一種粉末涂料流平劑及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明提供一種粉末涂料流平劑及其制備方法，由5?40wt％的植物油、40?95wt％的丙烯酸烷基酯單體、0?20wt％的甲基丙烯酸烷基酯單體采用常規的滴加聚合方式共聚而成，所述植物油為大豆油、棕櫚油、菜籽油、蓖麻油中的任意一種或一種以上的混合物，所述丙烯酸烷基酯單體包括具有2?22個碳原子的直鏈、支鏈或環狀脂肪族一元醇酯，甲基丙烯酸酯單體包括具有1?12個碳原子的直鏈、支鏈或環狀脂肪族一元醇酯。本發明的產品具有綠色環保、成本低廉、憎水性強、流平性好、耐熱、耐酸堿、防水性能好等優點，而且制備方法簡單，可以應用于粉末涂料或溶劑型涂料。
【專利說明】
一種粉末涂料流平劑及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發明涉及化工原料制造技術領域，具體涉及一種粉末涂料流平劑及其制備方法 和應用。
【背景技術】
[0002] 油漆涂料表面通常是不完全光滑的，或多或少都具有紋理的表現，這被稱作波紋 或者橘皮結構。對于粉末涂料來說，由于沒有溶劑，在涂膜固化過程中，更容易在局部地方 形成表面張力梯度，低表面張力處的物質向高表面張力處流動，固化后形成橘皮現象，甚至 縮孔。眾所周知，涂料的主要功能是裝飾及保護，如果涂膜不平整并出現不規則的縮孔或缺 陷，不僅起不到裝飾效果，而且也會降低或損壞其保護功能。克服這些弊病的有效方法就是 添加流平劑。
[0003] 流平劑是粉末涂料的強制性助劑，流平劑的作用原理為:其本身表面張力較低，且 與涂料樹脂的兼容性有限，可以在短時間內迀移到涂層表面形成單分子層，在漆膜的表面 形成一層分子膜，通過降低涂膜的表面張力，使漆膜表面張力均一化，來消除涂膜的表面缺 陷，促使粉末涂料在高溫成膜過程中形成一個盡量平整、光滑、均勻的涂膜。
[0004] 粉末涂料使用的流平劑主要包括聚丙烯酸酯類、有機硅類、氟碳改性丙烯酸酯類 等。聚丙烯酸脂類流平劑為最常用的粉末涂料流平劑，CN1114666C、US5047259、US5397844 等公開了各種聚丙烯酸酯類流平劑的配方和制備方法，其性質穩定不易水解，具有優異的 光穩定性及抗老化性，而且不揮發，可改善涂膜的柔韌性與耐沖擊性，不影響重涂，但丙烯 酸酯類流平劑流平速度較慢。有機硅類流平劑為改性的聚二甲基硅氧烷，公開號 〇附051311754、0附053157574、0附011803338、0附027866268提供了各種聚硅氧烷類流平劑 的制備方法，有機硅流平劑表面張力小，與涂料體系相容性差，可以快速的迀移到涂膜表 面，因此具有良好的快速流平效果，但有機硅類流平劑制備方法復雜，價格昂貴。氟碳改性 的丙烯酸酯（如1^6583223,0附014488658,0價019523798)，表面張力比聚丙烯酸酯流平劑 小，流平速度快于未改性的聚丙烯酸酯流平劑，但同樣價格太高。
[0005] 因此，有必要研制出一種具有良好的快速流平效果、同時又制備簡單、成本低廉的 粉末涂料流平劑以滿足市場需求。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種粉末涂料流平劑及其制備方法，采用植物油單體和丙烯 酸酯/甲基丙烯酸酯類共聚而成，具有綠色環保、成本低廉、憎水性強、流平性好、耐熱、耐酸 堿、防水性能好、制備方法簡單等優點。
[0007] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
[0008] 一種粉末涂料流平劑，由5-40wt%的植物油、40-95wt%的丙烯酸烷基酯單體、0-20wt %的甲基丙烯酸烷基酯單體共聚而成。
[0009] 根據以上方案，所述植物油為大豆油、棕櫚油、菜籽油、蓖麻油中的任意一種或一 種以上的混合物。
[0010]根據以上方案，所述丙烯酸烷基酯單體包括具有2-22個碳原子的直鏈、支鏈或環 狀脂肪族一元醇酯，甲基丙烯酸酯單體包括具有1-12個碳原子的直鏈、支鏈或環狀脂肪族 一元醇酯。
[0011]根據以上方案，所述丙烯酸烷基酯單體為丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異辛 酯、丙烯酸月桂酯中的任意一種或一種以上的混合物;所述甲基丙烯酸酯單體為甲基丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異辛酯中的任意一種或一種以上的 混合物。
[0012] 根據以上方案，所述共聚為常規的滴加溶液聚合方式:將有機過氧化物或偶氮類 自由基引發劑添加到原料混合物中，通過攪拌使引發劑完全溶解，然后滴加至溶劑中，進行 聚合反應，聚合完畢后真空脫除溶劑，即可得到液態產品。
[0013] 根據以上方案，所述有機過氧化物或偶氮類自由基引發劑的添加量為:每100質量 份原料中添加0.5-5.0質量份，所述溶劑為甲苯、二甲苯或兩者的混合物，所述聚合反應的 溫度為 l〇5_150°C。
