、纤维素纳米晶9份、聚丙烯酰胺2份、成膜助剂14份、消泡剂2 份、六偏磷酸钠1.2份、苯并三氮唑1.7份、磷酸三丁酯2.6份、磷酸三苯酯 0.9份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂2.3份、棕榈油1份、去离子水65份；
其中，所述颜填料按重量份由9份沉淀硫酸钡、17份膨胀珍珠岩、8份硅 藻土、9份滑石粉、7份钛酸钾晶须、12份硫酸钙晶须、6份纳米二氧化钛、7 份纳米氧化镁、3份碳纳米管、6份磷酸锌和17份煅烧高岭土混合均匀而成；
所述煅烧高岭土按照以下工艺进行制备：将高岭土与钴蓝按重量比为5:4 混合均匀，在马弗炉中进行煅烧，其中，煅烧温度为600℃，煅烧时间为50min； 煅烧结束后降温至室温，粉碎后得到所述煅烧高岭土；所述硫酸钙晶须的平均 直径为10微米，平均长度为80微米，松散密度为0.3g/cm3；所述纳米二氧化 钛的平均粒径为30nm；所述纳米氧化镁的平均粒径为20nm；所述纳米二氧化钛 为有机改性纳米二氧化钛；所述有机改性纳米二氧化钛所使用的改性剂为N,N- 二甲基乙醇胺、六甲基二硅氮烷按重量比为2:3的混合物。
实施例4
本发明提出的一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶漆，其原料按重量 份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液86份、水性醇酸树脂12份、 纳米二氧化硅溶胶12份、颜填料22份、丙二醇9份、正辛醇8份、六甲基二 硅氮烷3.8份、纤维素纳米晶8份、聚丙烯酰胺2.6份、醇酯十二2份、乙二 醇单丁醚3份、三乙二醇单丁醚2份、二丙二醇单丁醚1份、丙二醇苯醚1份、 消泡剂2.6份、六偏磷酸钠0.9份、苯并三氮唑2.1份、磷酸三丁酯2份、磷 酸三苯酯1.3份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂1.8份、棕榈油1.7份、去离子 水62份；
其中，所述颜填料按重量份由13份沉淀硫酸钡、13份膨胀珍珠岩、13份 硅藻土、6份滑石粉、9份钛酸钾晶须、8份硫酸钙晶须、8份纳米二氧化钛、5 份纳米氧化镁、3.8份碳纳米管、4份磷酸锌和20份煅烧高岭土混合均匀而成；
所述煅烧高岭土按照以下工艺进行制备：将高岭土与钴蓝按重量比为1:4 混合均匀，在马弗炉中进行煅烧，其中，煅烧温度为850℃，煅烧时间为30min； 煅烧结束后降温至室温，粉碎后得到所述煅烧高岭土；所述硫酸钙晶须的平均 直径为7微米，平均长度为100微米，松散密度为0.2g/cm3；所述纳米二氧化 钛的平均粒径为15nm；所述纳米氧化镁的平均粒径为40nm；所述纳米氧化镁为 改性纳米氧化镁；所述改性纳米氧化镁所使用的改性剂为月桂酸钠、硬脂酸钠 按摩尔比为2:5的混合物；所述纳米二氧化钛为有机改性纳米二氧化钛；所述 有机改性纳米二氧化钛所使用的改性剂为三乙醇胺。
实施例5
本发明提出的一种高性能丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳胶漆，其原料按重量 份包括以下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液85份、水性醇酸树脂14份、 纳米二氧化硅溶胶11份、颜填料24份、丙二醇8份、正辛醇9.2份、六甲基 二硅氮烷3.6份、纤维素纳米晶8.5份、聚丙烯酰胺2.3份、二丙二醇单丁醚 10份、消泡剂2.2份、六偏磷酸钠1份、苯并三氮唑2份、磷酸三丁酯2.4份、 磷酸三苯酯1份、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂2份、棕榈油1.5份、去离子水 63份；
其中，所述颜填料按重量份由10份沉淀硫酸钡、16份膨胀珍珠岩、10份 硅藻土、7份滑石粉、8份钛酸钾晶须、10份硫酸钙晶须、7.3份纳米二氧化钛、 6.2份纳米氧化镁、3.5份碳纳米管、5份磷酸锌和18份煅烧高岭土混合均匀而 成；
所述煅烧高岭土按照以下工艺进行制备：将高岭土与钴蓝按重量比为3:2 混合均匀，在马弗炉中进行煅烧，其中，煅烧温度为720℃，煅烧时间为42min； 煅烧结束后降温至室温，粉碎后得到所述煅烧高岭土；所述硫酸钙晶须的平均 直径为5微米，平均长度为90微米，松散密度为0.15g/cm3；纳米二氧化钛的 平均粒径为20nm；所述纳米氧化镁的平均粒径为35nm；所述纳米氧化镁为改性 纳米氧化镁，所述改性纳米氧化镁所使用的改性剂为月桂酸钠；所述纳米二氧 化钛为有机改性纳米二氧化钛；所述有机改性纳米二氧化钛所使用的改性剂为 十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、硬脂酸按重量比为2:4:1的混合物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。