一種水性涂料組合物的制作方法

本發明屬于高分子材料。更具體地，涉及一種水性涂料組合物。

背景技術：

1、丙烯酸酯類水性涂料是一種以水為分散介質的環保型涂料，它具有低voc(揮發性有機化合物)含量、易于施工和良好的涂膜性能等特點，在建筑、家具、汽車等多個行業得到廣泛應用。丙烯酸酯類水性涂料因其高分子材料特有的阻尼特性以及良好的穩定性和耐候性而受到重視。這種涂料通常分為純丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液等類型，它們在耐候性、耐水解性、抗紫外線性等方面表現出不同的性能。

2、然而，丙烯酸酯類水性涂料在使用過程中，容易出現耐水性或耐高低溫性能不足的問題，從而限制了其應用范圍。有機硅樹脂具有優異的耐水性、耐高低溫性、保光性、透氣性等特點，可以改進丙烯酸樹脂的不足，獲得兼具兩者優點的新型涂料。例如，有機硅/sio2雜化溶膠改性丙烯酸樹脂可以提高涂層的耐蝕性、質軟、易被灰塵或污垢沾污的問題，擴大了丙烯酸樹脂的應用范圍。

3、丙烯酸酯水性涂料和有機硅樹脂共混時，可以提高涂料的性能，然而，有機硅樹脂和水性有機樹脂成分之間可能存在不相容性和不混溶性，這可能會限制有機硅樹脂的加入量。而加入量的不足，將導致產品長期使用過程中，其耐水性或耐高低溫性能提升有限，無法長期維持該類性能的穩定。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題是：對于水性涂料組合物中，采用丙烯酸酯乳液和有機硅樹脂乳液進行共混的涂料體系，丙烯酸酯乳液和有機硅樹脂乳液容易發生相分離，從而導致產品的耐水性或耐高低溫性能提升有限的難題，本發明提供了一種水性涂料組合物。

2、本發明的目的是提供一種水性涂料組合物。

3、本發明上述目的通過以下技術方案實現：

4、一種水性涂料組合物，包括以下重量份數的原料：

5、100-110份丙烯酸酯乳液

6、28-35份有機硅樹脂乳液

7、8-10份氧化石墨烯

8、6-8份玄武巖纖維

9、其中，所述丙烯酸酯乳液中，乳液顆粒的d50為90-100nm；

10、所述有機硅樹脂乳液中，乳液顆粒的d50為4-10μm；

11、所述氧化石墨烯的d50為40-50μm；

12、所述玄武巖纖維的長徑比為(50-55)：1，并且，所述玄武巖纖維的平均直徑為1-3μm。

13、上述技術方案中，通過調控丙烯酸酯乳液中乳液顆粒、有機硅樹脂乳液中乳液顆粒、氧化石墨烯以及玄武巖纖維的尺寸規格，以調控丙烯酸酯乳液和有機硅樹脂乳液之間的相通性，以避免兩者發生相分離；

14、具體來看，首先，采用的丙烯酸酯乳液和有機硅樹脂乳液中，乳液顆粒都較小，較小的乳液顆粒，可以具有更高的表面能，但是，如果乳液顆粒太小，那么，顆粒的表面能過高，顆粒和顆粒之間很容易發生團聚，從而導致乳液存儲穩定性下降，但是，乳液顆粒的表面能不夠，將導致顆粒和顆粒之間的相互作用下過小；其次，發明人發現，通過采用層狀結構的氧化石墨烯以及纖維狀的玄武巖纖維作為填料，并選擇合適的尺寸規格與上述乳液體系進行配合使用，那么，在對應乳液顆粒粒徑下，丙烯酸酯乳液中乳液顆粒、有機硅樹脂乳液中乳液顆粒、氧化石墨烯以及玄武巖纖維之間的相互作用力較為合適，在該作用力下，四者相互之間填充，容易形成較為均勻且致密的涂料涂層；

15、之所以可以獲得均勻且致密的涂層，主要是由于，在涂料干燥固化前期，乳液顆粒和氧化石墨烯以及玄武巖纖維之間相互填充，隨著涂料中水分進一步蒸發，乳液顆粒進一步聚集，并開始形成連續的膜層，而該膜層可以有效以層狀的氧化石墨烯和纖維狀的玄武巖纖維為基礎，減少涂層內部干燥過程中形成的孔隙；

