一种水性丙烯酸涂料及其制备的制作方法

本发明属于涂料，具体涉及一种水性丙烯酸涂料及其制备。

背景技术：

1、环境友好型涂料一直是涂料行业的发展趋势之一，水性丙烯酸乳液以水为主要溶剂，低voc（挥发性有机化合物）含量，其耐污性、耐洗刷性、耐光、耐酸碱性好，广泛应用于家具、建筑、汽车、航空、电子、包装等行业，所占市场份额越来越大。

2、其中汽车制造领域是水性丙烯酸涂料的主要应用领域，但是随着汽车工业的发展，对汽车所用材料的要求越来越严格，汽车车身大面积裸露在外，直接与大气环境接触，这就要求汽车车身的涂层具有良好的耐候性和耐腐蚀性能，使汽车能够在各种气候的环境下使用。然而现有水性丙烯酸涂料对基材的附着力较差，不能达到很高的要求，且存在耐水性和耐候性不足的问题，因此，提供一种附着力好，且兼具耐水性和耐候性的水性丙烯酸涂料具有重要意义。

3、公开号为cn118027768a的中国专利申请文件公开了一种水性丙烯酸酯涂料，由以下原料制备而成：水性丙烯酸酯树脂40-60份、聚二甲基硅氧烷5-8份、纳米二氧化钛6-10份、hec羟乙基纤维素2-4份、分散剂8-10份、填料10-15份、防腐剂1-3份和去离子水30-50份。此发明以水性丙烯酸树脂为基料，同时选择添加聚二甲基硅氧烷和纳米二氧化钛等成分，制得的水性丙烯酸酯涂料具有较好的耐盐雾性、耐火性能和附着力，可以提高水性丙烯酸酯涂料的耐盐雾性和阻燃性，但是其耐候性能没有得到提升。

4、公开号为cn115785781a的中国专利文件公开了一种双组份水性羟基丙烯酸涂料，包括分散体组份和固化剂组份，所示分散体组份中包含两种分散体：第一羟基丙烯酸分散体和第二羟基丙烯酸分散体；其中，第一羟基丙烯酸分散体的羟值为3.9mgkoh/g，第二羟基丙烯酸分散体的羟值为4.2mgkoh/g。此种丙烯酸涂料通过适配两种羟值不同的羟基丙烯酸分散体，获得耐酸碱侵蚀性能远优于同类产品的双组份水性涂料，但是其耐水性能较差。

技术实现思路

1、为了解决相关技术水性丙烯酸涂料中存在的附着力、耐水性和耐候性不能兼具的技术问题，本发明提供了一种水性丙烯酸涂料及其制备。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种水性丙烯酸涂料，包括以下组分及其重量份数：

4、水性丙烯酸树脂50-60份、分散剂5-8份、增稠剂10-15份、附着力促进剂5-10份、成膜助剂3-5份、填料12-16份、十二烷基硫酸钠5-8份、水70-80份；

5、所述水性丙烯酸树脂的制备方法为：在反应釜中加入30-40份乙醇水溶液、5-8份过氧化氢和1-3份巯基丙酸，在搅拌的状态下，升温至70-80℃，滴加40-55份丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯的混合物，控制在3h内滴加完成，滴加完成后保温反应2-2.5h，冷却，即得。

6、单体的疏水性决定了丙烯酸树脂的疏水性，从而影响到水性丙烯酸涂料的耐水性，本发明在水性丙烯酸树脂的配方中加入苯乙烯，用于提高水性丙烯酸树脂的疏水性能。然而研究发现，苯乙烯的加入会导致水性丙烯酸树脂的耐候性变差，易黄变，因此，发明人继续在水性丙烯酸树脂配方中添加了甲基丙烯酸环己酯，由于其侧链体积较大，碳原子数较多，吸湿性差，能够有效提高水性丙烯酸树脂耐候性能的同时还能够提高耐水性。

7、此外，本发明中选用含有羟基的丙烯酸羟乙酯、含有羧基的甲基丙烯酸作为主要单体，与苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯共同聚合形成水性丙烯酸树脂，水性丙烯酸树脂分子结构中含有的羟基和羧基能与基材结合形成化学键，能明显提高水性丙烯酸树脂与基材的附着力，且羟基和羧基的密度越大，附着力越高。

8、进一步的，所述水性丙烯酸树脂的制备方法中乙醇水溶液的体积分数为60-65%。

9、进一步的，所述水性丙烯酸树脂的制备方法中丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯的混合质量比为11-14:17-20:3-5:4-7。

10、本发明中通过调整丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯的混合质量比来控制水性丙烯酸树脂的疏水性和分子中极性基团的数量，进而控制水性丙烯酸涂料的耐水性和附着力。

