一种水性涂料组合物的制作方法

本发明属于高分子材料。更具体地，涉及一种水性涂料组合物。

背景技术：

1、丙烯酸酯类水性涂料是一种以水为分散介质的环保型涂料，它具有低voc(挥发性有机化合物)含量、易于施工和良好的涂膜性能等特点，在建筑、家具、汽车等多个行业得到广泛应用。丙烯酸酯类水性涂料因其高分子材料特有的阻尼特性以及良好的稳定性和耐候性而受到重视。这种涂料通常分为纯丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液等类型，它们在耐候性、耐水解性、抗紫外线性等方面表现出不同的性能。

2、然而，丙烯酸酯类水性涂料在使用过程中，容易出现耐水性或耐高低温性能不足的问题，从而限制了其应用范围。有机硅树脂具有优异的耐水性、耐高低温性、保光性、透气性等特点，可以改进丙烯酸树脂的不足，获得兼具两者优点的新型涂料。例如，有机硅/sio2杂化溶胶改性丙烯酸树脂可以提高涂层的耐蚀性、质软、易被灰尘或污垢沾污的问题，扩大了丙烯酸树脂的应用范围。

3、丙烯酸酯水性涂料和有机硅树脂共混时，可以提高涂料的性能，然而，有机硅树脂和水性有机树脂成分之间可能存在不相容性和不混溶性，这可能会限制有机硅树脂的加入量。而加入量的不足，将导致产品长期使用过程中，其耐水性或耐高低温性能提升有限，无法长期维持该类性能的稳定。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：对于水性涂料组合物中，采用丙烯酸酯乳液和有机硅树脂乳液进行共混的涂料体系，丙烯酸酯乳液和有机硅树脂乳液容易发生相分离，从而导致产品的耐水性或耐高低温性能提升有限的难题，本发明提供了一种水性涂料组合物。

2、本发明的目的是提供一种水性涂料组合物。

3、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

4、一种水性涂料组合物，包括以下重量份数的原料：

5、100-110份丙烯酸酯乳液

6、28-35份有机硅树脂乳液

7、8-10份氧化石墨烯

8、6-8份玄武岩纤维

9、其中，所述丙烯酸酯乳液中，乳液颗粒的d50为90-100nm；

10、所述有机硅树脂乳液中，乳液颗粒的d50为4-10μm；

11、所述氧化石墨烯的d50为40-50μm；

12、所述玄武岩纤维的长径比为(50-55)：1，并且，所述玄武岩纤维的平均直径为1-3μm。

13、上述技术方案中，通过调控丙烯酸酯乳液中乳液颗粒、有机硅树脂乳液中乳液颗粒、氧化石墨烯以及玄武岩纤维的尺寸规格，以调控丙烯酸酯乳液和有机硅树脂乳液之间的相通性，以避免两者发生相分离；

14、具体来看，首先，采用的丙烯酸酯乳液和有机硅树脂乳液中，乳液颗粒都较小，较小的乳液颗粒，可以具有更高的表面能，但是，如果乳液颗粒太小，那么，颗粒的表面能过高，颗粒和颗粒之间很容易发生团聚，从而导致乳液存储稳定性下降，但是，乳液颗粒的表面能不够，将导致颗粒和颗粒之间的相互作用下过小；其次，发明人发现，通过采用层状结构的氧化石墨烯以及纤维状的玄武岩纤维作为填料，并选择合适的尺寸规格与上述乳液体系进行配合使用，那么，在对应乳液颗粒粒径下，丙烯酸酯乳液中乳液颗粒、有机硅树脂乳液中乳液颗粒、氧化石墨烯以及玄武岩纤维之间的相互作用力较为合适，在该作用力下，四者相互之间填充，容易形成较为均匀且致密的涂料涂层；

15、之所以可以获得均匀且致密的涂层，主要是由于，在涂料干燥固化前期，乳液颗粒和氧化石墨烯以及玄武岩纤维之间相互填充，随着涂料中水分进一步蒸发，乳液颗粒进一步聚集，并开始形成连续的膜层，而该膜层可以有效以层状的氧化石墨烯和纤维状的玄武岩纤维为基础，减少涂层内部干燥过程中形成的孔隙；