16、另外，發明人發現，雖然乳液顆粒和氧化石墨烯以及玄武巖纖維之間相互填充可以獲得較為致密的填充效果，但是如果氧化石墨烯添加量過多，由于其密度小，很容易在干燥過程中，由于體系對其束縛力不夠，導致氧化石墨烯過多的發生上浮，表面過多的氧化石墨烯堆積，不僅影響提涂層整體的均一性，還會影響到涂層的干燥固化效果；而如果玄武巖纖維添加過多，由于其密度較大，則在干燥過程中，由于體系對其束縛力不夠，很容易導致玄武巖纖維下沉，從而不僅影響提涂層整體的均一性，還會影響涂料對基材的附著。

17、進一步的，所述丙烯酸酯乳液選自苯丙乳液；并且，所述苯丙乳液的固含量為45-50％，黏度為1200-1500mpa·s。

18、進一步的，所述苯丙乳液中，包括第一乳化劑，所述第一乳化劑的用量為所述苯丙乳液質量的2.5-3.0％；并且，所述第一乳化劑選自第一非離子型乳化劑。

19、進一步的，所述第一非離子型乳化劑選自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一種。

20、進一步的，所述有機硅樹脂乳液選自甲基苯基有機硅樹脂乳液；并且，所述甲基苯基有機硅樹脂乳液的固含量為38-42％，黏度為800-900mpa·s。

21、進一步的，所述苯丙乳液中，包括第二乳化劑，所述第二乳化劑的用量為所述苯丙乳液質量的2.0-2.2％；并且，所述第二乳化劑選自第二非離子型乳化劑。

22、進一步的，所述第二非離子型乳化劑選自異構十醇聚氧乙烯醚、異構十三醇聚氧乙烯醚中的任意一種。

23、對于上述方案來說，通過進一步調控兩種乳液的固含量、黏度以及乳化劑的種類和用量，來調控乳液顆粒和顆粒之間的相互作用力，以及乳液顆粒對氧化石墨烯和玄武巖纖維的作用力，以此，進一步配合上述添加量和規格的配方體系，使得涂料各組分容易均勻混合，獲得均一的體系。

24、進一步的，所述氧化石墨烯的層間嵌入有十六烷基三甲基溴化銨。

25、通過進一步在氧化石墨烯層間引入十六烷基三甲基溴化銨，以拓寬氧化石墨烯的層間距，使得氧化石墨烯層間和邊緣的極性的含氧官能團可以更進一步的暴露，從而使得氧化石墨烯表現出較為均衡的雙親性，因此，其與兩種不同的乳液顆粒之間都可以獲得較好的界面相容性。

26、進一步的，所述玄武巖纖維為改性玄武巖纖維；所述改性玄武巖纖維的改性步驟包括：

27、將玄武巖纖維和乙醇溶液混合后，調節ph至8.2-8.5，再加入玄武巖纖維質量4-5％的硅烷偶聯劑，隨后于溫度為45-55℃，超聲頻率為100-120khz條件下，保溫超聲反應2-3h，再經過濾，洗滌和干燥，得預處理玄武巖纖維；

28、將預處理玄武巖纖維和質量分數為1.0-1.5％的鹽酸按質量比為1：(8-9)混合后，于室溫條件下，于超聲頻率為80-90khz條件下，超聲反應20-30min，再經過濾，洗滌和干燥，得改性玄武巖纖維；

29、所述硅烷偶聯劑選自硅烷偶聯劑kh-550、硅烷偶聯劑kh-560、硅烷偶聯劑kh-570中得任意一種。

30、先采用偶聯劑對玄武巖纖維進行局部包覆，再通過鹽酸對其進行侵蝕，使得玄武巖纖維表面活性得到顯著提升，增加了其余乳液顆粒之間的結合力，減少玄武巖纖維發生沉降的概率。

31、進一步的，所述水性涂料組合物包括以下重量份數的原料：

32、100-110份丙烯酸酯乳液

33、28-35份有機硅樹脂乳液

34、8-10份氧化石墨烯

35、6-8份玄武巖纖維

36、4-6份顏料二氧化鈦

37、0.3-0.5份消泡劑

38、0.4-0.6份成膜助劑

39、所述消泡劑選自聚醚類消泡劑、礦物油類消泡劑中的任意一種；

40、所述成膜助劑選自乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單丁醚、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種。