專利名稱：一種用于水性涂料涂層罩面的有機(jī)硅乳液組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于水性涂料涂層罩面保護(hù)的有機(jī)硅乳液組合物。該組合物可被噴涂或刷涂在水性涂料涂層表面形成一層肉眼不易察覺的涂層，該涂層具有明顯的疏水性，能大幅度改善水性涂料的抗污性、耐候性、防水保色性，同時(shí)防止霉菌對(duì)水性涂料涂層的侵蝕作用，提高被保護(hù)涂層的使用壽命。
目前使用的水性涂料一般未配套使用保護(hù)劑，少數(shù)情況下使用甲基硅醇鹽或丙烯酸樹脂以及丙烯酸共聚樹脂作為罩面防護(hù)材料。由于水性涂料本身就是以水為介質(zhì)分散的，存在著大量親水性的物質(zhì)，同時(shí)又含有許多易滋生細(xì)菌和霉菌的有機(jī)物，因此單從水性涂料本身的配方及其使用的材料性能上進(jìn)行改進(jìn)，存在著大幅度改進(jìn)涂層的耐候、耐污、防水防霉等性能成本很高，而且并不徹底和可靠。隨著時(shí)間的流逝，涂層中的防腐劑和防霉劑不斷遷移，在戶外潮濕多雨的環(huán)境中，這個(gè)問題就會(huì)越發(fā)突出了。本發(fā)明試圖采用復(fù)合材料設(shè)計(jì)的方法，讓水性涂料只實(shí)現(xiàn)涂料的基本功能即遮蓋性、裝飾性，保持必要的附著力和需要的色澤，而讓水性涂料保護(hù)劑解決憎水性和改善耐候性并防止霉菌等外界危害性物質(zhì)從表面對(duì)水性涂料涂層的侵蝕。在達(dá)到這些目的同時(shí)不影響原有涂層的外觀和色澤，用較低的成本較為徹底有效地解決水性涂料涂層的弊病，使其經(jīng)久耐用，歷久常新。
如果使用甲基硅醇鹽或以它為主要組份的組合物存在如下幾個(gè)問題首先，由于甲基硅醇鹽是低分子化合物，必須在空氣中的二氧化碳作用下逐步縮合，因而在實(shí)際使用中要受空氣中的二氧化碳濃度和通風(fēng)狀況影響，固化反應(yīng)速度很慢，通常需要幾天甚至幾周的時(shí)間，在這期間，一旦下雨被淋則完全達(dá)不到效果。另外，固化反應(yīng)程度不高，經(jīng)雨水多次沖刷后，就會(huì)逐步降低效果。其次，由于甲基硅醇鹽一般系強(qiáng)堿性物質(zhì)，對(duì)涂層中的成膜物質(zhì)如丙烯酸酯樹脂有催化水解作用，使涂層的穩(wěn)定性受到影響。
另外，不論使用溶劑型的還是乳劑型的丙烯酸樹脂或丙烯酸共聚物樹脂都存在一個(gè)皮膜透氣性差的問題。即使是有機(jī)硅—丙烯酸脂共聚物也難于幸免，這主要是因?yàn)楣簿畚镏斜┧狨ヒ话阌昧枯^大，而丙烯酸酯聚合物的透氣性差造成的。建筑物或水性涂料涂層都有透氣性的要求，如果透氣性差，往往會(huì)造成由于墻體或涂層中的水份無(wú)法自由選出而產(chǎn)生的鼓泡現(xiàn)象。另一方面，這種丙烯酸樹脂或丙烯酸共聚物樹脂作為罩面材料一般都有增光作用，不能保持原有涂層的光澤。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述缺陷，從而提供了一種在各種水性涂料涂層表面上罩面使用的有機(jī)硅乳液組合物，單組份使用，固化快而徹底，由于純有機(jī)硅材料具有很好的透氣性，因此，能使水性涂料涂層保持需要的透氣性，不會(huì)出現(xiàn)涂層鼓泡問題。
本發(fā)明另一個(gè)目的就是將本發(fā)明的有機(jī)硅乳液組合物作為水性涂料保護(hù)劑的應(yīng)用。
本發(fā)明還有一個(gè)目的就是提供了一種用于水性涂料罩面保護(hù)的有機(jī)硅乳液組合物的制備方法。本發(fā)明的組合物由有機(jī)硅乳液100份；多烷氧基硅烷分散液10～30份，優(yōu)選為15～25份，特別優(yōu)選為18～23份；至少一種氟硅酸鹽，其用量為0～6份，優(yōu)選為1～3份，特別優(yōu)選為1～2份；氟硅酸乙脂分散液，其用量為0～5份，優(yōu)選為1～3份，特別優(yōu)選為2～3份；至少一種多聚磷酸鹽，用量為0～5份，優(yōu)選為0～3份，特別優(yōu)選為0～1份；有機(jī)錫化合物分散液，其用量為0～3份，優(yōu)選為0～1.5份，特別優(yōu)選為0～0.8份；用去離子水調(diào)節(jié)該組合物固含量為10～40％，優(yōu)選為10～25％，特別優(yōu)選為10～15％。以上組份所用份數(shù)全部按其固體份重量計(jì)算。
