一種水性涂料組合物及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種水性涂料組合物，該水性涂料組合物包含：至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺；粘土；成膜物質(zhì)，包含至少一種乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺至少部分插層進入粘土片層中。該水性涂料組合物各組分間相容性好、形成的漆膜具有更高的凝膠含量和改善的機械、阻隔性能、耐擦洗性能和耐腐蝕性能。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了該水性涂料組合物的制備方法。

Water based coating composition and preparation method thereof

The invention discloses an aqueous coating composition, the aqueous coating composition comprises at least in part by cationic amino terminated dendrimers or hyperbranched polyamine; clay; film-forming material, comprising at least one emulsion polymer; wherein, at least part of the amino terminal is Yang ionized or hyperbranched dendrimers polyamine is at least partially intercalated into the clay layers. The water soluble coating composition has good compatibility between components, and the formed film has higher gel content, improved mechanical, barrier property, scrub resistance and corrosion resistance. The invention also discloses the preparation method of the aqueous coating composition.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種水性涂料組合物及其制備方法
本專利技術(shù)涉及涂料組合物。更具體地，涉及一種水性涂料組合物及其制備方法。
技術(shù)介紹
樹枝狀聚合物和超支化聚合物都是具有納米尺寸三維支化結(jié)構(gòu)的高度支化高分子。通常認(rèn)為樹枝狀分子結(jié)構(gòu)非常規(guī)整，具有分子質(zhì)量分布Mw/Mn接近或等于1的分子結(jié)構(gòu)，但合成步驟通常比較繁瑣。和樹枝狀聚合物比較，超支化聚合物沒有那么規(guī)整，分子質(zhì)量分布較寬，通常1.2<Mw/Mn<2.5，因與樹枝型聚合物有類似的結(jié)構(gòu)，所以性能也接近。但超支化聚合物合成方法簡單，一般可采用一步聚合法合成。樹枝狀聚合物和超支化聚合物具有類似球形的緊湊結(jié)構(gòu)，相對于線性高分子具有更高的官能團修飾度，即支化度很高；同時流體力學(xué)回轉(zhuǎn)半徑小，分子鏈纏結(jié)少，其物質(zhì)粘度隨相對分子質(zhì)量的增加變化較小。通常樹枝狀聚合物和超支化聚合物的分子量相對較大，因而揮發(fā)性非常低，幾乎沒有氣味，屬于對環(huán)境友好的環(huán)保型材料。聚合物-無機納米復(fù)合材料，特別是聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料是近年來開發(fā)的熱門新型材料，通過無機材料的添加使得聚合物的機械，熱學(xué)，光學(xué)，或物理化學(xué)性質(zhì)以可控的方式來增強。不同于傳統(tǒng)的微米級復(fù)合材料，這里所指的聚合物/硅酸鹽復(fù)合材料是通過聚合物和納米分散硅酸鹽層間的兩維界面相互作用而使硅酸鹽納米層充分剝離并均勻分散于聚合物基體中，從而具有常規(guī)復(fù)合材料無法比擬的優(yōu)點：1.質(zhì)量更輕，因其無機物添加量低(有機土摻0.5～5wt.％就可使聚合物性能明顯改善)；2.力學(xué)性能得到改善，其納米分散的片層結(jié)構(gòu)在二維方向?qū)酆衔锞哂性鰪娮饔茫?.優(yōu)良的氣體阻隔效應(yīng)和一定的阻燃效應(yīng)；4.不影響材料的透明度，因為其分散的片層結(jié)構(gòu)厚度約為1nm，與可見光波波長相當(dāng)，光波可直接通過；5.成本低廉，加工方便。天然粘土礦物是硅酸鹽家族的重要成員；主要包括蒙脫土、高嶺土、滑石、云母、泥灰?guī)r、沸石、鋰蒙脫石等等。其中蒙脫土(Montmorillonite，MMT)是屬于稱為2:1的層狀硅酸鹽，顧名思義具有層狀結(jié)構(gòu)。其單位晶胞由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成，四面體和八面體以共同的氧原子連接，形成厚約0.96納米，長徑比約100-1000的高度有序的準(zhǔn)二維晶片，約8-10個晶片組成了一個基本粒子，再由若干個基本粒子構(gòu)成蒙脫土顆粒。蒙脫土的兩個相鄰片層之間僅由氧原子層和氧原子層相接，沒有化學(xué)鍵和氫鍵，只有微弱的范德華力。晶層間存在著可被置換的陽離子，包括Mg2+，Ca2+，Na+，K+，Li+及H+等。到目前為止，對聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料研究，其聚合物對象大都集中在工程塑料，如聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、尼龍等。蒙脫土主要先由疏水的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)插層改性，然后通過熔融混合方式摻入聚合物基體中。然而疏水改性的蒙脫土在水性涂料體系中的相容性不好，很難剝離且容易聚結(jié)，對涂料漆膜的性能起到反作用。如何將粘土更有效的分散于水性涂料體系來改善粘土與水性涂料體系的相容性，提高涂料漆膜的性能是本專利技術(shù)要解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的第一個目的在于提供一種水性涂料組合物，該組合物中粘土與體系中的聚合物基體相容性良好，粘土能有效的剝離并均勻分散于聚合物基體中，且該水性涂料組合物各組分間相容性好、形成的漆膜具有更高的凝膠含量和改善的機械、阻隔性能、耐擦洗性能和耐腐蝕性能。