本發(fā)明公開(kāi)了一種改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料的制備方法，屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

涂料，舊稱(chēng)油漆，是指可涂覆于物件表面，與基體結(jié)合牢固、形成具有一定強(qiáng)度固態(tài)薄膜的物質(zhì)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的科技的不斷發(fā)展，涂料逐漸被應(yīng)用于其他領(lǐng)域，發(fā)展出多種新功能，廣泛應(yīng)用于光學(xué)、熱能、物理化學(xué)方面。涂料工業(yè)的發(fā)展間接反映了其他行業(yè)的發(fā)展。我國(guó)涂料工業(yè)歷史悠久，生產(chǎn)量和消費(fèi)量均處于世界領(lǐng)先地位，發(fā)展前景廣闊，正在逐漸成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

涂料按形態(tài)可分為水性涂料、溶劑型涂料、粉末涂料、高固體份涂料等。傳統(tǒng)的溶劑型涂料排放的有機(jī)化合物是現(xiàn)代社會(huì)中重要的污染源。VOC排放到空氣與氮氧化物在日光的作用下形成地面臭氧，有刺激性氣味，能引起人體呼吸系統(tǒng)感染發(fā)炎，同時(shí)空氣中VOC能夠直接吸入到人體內(nèi)或者刺激眼睛、皮膚等，損害人體的健康。因此，隨著各國(guó)環(huán)境保護(hù)法規(guī)的出臺(tái)和人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，傳統(tǒng)的溶劑型涂料由于其較高的VOC排放量逐漸退出歷史的舞臺(tái)，高性能、低污染、多功能的環(huán)保型涂料受到大家的青睞，發(fā)展率的環(huán)保型涂料逐漸成為未來(lái)涂料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，其中水性涂料以其優(yōu)異的綜合性能脫穎而出。但是傳統(tǒng)的水性丙烯酸樹(shù)脂涂料具有易失光、吸水性較高、熱粘冷脆等缺點(diǎn)，因而限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)傳統(tǒng)水性丙烯酸樹(shù)脂涂料易失光、吸水性較高、熱粘冷脆等問(wèn)題，提供了一種改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料的制備方法。本發(fā)明以二氧化硅為原料，加入乙醇溶液中超聲分散，并用偶聯(lián)劑進(jìn)行改性，經(jīng)離心、干燥制得改性二氧化硅，再制備聚甲基倍半硅氧烷粉末備用，然后將甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯混合均勻，加入引發(fā)劑反應(yīng)制得改性丙烯酸乳液，最后將聚甲基倍半硅氧烷粉末、改性二氧化硅、乳化劑、改性丙烯酸乳液、去離子水以及消泡劑高速分散制得改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料，本發(fā)明制備的改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料解決了傳統(tǒng)涂料的吸水性較高不易長(zhǎng)期儲(chǔ)存和使用的缺陷，可投入大批量工業(yè)生產(chǎn)，具有較佳的經(jīng)濟(jì)前景。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱(chēng)取200~300g二氧化硅，置于鼓風(fēng)干燥箱中，在200~210℃下干燥20~24h后，加入1.0~1.2L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%乙醇溶液中，用300W超聲波超聲分散2~3h，加入40~60g硅烷偶聯(lián)劑KH﹣570，并用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至3.0~3.5，在75~80℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌3~4h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，將沉淀置于60~65℃真空干燥箱中干燥4~6h，得改性二氧化硅，備用；

（2）量取1~2mL甲基三甲氧基硅烷，加入10~20mL去離子水中，在60~70℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌20~30min，加入0.5~1.0mL摩爾濃度為0.1mol/L氫氧化鈉溶液，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?~3h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌沉淀2~4次，將沉淀置于70~80℃干燥箱中干燥3~5h，得聚甲基倍半硅氧烷粉末，備用；

（3）量取20~40mL甲基丙烯酸甲酯、10~20mL丙烯酸丁酯、2~6mL甲基丙烯酸縮水甘油酯、4~9mL甲基丙烯酸、4~8mL乙烯基硅油，混合均勻，將混合液滴加入90~150mL去離子水中，并以800~1000r/min攪拌1~2h，用200W超聲波超聲15~20min，加入1~2g引發(fā)劑2，2'-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，在氮?dú)夥諊?，加熱?0~75℃，保溫1~2h，繼續(xù)加熱至80~85℃，保溫2~3h，冷卻至室溫，出料，得改性丙烯酸乳液；

