單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物的製作方法

2023-05-30 21:11:51

專利名稱：單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有高耐候性和耐汙性的含水頂塗層組合物。更具體地，本發明涉及一種具有優良的耐候性與耐汙性的使用了有機-無機混合粘合劑的室溫固化的含水頂塗層組合物。
背景技術：
除了具有基本的保護基體的功能之外，塗層通常還具有美學功能。考慮到這個方面，人們已經開展了很多研究以使塗層的外觀保持它的最佳原始狀態。這些研究帶來的結果是，各種類型的含溶劑頂塗層組合物被開發出來並得到成功應用。近來，隨著全球範圍內對環境與能量的興趣日益增加，人們採取了許多措施限制使用源於化石燃料的有機溶劑或揮發性有機物。許多國家包括韓國正在起草或實施針對使用這些源於化石燃料的有機溶劑或揮發性有機物的強制規定。為了滿足這些要求，人們已經開發了單組分型或雙組分型高溫固化的塗料組合物，其比傳統的溶劑型丙烯酸塗層組合物具有更好的耐候性與耐汙性，且其能夠提供非常柔軟和堅韌的塗膜。然而，這些組合物在施工性能、線路狀況等方面尚存在局限性。因此， 有必要開發用於製備具有高耐候性與耐汙性的新型環保的單組分型室溫固化的頂塗層組合物的技術。

發明內容
要解決的問題為了解決上述現有技術中所存在的問題，本發明的一個目的是提供一種新型環保的單組分型室溫固化的頂塗層組合物，其比傳統的含溶劑的丙烯酸塗層組合物具有更好的耐候性與耐汙性，並能夠提供非常柔軟和堅韌的塗膜。技術手段為了實現上述目的，本發明提供了一種單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其含有40-60wt %的有機-無機混合共聚物乳液，5-20wt %體質顏料，l-20wt %顏料， 3-10 丨％成膜劑和5-40 丨％水。本發明詳述如下。在本發明中，有機-無機混合物共聚物乳液優選為包含丙烯酸單體和帶有烷氧基甲矽烷基或環氧甲矽烷基的單體的含水乳液，其以能使矽氧烷交聯存在於丙烯酸聚合物主鏈上的方式合成。在乳液聚合中，主鏈上的甲矽烷基與水反應並被水解形成矽醇，使所述矽醇縮合交聯形成穩定的矽氧鍵。所述交聯在室溫下進行，矽氧烷的鍵強度為44;3KJ/mol，其可與氟樹脂中的碳-氟鍵的強度484KJ/mol相比擬，因而所述矽氧烷顯示出極佳的耐候性。在本發明中，有機-無機混合物共聚物乳液的玻璃化轉變溫度(Tg)優選為 25-45°C，以具有更好的耐汙性。如果玻璃化轉變溫度低於25°C，則塗層可能由於該較低的玻璃化轉變溫度而容易被汙染。如果玻璃化轉變溫度高於45°C，則塗膜中容易產生裂隙。為了解決該問題，需要使用大量的成膜劑。在本發明中，塗層組合物中的有機-無機混合共聚物乳液的含量為40_60wt %。如果本發明塗層組合物中的有機-無機混合共聚物乳液的含量低於40wt%，則塗膜與基體間的粘附性以及耐久性可能會降低。如果本發明塗層組合物中的有機-無機混合共聚物乳液的含量高於60wt %，則塗層可能會變得過於柔軟或者可能產生剝落的問題。在本發明中，有機-無機混合共聚物乳液優選具有40_50wt %的固含量。如果有機-無機混合共聚物乳液中的固含量低於40wt%，則塗層製劑的設計可能會受到限制。如果有機-無機混合共聚物乳液中的固含量高於50wt %，則乳液本身的穩定性可能會有問題。可使用例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環己酯、 甲基丙烯酸和它們的混合物作為本發明有機-無機混合共聚物乳液中的丙烯酸單體，但不限於此。可使用例如環氧矽烷、甲基丙烯醯氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷和它們的混合物作為本發明有機-無機混合共聚物乳液中帶有烷氧基甲矽烷基或環氧甲矽烷基的單體。根據本發明的含水頂塗層組合物使用具有優良耐候性的有機-無機混合共聚物乳液作為粘合劑，所述乳液是通過丙烯酸單體和帶有烷氧基甲矽烷基或環氧甲矽烷基的單體的共聚製備得到的。通過所述粘合劑，該組合物的耐候性可得到顯著改善，且塗層表面可具有親水性從而具有良好的耐汙性。