16、另外，发明人发现，虽然乳液颗粒和氧化石墨烯以及玄武岩纤维之间相互填充可以获得较为致密的填充效果，但是如果氧化石墨烯添加量过多，由于其密度小，很容易在干燥过程中，由于体系对其束缚力不够，导致氧化石墨烯过多的发生上浮，表面过多的氧化石墨烯堆积，不仅影响提涂层整体的均一性，还会影响到涂层的干燥固化效果；而如果玄武岩纤维添加过多，由于其密度较大，则在干燥过程中，由于体系对其束缚力不够，很容易导致玄武岩纤维下沉，从而不仅影响提涂层整体的均一性，还会影响涂料对基材的附着。

17、进一步的，所述丙烯酸酯乳液选自苯丙乳液；并且，所述苯丙乳液的固含量为45-50％，黏度为1200-1500mpa·s。

18、进一步的，所述苯丙乳液中，包括第一乳化剂，所述第一乳化剂的用量为所述苯丙乳液质量的2.5-3.0％；并且，所述第一乳化剂选自第一非离子型乳化剂。

19、进一步的，所述第一非离子型乳化剂选自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种。

20、进一步的，所述有机硅树脂乳液选自甲基苯基有机硅树脂乳液；并且，所述甲基苯基有机硅树脂乳液的固含量为38-42％，黏度为800-900mpa·s。

21、进一步的，所述苯丙乳液中，包括第二乳化剂，所述第二乳化剂的用量为所述苯丙乳液质量的2.0-2.2％；并且，所述第二乳化剂选自第二非离子型乳化剂。

22、进一步的，所述第二非离子型乳化剂选自异构十醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的任意一种。

23、对于上述方案来说，通过进一步调控两种乳液的固含量、黏度以及乳化剂的种类和用量，来调控乳液颗粒和颗粒之间的相互作用力，以及乳液颗粒对氧化石墨烯和玄武岩纤维的作用力，以此，进一步配合上述添加量和规格的配方体系，使得涂料各组分容易均匀混合，获得均一的体系。

24、进一步的，所述氧化石墨烯的层间嵌入有十六烷基三甲基溴化铵。

25、通过进一步在氧化石墨烯层间引入十六烷基三甲基溴化铵，以拓宽氧化石墨烯的层间距，使得氧化石墨烯层间和边缘的极性的含氧官能团可以更进一步的暴露，从而使得氧化石墨烯表现出较为均衡的双亲性，因此，其与两种不同的乳液颗粒之间都可以获得较好的界面相容性。

26、进一步的，所述玄武岩纤维为改性玄武岩纤维；所述改性玄武岩纤维的改性步骤包括：

27、将玄武岩纤维和乙醇溶液混合后，调节ph至8.2-8.5，再加入玄武岩纤维质量4-5％的硅烷偶联剂，随后于温度为45-55℃，超声频率为100-120khz条件下，保温超声反应2-3h，再经过滤，洗涤和干燥，得预处理玄武岩纤维；

28、将预处理玄武岩纤维和质量分数为1.0-1.5％的盐酸按质量比为1：(8-9)混合后，于室温条件下，于超声频率为80-90khz条件下，超声反应20-30min，再经过滤，洗涤和干燥，得改性玄武岩纤维；

29、所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂kh-550、硅烷偶联剂kh-560、硅烷偶联剂kh-570中得任意一种。

30、先采用偶联剂对玄武岩纤维进行局部包覆，再通过盐酸对其进行侵蚀，使得玄武岩纤维表面活性得到显著提升，增加了其余乳液颗粒之间的结合力，减少玄武岩纤维发生沉降的概率。

31、进一步的，所述水性涂料组合物包括以下重量份数的原料：

32、100-110份丙烯酸酯乳液

33、28-35份有机硅树脂乳液

34、8-10份氧化石墨烯

35、6-8份玄武岩纤维

36、4-6份颜料二氧化钛

37、0.3-0.5份消泡剂

38、0.4-0.6份成膜助剂

39、所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、矿物油类消泡剂中的任意一种；

40、所述成膜助剂选自乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇单丁醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚、己二醇丁醚醋酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯中的任意一种。