（4）按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取200~220份去離子水、380~400份上述改性丙烯酸乳液、200~220份鈦白粉、100~120份上述步驟（1）制備的改性二氧化硅、3~5份上述步驟（2）制備的聚甲基倍半硅氧烷粉末、1~2份乳化劑雙甘油聚丙二醇醚、0.3~1.2份消泡劑聚硅氧烷，加入高速剪切分散儀中，以10000~12000r/min剪切分散，得改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將所需鋪貼的鋪層與基層膠粘貼緊實(shí)，排除氣泡后將本發(fā)明制得的改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料與水按質(zhì)量比1:2進(jìn)行均勻混合涂抹于金屬管材內(nèi)表層，隨后靜置固化，所制備的涂層干燥時(shí)間縮短1～2h，漆膜厚度為0.5～1.0cm，表面光滑無(wú)氣孔，粘彈性較佳，金屬管材的使用壽命延長(zhǎng)5～7年。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制得成品吸水性降低，不易失光，穩(wěn)定性提高，易于長(zhǎng)期使用和儲(chǔ)存，使金屬管材的使用壽命延長(zhǎng)5～7年；

（2）有效降低傳統(tǒng)涂料對(duì)人體的危害性，涂裝后的膜具有優(yōu)異的耐水性和柔韌性，且能夠進(jìn)行生物降解，減少對(duì)環(huán)境的污染。

（3）本發(fā)明生產(chǎn)容易，對(duì)設(shè)備要求低，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，能夠大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

首先稱(chēng)取200~300g二氧化硅，置于鼓風(fēng)干燥箱中，在200~210℃下干燥20~24h后，加入1.0~1.2L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%乙醇溶液中，用300W超聲波超聲分散2~3h，加入40~60g硅烷偶聯(lián)劑KH﹣570，并用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至3.0~3.5，在75~80℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌3~4h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，將沉淀置于60~65℃真空干燥箱中干燥4~6h，得改性二氧化硅，備用；量取1~2mL甲基三甲氧基硅烷，加入10~20mL去離子水中，在60~70℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌20~30min，加入0.5~1.0mL摩爾濃度為0.1mol/L氫氧化鈉溶液，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?~3h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌沉淀2~4次，將沉淀置于70~80℃干燥箱中干燥3~5h，得聚甲基倍半硅氧烷粉末，備用；量取20~40mL甲基丙烯酸甲酯、10~20mL丙烯酸丁酯、2~6mL甲基丙烯酸縮水甘油酯、4~9mL甲基丙烯酸、4~8mL乙烯基硅油，混合均勻，將混合液滴加入90~150mL去離子水中，并以800~1000r/min攪拌1~2h，用200W超聲波超聲15~20min，加入1~2g引發(fā)劑2，2'-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，在氮?dú)夥諊?，加熱?0~75℃，保溫1~2h，繼續(xù)加熱至80~85℃，保溫2~3h，冷卻至室溫，出料，得改性丙烯酸乳液；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取200~220份去離子水、380~400份上述改性丙烯酸乳液、200~220份鈦白粉、100~120份上述制備的改性二氧化硅、3~5份上述制備的聚甲基倍半硅氧烷粉末、1~2份乳化劑雙甘油聚丙二醇醚、0.3~1.2份消泡劑聚硅氧烷，加入高速剪切分散儀中，以10000~12000r/min剪切分散，得改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料。

實(shí)例1

首先稱(chēng)取200g二氧化硅，置于鼓風(fēng)干燥箱中，在200℃下干燥20h后，加入1.0L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%乙醇溶液中，用300W超聲波超聲分散2h，加入40g硅烷偶聯(lián)劑KH﹣570，并用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至3.0，在75℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌3h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，將沉淀置于60℃真空干燥箱中干燥4h，得改性二氧化硅，備用；量取1mL甲基三甲氧基硅烷，加入10mL去離子水中，在60℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌20min，加入0.5mL摩爾濃度為0.1mol/L氫氧化鈉溶液，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌沉淀2次，將沉淀置于70℃干燥箱中干燥3h，得聚甲基倍半硅氧烷粉末，備用；量取20mL甲基丙烯酸甲酯、10mL丙烯酸丁酯、2mL甲基丙烯酸縮水甘油酯、4mL甲基丙烯酸、4mL乙烯基硅油，混合均勻，將混合液滴加入90mL去離子水中，并以800r/min攪拌1h，用200W超聲波超聲15min，加入1g引發(fā)劑2，2'-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，在氮?dú)夥諊?，加熱?0℃，保溫1h，繼續(xù)加熱至80℃，保溫2h，冷卻至室溫，出料，得改性丙烯酸乳液；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取200份去離子水、380份上述改性丙烯酸乳液、200份鈦白粉、100份上述制備的改性二氧化硅、3份上述制備的聚甲基倍半硅氧烷粉末、1份乳化劑雙甘油聚丙二醇醚、0.3份消泡劑聚硅氧烷，加入高速剪切分散儀中，以10000r/min剪切分散，得改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將所需鋪貼的鋪層與基層膠粘貼緊實(shí)，排除氣泡后將本發(fā)明制得的改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料與水按質(zhì)量比1:2進(jìn)行均勻混合涂抹于金屬管材內(nèi)表層，隨后靜置固化，所制備的涂層干燥時(shí)間縮短1h，漆膜厚度為0.5cm，表面光滑無(wú)氣孔，粘彈性較佳，金屬管材的使用壽命延長(zhǎng)5年。

