一种耐水抗老化的水性涂料的制备方法与流程

本发明涉及水性涂料，具体为一种耐水抗老化的水性涂料的制备方法。

背景技术：

1、涂料在生产和生活中的作用非常大，使用涂料可以防止物体表面受到气候腐蚀、化学腐蚀及日光照射而引起变化，防止或减轻物体表面直接受到摩擦和冲击，可对物体起到装饰、保护和标致作用，目前市面上的大部分涂料虽然制作简单、售价便宜但同时功能比较单一，在一些特殊的作业环境中，简单的涂料的并不能满足人们的所需；目前各种环保涂料层出不穷，丙烯酸系涂料具有成膜性好、无毒且不易挥发，合成单体众多、价格便宜等优势，在各个领域得到了广泛的应用，但是其耐水性较差，在耐候性等方面的性能同样不尽如人意，因此开发出一种耐水抗老化的水性涂料成为目前研究的热点问题。

2、丙烯酸树脂涂料在使用过程中，通常容易出现附着力差，导致涂料掉落下来，特别是南方梅雨季节，空气潮湿，涂料耐水性较差，涂料脱落严重；同时由于紫外线、热、氧气及水等因素的作用，涂膜会产生氧化、破坏，引起失光、粉化、开裂等现象，从而导致其各项性能的下降，进而丧失其使用价值；中国专利cn114456651b公开了一种水性丙烯酸防水涂料及其制备方法，水性丙烯酸树脂作为主要成膜物质，复配以乳化沥青、填料及其他功能助剂，得到的水性丙烯酸防水涂料，具有良好的耐酸碱、耐盐水性、防水性和力学性能，但其为纯的丙烯酸树脂涂料，存在抗老化性能较差等缺点；现有技术中大多采用光稳定剂添加剂如二苯甲酮系、苯并三唑系、水杨酸酯系等，但这些有机物具有一定毒性，随着涂层日晒时间的延长，其紫外线屏蔽性能会逐渐降低；也有技术采用在丙烯酸涂料中添加光屏蔽剂，如纳米二氧化钛、纳米氧化锌等，可以有效减弱聚合物的光老化，提高其耐紫外线老化能力，但是纳米材料在涂料中的分散性较差，阻碍其特殊功能的发挥，使得涂料的稳定性变差。

3、有机硅氟元素可以提高丙烯酸树脂涂料的耐水、耐油污、耐磨性能，但是难以抵抗光辐射等造成的损害，而紫外线是加速丙烯酸树脂涂料老化的重要因素；本发明通过合成烯基有机氟硅聚合物，与丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、改性纳米二氧化钛等进行聚合，制备出耐水性能与抗老化性能一体的水性丙烯酸酯涂料，绿色环保，工艺简单。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供了一种耐水抗老化的水性涂料的制备方法，解决了现有水性涂料耐水性能不佳且易老化的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种耐水抗老化的水性涂料的制备方法包括以下步骤：

4、(1)向装有回流冷凝管和滴液漏斗的反应烧瓶中加入十二烷基硫酸钠和去离子水，搅拌溶解，加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、烯基有机氟硅聚合物和改性二氧化钛，在55-65℃下搅拌均匀，滴加过硫酸铵水溶液，接着在75-80℃下反应3-5h，降温至35-45℃，加入氨水调节ph，得到耐水抗老化丙烯酸树脂。

5、(2)向反应烧瓶中加入耐水抗老化丙烯酸树脂和滑石粉，混合均匀后，加入分散剂、流平剂、消泡剂，经高速分散机分散均匀后，得到耐水抗老化的水性涂料。

6、进一步的，步骤(1)中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、烯基有机氟硅聚合物、改性二氧化钛的比例关系为(20-35)g:100g:(5-10)g:(2-15)g:(1-10)g。

7、进一步的，步骤(1)中过硫酸铵水溶液的质量分数为5-10wt％。

8、进一步的，步骤(1)中氨水调节ph为7-8。

9、进一步的，步骤(1)中烯基有机氟硅聚合物的制备方法包括以下步骤：

10、步骤s1、氮气氛围下，向装有回流冷凝管的反应烧瓶中加入2,2'-(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟辛烷-1,8-二基)双(环氧乙烷)和二甲苯，搅拌均匀后，加入甲基丙烯酸和三乙胺，搅拌反应，反应结束后，减压蒸馏，得到十二氟辛烷-1,8-二基双(甲基丙烯酸酯)。制备反应式如下：

11、

12、步骤s2、氮气氛围下，向装有温度计和回流冷凝管的反应烧瓶中加入十二氟辛烷-1,8-二基双(甲基丙烯酸酯)、端羟丙基聚硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和去离子水，搅拌均匀后，加入二月桂酸二丁基锡，搅拌反应，反应结束后，减压浓缩，得到烯基有机氟硅聚合物。