本發(fā)明的有機(jī)硅乳液組合物中所用的有機(jī)硅乳液可以用陰離子有機(jī)硅乳液或陽(yáng)離子有機(jī)硅乳液或非離子有機(jī)硅乳液，可以用聚合物合成有機(jī)硅乳液或硅油的強(qiáng)制分散乳液。有機(jī)硅聚合物側(cè)基可以是C1～C4的烷基或苯基、芐基，但兩端基都必須分別帶有一個(gè)羥基。這樣才能和多烷氧基硅烷交聯(lián)反應(yīng)。同時(shí)有機(jī)硅分子的數(shù)均分子量應(yīng)保持在100～3000之間，分子量太低了固化速度會(huì)減慢；分子量過高又會(huì)影響其交聯(lián)密度。優(yōu)選的數(shù)均分子量為500～2500，特別優(yōu)選的數(shù)均分子量為800～2000。
另外，對(duì)于有機(jī)硅乳液樹脂優(yōu)選有機(jī)硅陰離子或陽(yáng)離子合成乳液樹脂，這主要是因?yàn)楹铣蓸渲肿恿扛咏硐敕秶?，同時(shí)穩(wěn)定性較好；另一方面，在相同乳化劑用量條件下，陰離子或陽(yáng)離子乳液樹脂的穩(wěn)定性要好于非離子型。特別優(yōu)選有機(jī)硅陽(yáng)離合成乳液樹脂，這主要是陽(yáng)離子乳液樹脂中含有的季胺鹽具有非常強(qiáng)的殺菌防霉功能。最優(yōu)選用非離子型季胺鹽作乳化劑，以四烷基氫氧化銨作催化劑合成的有機(jī)硅陽(yáng)離子乳液，這也是從穩(wěn)定性方面考慮的。
本發(fā)明中的有機(jī)硅組合物中使用的多烷氧基硅烷具有如下結(jié)構(gòu) 式中R1為C1～C4的烷基、苯基、芐基或OR2基，優(yōu)選C1～C2的烷基或OR2基，特別優(yōu)選OR2基。這主要因?yàn)楸交?、芐基空間位阻較大，而優(yōu)選OR2基這是從增加交聯(lián)點(diǎn)數(shù)量考慮，如果聚合物或硅油分子量低則無(wú)此必要。R2、R3基各為H、C1～C4的烷基或堿金屬原素，優(yōu)選C1～C2的烷基。這是因?yàn)镃1～C2的烷氧基對(duì)這種多烷氧基硅烷來說既有很好的反應(yīng)活性又有必要的穩(wěn)定性。
本發(fā)明組合物制備中使用至少一種氟硅酸鹽，以氟硅酸鉀為最好，氟硅酸鈉次之，都在優(yōu)選之列。另外使用的多聚磷酸鹽，其聚合度優(yōu)選為2～4，特別優(yōu)選為3；以使用1～2價(jià)鹽最好，例如三聚磷酸鉀等。使用的有機(jī)錫化合物以二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫效果較佳，特別是二月桂酸二丁基錫效果最佳。
下面通過實(shí)施例和比較例來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明不僅限于這些例子。
水性涂料保護(hù)劑使用方法及效果的評(píng)估方法說明如下使用方法將待測(cè)試樣按10％固含量的濃度用農(nóng)用噴霧器噴于水性涂料形成的干燥完全的涂層基板表面，須完全噴透。待第一遍噴過未完全干燥前按第一遍噴涂方法噴涂第二遍，在25℃相對(duì)濕度45％～70％的環(huán)境中放置，待完全干燥后即成。
(2)評(píng)估方法①以下測(cè)試條件為室溫23℃±2℃，濕度45％～70％，基板為107涂料涂層(4％PVA1799250目滑石粉＝1∶1)②人工加速老化實(shí)驗(yàn)條件為300W×3UV燈，環(huán)境溫度為85℃±5℃，連續(xù)照射72小時(shí)后觀察。若完全粉化或嚴(yán)重變色評(píng)為差級(jí)；輕微粉化或變色評(píng)為可級(jí)；略有變色而無(wú)粉化評(píng)為良；無(wú)變化評(píng)為優(yōu)級(jí)。
③疏水性評(píng)價(jià)為經(jīng)表面處理后的材料迎水面在連續(xù)噴水10分鐘后取出(水壓約0.1Mpa)，水分滲入基材并造成涂層溶脹破壞者為差級(jí)；水分不能滲入基材，但可在表面鋪展為可級(jí)；水分在材料表面出有輕微鋪展或潤(rùn)濕的為良級(jí)；水分在材料表面完全不潤(rùn)濕，僅形成一些大小不一的水珠者為優(yōu)級(jí)。
④可靠性實(shí)驗(yàn)，每隔1天做一次疏水性實(shí)驗(yàn)，評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)不能發(fā)生降低。15次實(shí)驗(yàn)均未發(fā)生降低者為優(yōu)級(jí)；連續(xù)10次未發(fā)生降低者為良級(jí)；連續(xù)5次未發(fā)生降低者為可級(jí)；不到5次實(shí)驗(yàn)即出現(xiàn)降低者為差級(jí)。
⑤耐霉性參照GB/T1741-1979漆膜耐霉菌測(cè)定法。