此外，由於該組合物的分子大小比含溶劑的丙烯酸樹脂更大，塗膜可以變得更柔軟和堅韌，導致極佳的耐用性。另外，由於可以使應用的揮發性有機化合物的量至最小化，本發明非常環保。在本發明中，塗層組合物中的體質顏料的含量為5-20wt%。如果本發明塗層組合物中的體質顏料的含量低於5wt%，則塗層的硬度可能降低。如果本發明塗層組合物中的體質顏料的含量高於20wt%，則固化的塗層可能有裂隙，且其耐水性可能降低。作為本發明中的體質顏料，可使用在含水頂塗層組合物中常規使用的那些，例如硫酸鋇、碳酸鈣、二氧化矽、白雲石、滑石、高嶺土、雲母、矽灰石、綠泥石、矽酸鋁、氫氧化鋁和它們的混合物，但不限於此。他們可以根據所需塗層的硬度和性質單獨或作為混合物使用。在本發明中，塗層組合物中的顏料含量為l-20wt%。如果本發明塗層組合物中的顏料含量低於lwt%，則遮蓋力有可能降低。如果本發明塗層組合物中的顏料含量高於 20wt%，則可能降低塗膜特性和增加生產成本。作為本發明中的顏料，可使用在含水頂塗層組合物中常規使用的那些，例如二氧化鈦、炭黑、酞菁、氧化鐵和它們的混合物，但不限於此。他們可根據所需塗膜的著色特性單獨或組合物使用。在本發明中，成膜劑在成膜時能通過改善粘結劑顆粒的聚結使塗層緻密，並能通過改善溼潤特性增強與基體的粘附。此外，它能通過降低乳液粘合劑的最低成膜溫度，促進含水塗層組合物在低溫下成膜。在本發明中，塗層組合物中的成膜劑含量為3-10wt%。如果塗層組合物中的成膜劑含量低於3wt %，則低溫下成膜可能變差。如果塗層組合物中的成膜劑含量高於10wt%，則乾燥速度可能變得很慢。作為本發明的成膜劑，可使用商用成膜劑例如Texanol (商標，伊士曼)，丁基卡必
4醇(商標，美國陶氏)，丁基溶纖劑(商標，美國陶氏)等，但不限於此。使用水作為本發明的主要溶劑。用水作為化合物的溶劑或組合物中的顆粒的分散介質。在本發明中，塗層組合物中的水含量為5-40wt%。用水作溶劑是一個非常重要的因素，這樣可使本發明的塗層化合物具有環保特性。在本發明中，優選使用純淨水或去離子水。如有必要，本發明的含水頂塗層組合物還可以含有一種或多種不同的添加劑。可含有例如分散劑、表面活性劑等等用於穩定分散液並與乳液樹脂相容。此外，可含有流變改性劑，以防止在塗層組合物貯存期間發生沉澱或沉降並獲得良好的施工性能。還可包含消泡劑以防止泡沫穩定化。這些添加劑的實例包括Disperbyk-190(商標，Β ，0rotan-1850E(商標，美國陶氏)等作為分散劑；Surfynol 104 (商標，Airproduct)，其不含表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)化合物；以及流變改性劑Natrosol+330(商標，Hercules)，但不限於此。發明效果本發明的含水頂塗層組合物具有極佳的耐候性和耐汙性，且因為該組合物用水作為主要溶劑以及用含有有機矽改性丙烯醯基的有機-無機混合共聚物乳液作為主要粘結劑，因此非常環保。此外，儘管本發明是一種單組分型組合物，但其能在室溫固化條件下形成性質極佳的塗膜，因此施工性能得到顯著改善，藉此，可將本發明的組合物與傳統的雙組分型或單組分型高溫固化塗層組合物區別開來。因此，本發明能使塗層的美觀外形和性能保持的更久，從而比傳統的含水和含溶劑的頂塗層組合物更適用於長期保護構築物。
具體實施例方式下面將通過實施例和對比例對本發明進行更加詳細的闡述。然而，本發明的範圍並不限於此。漆漿的製備向不鏽鋼容器中加入18g水，Ig表面活性劑(不含ΑΡΕ0)，0. 2g增稠劑和0. 3g消泡劑，攪拌約30分鐘，向其中加入0. 5g溼潤分散劑，再攪拌5分鐘。然後，在慢速攪拌下向其中加入IOg體質顏料和15g氧化鈦。加料完成後，升高分散機每分鐘的轉數，使葉輪片的圓周速度達到18 21m/s，在此轉速下，分散該混合物15分鐘。有機-無機混合粘合劑的製備步驟1向配有攪拌機、溫度計和冷凝器的反應器中加入50g離子交換水，25g甲基丙烯酸甲酯，IOg丙烯酸丁酯，IOg甲基丙烯酸丁酯，5g甲基丙烯酸環己酯，Ig SR1025(CI-硫代-ω-(1-(烷氧基)甲基-2-(2-丙烯氧基)乙氧基)_聚(氧-1，2-乙烷-雙-基)的銨鹽)，Adeka)和0. 15g過硫酸鉀，升溫至80°C。