11、进一步的，所述水性丙烯酸涂料中的分散剂为油酸钠、醋酸钠和十二烷基磺酸钠中的一种。

12、进一步的，所述水性丙烯酸涂料中的增稠剂由羟乙基纤维素和聚丙烯酸钠按照质量比为7-9:2-4组成。

13、进一步的，所述水性丙烯酸涂料中的附着力促进剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或异丁基三乙氧基硅烷。

14、进一步的，所述水性丙烯酸涂料中的成膜助剂由乙二醇丁醚和聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为12-15:5-8组成。

15、本发明中在水性丙烯酸涂料中加入成膜助剂，不仅能够降低成膜温度，而且可以改善涂料的成膜性能，但是研究过程中发现，加入乙二醇丁醚后，涂料的早期耐水性会变差，这是由于乙二醇丁醚具有良好的亲水性、涂料干燥变慢导致的，而聚乙烯吡咯烷酮的加入可以缓解早期耐水性的变差，当乙二醇丁醚和聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为12-15:5-8组成时，涂料的早期耐水性和最终耐水性均最佳。

16、进一步的，所述水性丙烯酸涂料中的填料为硫酸钡、二氧化硅、云母粉中的一种，所述填料的粒径为230-260nm。

17、本发明中选用纳米级粒径的填料，纳米粒子的比表面积较大，涂料成膜后，纳米粒子使漆膜表面变得粗糙，从而增大漆膜与基材的接触面积，有效提高涂料涂层与基材之间的附着力。但是纳米粒子能够增加漆膜的亲水性能，因此需要严格控制纳米填料的用量，避免因纳米粒子用量大造成漆膜耐水性变差。

18、本发明还提供了所述水性丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：

19、s1、将水性丙烯酸树脂、增稠剂和十二烷基硫酸钠混合，加入水，搅拌20-30min，得到乳液i；

20、s2、将分散剂和成膜助剂加入到步骤s1制得的乳液i中，搅拌均匀后加入填料，继续搅拌10-20min，加入附着力促进剂，搅拌均匀，即得。

21、与现有技术相比，本发明提供的水性丙烯酸涂料及其制备方法，具有如下技术优势：

22、本发明中在水性丙烯酸树脂的配方中加入苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯，并选择乙二醇丁醚和聚乙烯吡咯烷酮作为成膜助剂，有效提高了水性丙烯酸涂料耐水性；选用丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯作为水性丙烯酸树脂的共聚单体，有效提高了水性丙烯酸涂料的耐候性能；（2）本发明中选用含有羟基的丙烯酸羟乙酯、含有羧基的甲基丙烯酸作为主要单体，在水性丙烯酸树脂分子结构中引入羟基和羧基，并加入纳米粒径的填料，有效提高涂膜与基材之间的附着力；

23、（3）本发明提供的水性丙烯酸涂料的配方简单，原料易得，制备工艺无需复杂的操作，有利于实现工业化生产。

技术特征：

1.一种水性丙烯酸涂料，其特征在于，包括以下组分及其重量份数：

2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，水性丙烯酸树脂的制备方法中所述乙醇水溶液的体积分数为60-65%。

3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，水性丙烯酸树脂的制备方法中所述丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯的混合质量比为11-14:17-20:3-5:4-7。

4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述分散剂为油酸钠、醋酸钠和十二烷基磺酸钠中的一种。

5.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述增稠剂由羟乙基纤维素和聚丙烯酸钠按照质量比为7-9:2-4组成。

6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述附着力促进剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或异丁基三乙氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述成膜助剂由乙二醇丁醚和聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为12-15:5-8组成。

8.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述填料为硫酸钡、二氧化硅和云母粉中的一种，所述填料的粒径为230-260nm。

9.根据权利要求1-8任一项所述的水性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸涂料及其制备。本发明中选用含有羟基的丙烯酸羟乙酯、含有羧基的甲基丙烯酸作为主要单体，与苯乙烯和甲基丙烯酸环己酯共同聚合形成水性丙烯酸树脂，与分散剂、增稠剂、附着力促进剂、成膜助剂、填料、十二烷基硫酸钠和水共同组成水性丙烯酸涂料。本发明中通过调整水性丙烯酸树脂的配方和成膜助剂，有效提高了水性丙烯酸涂料的耐水性和耐候性能，在水性丙烯酸树脂分子结构中引入羟基和羧基，并加入纳米粒径的填料，有效提高了涂膜与基材之间的附着力。技术研发人员：方君毅,林智远,王志豪,高龙,龚博受保护的技术使用者：江苏四方威凯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26