⑥干燥固化時(shí)間的測(cè)定方法為實(shí)施例或比較例試樣產(chǎn)生穩(wěn)定的疏水作用所需時(shí)間。具體做法是每隔2小時(shí)做一次疏水性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，連續(xù)五次疏水性無(wú)變化則以其中第一次時(shí)間為固化時(shí)間。
⑦吸水率的測(cè)定參照國(guó)家部標(biāo)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中漆膜吸水率測(cè)定法HG·2-1612-85
以上實(shí)施例中所用物質(zhì)份數(shù)均按固體份重量計(jì)算。
比較例1甲基酸醇鈉水溶液稀釋成10％固含量。
比較例2用組成比例為苯乙烯30％(重量)，丙烯酸丁脂40％(重量)，甲基丙烯酸甲酯28％，丙烯酸2％的混和單體合成的聚合物乳液稀釋成10％的固含量。
比較例3采用核—?dú)と橐壕酆隙傻墓璞橐骸：藶檎伎傊亓?5％的PDMS，殼按比較例2的單體組成，占總重量的85％。具體做法是在作為種子乳液的PDMS陰離子乳液中連續(xù)滴加混合單體，控制滴加時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)溫度為80℃±1℃，總共經(jīng)5小時(shí)聚合而成。然后再降溫至40℃以下用氨水調(diào)PH至7.0～7.5之間，得到固含量為50±2％的聚合物乳液。將該乳液用去離子水調(diào)固含量為10％待用。
比較結(jié)果如下表 由以上實(shí)施例和比較例可以看出，本發(fā)明的組合物作為水性涂料的罩面保護(hù)材料，對(duì)水性涂料的疏水性、吸水率、耐粘污性、耐老化性、耐水性有突出的改進(jìn)作用。尤其是以陽(yáng)離子硅乳作為有機(jī)硅乳液組合物的組份，更具有其它有機(jī)硅乳液組份所沒有的突出的抗霉菌性。因此，很明顯這類組合物具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的商業(yè)價(jià)值。
盡管對(duì)本發(fā)明已作了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實(shí)例，但對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化和修正是顯然的。
權(quán)利要求
1.一種用于水性涂料涂層罩面保護(hù)的有機(jī)硅乳液組合物，它由多種乳液和分散液復(fù)配而成，其組成如下(A)有機(jī)硅乳液100份(以固體份重量計(jì))，該乳液可以是陰離子型有機(jī)硅乳液、陽(yáng)離子型有機(jī)硅乳液或非離子型有機(jī)硅乳液，可以是有機(jī)硅聚合物合成乳液，也可以是硅油的強(qiáng)制分散乳液；該乳液特征是有機(jī)硅乳液中聚合物或使用的硅油分子鏈兩端必須帶羥基；數(shù)均分子量為100～2000；(B)多烷氧基硅烷分散液15～30份(以固體份重量計(jì))，其中多烷氧基硅烷具有如下結(jié)構(gòu) 式中R1為C1～C4的烷基、苯基、芐基或OR2基，R2、R3各為H、C1～C4的烷基或堿金屬原素；(C)至少一種氟硅酸鹽，其用量為0～6份(以固體份重量計(jì))；(D)氟硅酸乙脂分散液，其用量為0～5份(以固體份重量計(jì))；(E)至少一種多聚磷酸鹽，其用量為0～5份(以固體份重量計(jì))；(F)有機(jī)錫化合物分散液，其用量為0～3份(以固體份重量計(jì))。
2.權(quán)利要求1限定的有機(jī)硅乳液組合物作為水性涂料罩面保護(hù)劑的應(yīng)用。
全文摘要
本文公開了一種用于水性涂料涂層罩面保護(hù)的有機(jī)硅乳液組合物，該組合物主要用于水性涂料涂層罩面，以達(dá)到憎水、防污、提高涂層耐候性，防止微生物對(duì)涂層的侵蝕的目的。該組合物由有機(jī)硅乳液與交聯(lián)改性劑按一定比例配成，具體成份如下(A)有機(jī)硅乳液100份(以固體份重量計(jì))；(B)多烷氧基硅烷分散液15～30份(以固體份重量計(jì))；(C)氟硅酸乙酯分散液0～5份(以固體份重量計(jì))；(D)氟硅酸鹽0～6份(以固體份重量計(jì))；(E)多聚磷酸鹽0～5(以固體份重量計(jì))；(F)有機(jī)錫化合物分散液0～3份(以固體份重量計(jì))。
文檔編號(hào)C09D183/04GK1434090SQ0211325
公開日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者唐凱 申請(qǐng)人:唐凱