維持反應在該溫度下約60分鐘，製備得到種子乳液聚合物。步驟2將500g離子交換水，8g SR1025(a-硫代-ω-(1-(烷氧基)甲基-2_(2_丙烯氧基)乙氧基)_聚(氧-1，2-乙烷-雙-基)的銨鹽，Adeka)，200g甲基丙烯酸甲酯，60g丙烯酸丁酯，60g甲基丙烯酸丁酯，40g甲基丙烯酸環己酯，40g甲基丙烯酸，15g甲基三甲氧基矽烷，5g甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷和1.2g過硫酸鉀進行混合，攪拌形成預乳液。 然後，在3小時內將預乳液連續不斷地加入到反應器中，使反應溫度在80°C維持1小時得到核乳液。步驟3維持反應的時間結束後，將混合物冷卻至40°C，向其中加入4. 5g氨水，將反應物放置2小時製得穩定的核乳液。根據上述步驟得到的產物是一種聚合物乳液，其直徑為165.5nm，固含量為 45. 2%，粘度為40cps，玻璃化轉變溫度為40°C。實施例在緩慢攪拌上述分散的漆漿的同時，向其中緩緩加入50g上述的有機-無機混合粘合劑，並攪拌該混合物10分鐘。向其中加入5g成膜劑，攪拌混合物約10分鐘。結果獲得IOOg含水塗層組合物。對比例1在緩慢攪拌上述分散的漆漿的同時，向其中緩緩加入50g 100%丙烯酸乳液，並攪拌該混合物10分鐘。向其中加入5g成膜劑，攪拌混合物約10分鐘。結果獲得IOOg含水塗層組合物。對比例2在緩慢攪拌上述分散的漆漿的同時，向其中緩緩加入50g丙烯醯基氨酯水分散樹脂，並攪拌該混合物10分鐘。向其中加入5g成膜劑，攪拌混合物約10分鐘。結果獲得IOOg 含水塗層組合物。表1
權利要求
1.一種單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其含有40-60wt%的有機-無機混合共聚物乳液，5-20wt%體質顏料，l-20wt%顏料，3-10 丨％成膜劑和5_40 丨％水。
2.根據權利要求1所述的單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其中所述有機-無機混合共聚物乳液為包含丙烯酸單體和帶有烷氧基甲矽烷基或環氧甲矽烷基的單體的含水乳液樹脂。
3.根據權利要求2所述的單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其中所述丙烯酸單體選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸和它們的混合物。
4.根據權利要求2所述的單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其中所述帶有烷氧基甲矽烷基或環氧甲矽烷基的單體選自環氧矽烷、甲基丙烯醯氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷和它們的混合物。
5.根據權利要求1所述的單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其中，所述體質顏料選自硫酸鋇、碳酸鈣、二氧化矽、白雲石、滑石、高嶺土、雲母、矽灰石、綠泥石、矽酸鋁、氫氧化鋁和它們的混合物。
6.根據權利要求1所述的單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其中，所述顏料選自二氧化鈦、炭黑、酞菁、氧化鐵和它們的混合物。
7.根據權利要求1所述的單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物，其還包括l-5wt% 選自分散劑、表面活性劑、流變改性劑、消泡劑和它們的混合物的添加劑。
全文摘要
本發明涉及一種具有高耐候性和耐汙性的含水頂塗層組合物。更具體地，本發明涉及一種具有優良的耐候性和耐汙性的使用了有機-無機混合粘合劑的單組分型室溫固化的含水頂塗層組合物。
文檔編號C09D7/12GK102153932SQ20111003457
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月31日 優先權日2010年2月1日
發明者安熙哲, 趙晟元, 金世景, 金載成 申請人:株式會社Kcc