實(shí)例2

首先稱(chēng)取250g二氧化硅，置于鼓風(fēng)干燥箱中，在205℃下干燥22h后，加入1.1L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%乙醇溶液中，用300W超聲波超聲分散2.5h，加入50g硅烷偶聯(lián)劑KH﹣570，并用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至3.3，在77℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌3.5h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，將沉淀置于63℃真空干燥箱中干燥5h，得改性二氧化硅，備用；量取1.5mL甲基三甲氧基硅烷，加入15mL去離子水中，在65℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌25min，加入0.7mL摩爾濃度為0.1mol/L氫氧化鈉溶液，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?.5h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌沉淀3次，將沉淀置于75℃干燥箱中干燥4h，得聚甲基倍半硅氧烷粉末，備用；量取30mL甲基丙烯酸甲酯、15mL丙烯酸丁酯、4mL甲基丙烯酸縮水甘油酯、6mL甲基丙烯酸、6mL乙烯基硅油，混合均勻，將混合液滴加入120mL去離子水中，并以900r/min攪拌2h，用200W超聲波超聲17min，加入1.5g引發(fā)劑2，2'-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，在氮?dú)夥諊拢訜嶂?2℃，保溫1.5h，繼續(xù)加熱至82℃，保溫2h，冷卻至室溫，出料，得改性丙烯酸乳液；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取210份去離子水、390份上述改性丙烯酸乳液、210份鈦白粉、110份上述制備的改性二氧化硅、4份上述制備的聚甲基倍半硅氧烷粉末、1.5份乳化劑雙甘油聚丙二醇醚、0.7份消泡劑聚硅氧烷，加入高速剪切分散儀中，以11000r/min剪切分散，得改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將所需鋪貼的鋪層與基層膠粘貼緊實(shí)，排除氣泡后將本發(fā)明制得的改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料與水按質(zhì)量比1:2進(jìn)行均勻混合涂抹于金屬管材內(nèi)表層，隨后靜置固化，所制備的涂層干燥時(shí)間縮短2h，漆膜厚度為0.8cm，表面光滑無(wú)氣孔，粘彈性較佳，金屬管材的使用壽命延長(zhǎng)6年。

實(shí)例3

首先稱(chēng)取300g二氧化硅，置于鼓風(fēng)干燥箱中，在210℃下干燥24h后，加入1.2L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%乙醇溶液中，用300W超聲波超聲分散3h，加入60g硅烷偶聯(lián)劑KH﹣570，并用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至3.5，在80℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌4h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，將沉淀置于65℃真空干燥箱中干燥6h，得改性二氧化硅，備用；量取2mL甲基三甲氧基硅烷，加入20mL去離子水中，在70℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌30min，加入1.0mL摩爾濃度為0.1mol/L氫氧化鈉溶液，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?h，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌沉淀4次，將沉淀置于80℃干燥箱中干燥5h，得聚甲基倍半硅氧烷粉末，備用；量取40mL甲基丙烯酸甲酯、20mL丙烯酸丁酯、6mL甲基丙烯酸縮水甘油酯、9mL甲基丙烯酸、8mL乙烯基硅油，混合均勻，將混合液滴加入150mL去離子水中，并以1000r/min攪拌2h，用200W超聲波超聲20min，加入2g引發(fā)劑2，2'-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，在氮?dú)夥諊?，加熱?5℃，保溫2h，繼續(xù)加熱至85℃，保溫3h，冷卻至室溫，出料，得改性丙烯酸乳液；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取220份去離子水、400份上述改性丙烯酸乳液、220份鈦白粉、120份上述制備的改性二氧化硅、5份上述制備的聚甲基倍半硅氧烷粉末、2份乳化劑雙甘油聚丙二醇醚、1.2份消泡劑聚硅氧烷，加入高速剪切分散儀中，以12000r/min剪切分散，得改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將所需鋪貼的鋪層與基層膠粘貼緊實(shí)，排除氣泡后將本發(fā)明制得的改性水性丙烯酸樹(shù)脂涂料與水按質(zhì)量比1:2進(jìn)行均勻混合涂抹于金屬管材內(nèi)表層，隨后靜置固化，所制備的涂層干燥時(shí)間縮短1h，漆膜厚度為1.0cm，表面光滑無(wú)氣孔，粘彈性較佳，金屬管材的使用壽命延長(zhǎng)7年。