[0014] 根據以上方案，所述有機過氧化物或偶氮類自由基引發劑為過氧化二苯甲酰 (ΒΡ0)或偶氮二異丁腈(AIBN)。
[0015] 根據以上方案，通過添加白炭黑、硫酸鋇等無機載體或樹脂等粉末涂料常用原料 進行吸附分散，成為固體粉末，用于粉末涂料;或采用有機溶劑稀釋，直接用于溶劑型涂料。
[0016] 根據以上方案，所述用于粉末涂料時，添加量為粉末涂料總質量的O.lwt%- 3.0wt% 〇
[0017] 根據以上方案，所述用于粉末涂料時，添加量為粉末涂料總質量的0.3wt%-1.5wt% 〇
[0018] 高不飽和度植物油是最古老的油漆，直接采用桐油或者漆樹汁加桐油作為油漆使 用。由于分子中具有較長的碳鏈，因此具有良好的流平性能和柔韌性，具有干燥快、比重輕、 光澤度好、附著力強、耐熱、耐酸、耐堿、防腐等特性，大量用作建筑、木材的防水、防腐，并可 制作油布、油紙等。
[0019] 植物油主要成分是不飽和甘油三酸酯，也就是有三條鏈，每條鏈上有一到三個不 飽和雙鍵。雖然植物油中隔離的不飽和雙鍵活性較低，但在自由基引發的條件下，能夠部分 發生聚合和交聯。鑒于石化產品價格越來越高，且污染環境，以純天然植物油生產各種化工 產品將會越來越多。植物油中脂肪酸長碳鏈極性比小分子的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯低，憎 水性強，在流平劑中引入植物油成分，將進一步降低流平劑的極性，從而在流平劑成膜后具 有更低的表面張力。植物油中的脂肪酸長鏈比較柔軟，將會為涂膜提供更好的柔韌性。
[0020] 本發明的有益效果是：
[0021] 1)本發明以一定比例的植物油取代丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯合成流平劑，具有價 格低廉，產品更為綠色環保；
[0022] 2)本發明產品中所含的植物油單體中脂肪酸長碳鏈極性比小分子的丙烯酸酯低， 憎水性強，共聚物將具有更強的疏水性，成膜后具有更低的表面張力，從而具有更快的流平 速度和流平效果；
[0023] 3)本發明產產品中所含的植物油單體中脂肪酸長碳鏈比較柔軟，作為流平劑使用 后獲得的涂膜，能夠提供更好的柔韌性和抗沖擊性；
[0024] 4)本發明產品具有一定支化度的結構，植物油中含有三條脂肪酸長碳鏈，每條鏈 上有一到三個不飽和雙鍵，植物油中的多個不飽和雙鍵與丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚后 的共聚物，與純的聚丙烯酸酯相比，為支化結構，可以避免直鏈結構因形成結晶狀態導致的 各向異性，從而使涂膜具有更好的流平性能；
[0025] 5)本發明產品具有良好的耐熱、耐酸、耐堿、防腐等特性，與傳統的聚丙烯酸酯流 平劑相比，具有更好的防水性能；
[0026] 6)本發明的制備方法簡單、成本低廉。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例對本發明的技術方案進行說明。
[0028] 實施例1:
[0029] 本發明提供一種粉末涂料流平劑及其制備方法:在帶有攪拌、溫度計和回流裝置 的2000ml四頸燒瓶中加入400g二甲苯;將360g丙烯酸丁酯，40g大豆油，10.2gBP0引發劑混 合，使ΒΡ0完全溶解，裝入滴液漏斗;將二甲苯加熱至105°C，開始滴加，控制反應溫度為105-110°C，1.5h滴加完畢，繼續保溫1.5h;真空脫除溶劑，得到淡黃色透明液體，樣品編號1#。
[0030] 實施例2:
[0031] 本發明提供一種粉末涂料流平劑及其制備方法:在帶有攪拌、溫度計和回流裝置 的2000ml四頸燒瓶中加入400g二甲苯;將340g丙烯酸丁酯，60g大豆油，9.2g ΒΡ0引發劑混 合，使ΒΡ0完全溶解，裝入滴液漏斗;將二甲苯加熱至105°C，開始滴加，控制反應溫度為105_ 110°C，1.5h滴加完畢，保溫1.5h;真空脫除溶劑，得到淡黃色透明液體，樣品編號2#。
[0032] 實施例3:
[0033]本發明提供一種粉末涂料流平劑及其制備方法:在帶有攪拌、溫度計和回流裝置 的2000ml四頸燒瓶中加入400g二甲苯;將300g丙烯酸丁酯，100g大豆油，9.2g ΒΡ0引發劑混 合，使ΒΡ0完全溶解，裝入滴液漏斗;將二甲苯加熱至105°C，開始滴加，控制反應溫度為105_ 110°C，1.5h滴加完畢，保溫1.5h;真空脫除溶劑，得到淡黃色透明液體，樣品編號3#。
[0034] 實施例4:
[0035]本發明提供一種粉末涂料流平劑及其制備方法:在帶有攪拌、溫度計和回流裝置 的2000ml四頸燒瓶中加入400g二甲苯;將150g丙烯酸乙酯，170g丙烯酸異辛酯，80g蓖麻油， 7.0g ΒΡ0引發劑混合，使ΒΡ0完全溶解，裝入滴液漏斗;將二甲苯加熱至105°C，開始滴加，控 制反應溫度為105-110°C，1.5h滴加完畢，保溫1.5h;真空脫除溶劑，得到淡黃色透明液體， 樣品編號4#。