13、进一步的，步骤s1中2,2'-(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟辛烷-1,8-二基)双(环氧乙烷)、甲基丙烯酸、三乙胺的比例关系为1mol:(5-10)mol:(2.1-2.3)mol。

14、进一步的，步骤s1中反应温度为95-110℃，反应时间为2-5h。

15、进一步的，步骤s2中十二氟辛烷-1,8-二基双(甲基丙烯酸酯)、端羟丙基聚硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的比例关系为1mol:(1-1.05)mol:(2-2.2)mol:(0.01-0.03)mol。

16、进一步的，步骤s2中反应温度为85-95℃，反应时间为3-8h。

17、采取上述技术方案，本发明的有益效果在于：

18、本发明首先利用2,2'-(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟辛烷-1,8-二基)双(环氧乙烷)的环氧基与甲基丙烯酸的羧基发生开环反应，得到十二氟辛烷-1,8-二基双(甲基丙烯酸酯)，接着与端羟丙基聚硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯聚合，得到烯基有机氟硅聚合物，然后烯基有机氟硅聚合物与改性二氧化钛、甲基丙丙烯酸类单体在引发剂过硫酸铵的作用下，得到耐水抗老化丙烯酸树脂，最后和滑石粉、助剂等共混均匀，得到耐水抗老化的水性涂料。

19、本发明制备的有机氟硅聚合物中的c-f键能高，与氢原子相比，氟原子更容易嵌到聚合物中，封锁水分子向涂膜内部迁移的通道；端羟丙基聚硅氧烷本身是疏水性的，可在涂膜表面形成疏水层，同时烯基有机氟硅聚合物和改性纳米二氧化钛结构中的烯基可与丙烯酸类单体产生聚合，增加了交联密度，使得生成的聚合物网状体的收缩力增强，进而形成致密的表面层，抑制水向涂膜内部渗透，使得涂膜的吸水率下降，成膜后由于聚合物中的有机氟和有机硅向外定向排列，降低了涂膜表面能，从而使产物有优良的疏水性能；有机氟硅单体的表面能低，在成膜的过程中会向表面迁移，更容易富集在涂膜表面，使涂膜表面更加致密，耐水性增加，有利于接触角的提高。

20、纳米二氧化钛粒子具有小尺寸效应和量子尺寸效应，对紫外线有很强的吸收作用，可以吸收中波和长波区的紫外线，对紫外线的吸收和散射构成了对紫外线的屏蔽作用，改性后的纳米二氧化钛与丙烯酸树脂涂料的相容性较好，其表面的烯基参与聚合后，改善了与涂料之间的分散性，从而使得涂料的拉伸强度得到提高，减弱紫外线对丙烯酸分子的破坏，提高了丙烯酸树脂的抗老化性能。

技术特征：

1.一种耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、烯基有机氟硅聚合物、改性二氧化钛的比例关系为(20-35)g:100g:(5-10)g:(2-15)g:(1-10)g。

3.根据权利要求1所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中过硫酸铵水溶液的质量分数为5-10wt％。

4.根据权利要求1所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氨水调节ph为7-8。

5.根据权利要求1所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中烯基有机氟硅聚合物的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中2,2'-(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟辛烷-1,8-二基)双(环氧乙烷)、甲基丙烯酸、三乙胺的比例关系为1mol:(5-10)mol:(2.1-2.3)mol。

7.根据权利要求5所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中反应温度为95-110℃，反应时间为2-5h。

8.根据权利要求5所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中十二氟辛烷-1,8-二基双(甲基丙烯酸酯)、端羟丙基聚硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的比例关系为1mol:(1-1.05)mol:(2-2.2)mol:(0.01-0.03)mol。

9.根据权利要求5所述的耐水抗老化的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中反应温度为85-95℃，反应时间为3-8h。

技术总结本发明涉及水性涂料技术领域，且公开了一种耐水抗老化的水性涂料的制备方法，有机氟硅聚合物中的C‑F键能高，与氢原子相比，氟原子更容易嵌到聚合物中，封锁水分子向涂膜内部迁移的通道；端羟丙基聚硅氧烷可在涂膜表面形成疏水层，同时烯基有机氟硅聚合物和改性纳米二氧化钛结构中的烯基可与丙烯酸类单体产生聚合，增加了交联密度，形成致密的表面层，成膜后由于聚合物中有机氟和有机硅向外定向排列，降低了涂膜表面能，从而使涂膜具有优良的耐水性能；纳米二氧化钛粒子具有小尺寸效应和量子尺寸效应，对紫外线有很强的吸收作用，改性后的纳米二氧化钛与涂料的相容性较好，提高了水性涂料的抗老化性能。技术研发人员：张周葳受保护的技术使用者：宁夏天诚众一建设工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11