[0036]比較例1:
[0037] 在帶有攪拌、溫度計和回流裝置的2000ml四頸燒瓶中加入400g二甲苯;將400g丙 烯酸丁酯酯，10.2g ΒΡ0引發劑，10g十二烷基硫醇，攪拌使ΒΡ0完全溶解，裝入滴液漏斗；將 二甲苯加熱至105°C，開始滴加，控制反應溫度為105-110°C，1.5h滴加完畢，保溫1.5h;真空 脫除溶劑，得到淡黃色透明液體，樣品編號5#。將5#樣品與大豆油分別按照質量比9:1、8:2 或7.5:2.5機械混合，得到的樣品分別編號6#、7#和8#。
[0038]將上述樣品置于冷柜中冷凍至零下10-15Γ后，機械混合的物料均呈現嚴重的乳 白色，不透明，7#和8#樣品產生了分層。經過聚合反應后，冷凍時完全透明，或僅僅產生較輕 微乳光，說明植物油已經參與聚合，結合到分子鏈中。冷凍試驗結果見表1。
[0039]表1樣品冷凍試驗結果
[0041]按照表2的配方測試粉末涂料樣板的流平性能和機械性能。
[0042]表2流平和機械性能測試配方
[0045] *擠出粉碎后過180目篩，烘烤條件:200°01 Omin
[0046] 樣品的流平性能和機械性能測試結果見表3:
[0047] 表3實施例和比較例樣板的測試結果
[0049] 通過上表可以發現，采用本發明的方法制備的流平劑光澤好于通常采用的比較例 的制備方法，這也說明流平效果比較理想。50cm反沖擊強度測試，說明涂膜柔韌性較高。
[0050] 以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管上述實施例對本發明進 行了詳細說明，本領域的相關技術人員應當理解:可以對本發明進行修改或者同等替換，但 不脫離本發明精神和范圍的任何修改和局部替換均應涵蓋在本發明的權利要求范圍內。
【主權項】
1. 一種粉末涂料流平劑，其特征在于，由5-40wt %的植物油、40-95wt %的丙烯酸烷基 酯單體、0-20wt %的甲基丙烯酸烷基酯單體共聚而成。2. 根據權利要求1所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述植物油為大豆油、棕櫚油、 菜籽油、蓖麻油中的任意一種或一種以上的混合物。3. 根據權利要求1所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述丙烯酸烷基酯單體包括具 有2-22個碳原子的直鏈、支鏈或環狀脂肪族一元醇酯，甲基丙烯酸酯單體包括具有1-12個 碳原子的直鏈、支鏈或環狀脂肪族一元醇酯。4. 根據權利要求1所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述丙烯酸烷基酯單體為丙烯 酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯中的任意一種或一種以上的混合物； 所述甲基丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸 異辛酯中的任意一種或一種以上的混合物。5. 根據權利要求1所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述共聚為常規的滴加溶液聚 合方式:將有機過氧化物或偶氮類自由基引發劑添加到原料混合物中，通過攪拌使引發劑 完全溶解，然后滴加至溶劑中，進行聚合反應，聚合完畢后真空脫除溶劑，即可得到液態產 品。6. 根據權利要求5所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述有機過氧化物或偶氮類自 由基引發劑的添加量為:每100質量份原料中添加〇. 5-5.0質量份，所述溶劑為甲苯、二甲苯 或兩者的混合物，所述聚合反應的溫度為105-150°C。7. 根據權利要求5所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述有機過氧化物或偶氮類自 由基引發劑為過氧化二苯甲酰或偶氮二異丁腈。8. 根據權利要求1所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，通過添加粉末涂料常用原料進 行吸附分散，成為固體粉末，用于粉末涂料;或采用有機溶劑稀釋，直接用于溶劑型涂料。9. 根據權利要求8所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述用于粉末涂料時，添加量 為粉末涂料總質量的〇· Iwt %-3 .Owt %。10. 根據權利要求8所述的粉末涂料流平劑，其特征在于，所述用于粉末涂料時，添加量 為粉末涂料總質量的〇.3wt%_l .5wt%。
【文檔編號】C08F220/18GK105885512SQ201610445493
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月18日
【發明人】于家波, 黃培吉, 蔣強生
【申請人】寧波南海化學有限公司