本專利技術(shù)的第二個目的在于提供一種水性涂料組合物的制備方法。為達到上述第一個目的，本專利技術(shù)采用下述技術(shù)方案：一種水性涂料組合物，它包含：至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺；粘土；成膜物質(zhì)，包含至少一種乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺至少部分插層進入粘土片層中。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述乳液聚合物中含有至少一種可與氨基反應(yīng)的官能團，所述官能團選自：本專利技術(shù)中，至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺作為粘土的插層劑，能更有效地插入粘土的晶層之間，擴大了粘土的層間距從而減弱了層間作用力。使得粘土在水性涂料組合物形成的漆膜中得到更有效的剝離及均勻分散，提高漆膜的凝膠含量、改善機械性能、阻隔性能、耐擦洗性能及耐腐蝕性能。該至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺能與含有上述官能團的乳液聚合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，可進一步改善得到的漆膜的上述特性，如機械性能和凝膠含量等。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺為至少部分端氨基被陽離子化的PAMAM(聚酰胺-胺)。在本專利技術(shù)的一些具體實施方式中，至少部分端氨基被陽離子化的PAMAM的PAMAM原料的重均分子量大于500，優(yōu)選為500～6000。優(yōu)選地，所述PAMAM選自第0代、第1代、第2代樹枝狀PAMAM。其中，第1代樹枝狀PAMAM的結(jié)構(gòu)如下式所示：根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，PAMAM可包括但不限于為威海晨源分子新材料的型號為CYD-100A、CYD-110A、CYD-D014等的PAMAM。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述至少部分端氨基被陽離子化的PAMAM的結(jié)構(gòu)為PAMAM-N+R1R2R3，其中R1、R2、R3可以是相同或者是不同的含有氫，碳?xì)涞耐榛⑾┗⑷不⒈交⒎蓟８鶕?jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述至少部分端氨基被陽離子化的PAMAM是將PAMAM的至少部分端氨基被陽離子化為銨鹽。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述至少部分端氨基被陽離子化的PAMAM的制備方法為：將PAMAM的端氨基官能團和陽離子化試劑按摩爾當(dāng)量比49:1～1:1加入反應(yīng)釜，于水中充分?jǐn)嚢韬铣桑弥辽俨糠侄税被魂栯x子化的PAMAM。更優(yōu)選地，所述PAMAM的一個或兩個或三個氨基官能團被陽離子化試劑陽離子化，此時起到的對粘土的促增稠作用效果更佳。上述制備方法中，合成反應(yīng)結(jié)束后，可視情況除水或直接使用。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述陽離子化試劑為C1～C16的鹵代烴、有機酸、無機酸中的一種或多種。優(yōu)選地，有機酸選自C1～C16的脂肪酸、C1～C16的磺酸、C1～C16的磷酸；更優(yōu)選地，所述C1～C16的脂肪酸為草酸、脂肪酸、丙烯酸中的一種或多種。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述C1～C16的鹵代烴可為例如碘甲烷、溴乙烷等，所述C1～C16的磺酸可為例如甲基磺酸、乙基磺酸等、C1～C16的磷酸可為例如甲基磷酸、正己基磷酸等。優(yōu)選地，所述無機酸選自鹽酸、硫酸、磷酸、碳酸中的一種或多種。更優(yōu)選地，所述陽離子化試劑為鹽酸，此時得到的陽離子化的PAMAM對促進粘土的剝離分散以及與乳液聚合物的結(jié)合效果更好。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述乳液聚合物使用的單體至少包括如下單體中的一種或多種：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、雙丙酮丙烯酰胺，從而提供乳液聚合物中能夠提供上述可與氨基反應(yīng)的官能團。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述乳液聚合物選自含有甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、雙丙酮丙烯酰胺中的一種或多種的丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚物、醋酸乙烯-丙烯酸共聚乳液或醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯共聚乳液。更優(yōu)選地，所述乳液聚合物選自含有甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、雙丙酮丙烯酰胺中的一種或幾種的丙烯酸本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種水性涂料組合物，其特征在于，它包含：至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺；粘土；成膜物質(zhì)，包含至少一種乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺至少部分插層進入粘土片層中。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種水性涂料組合物，其特征在于，它包含：至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺；粘土；成膜物質(zhì)，包含至少一種乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺至少部分插層進入粘土片層中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其特征在于，所述乳液聚合物中含有至少一種可與氨基反應(yīng)的官能團，所述官能團選自：3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料組合物，其特征在于，所述至少部分端氨基被陽離子化的樹枝狀或超支化多元胺為至少部分端氨基被陽離子化的PAMAM；所述至少部分端氨基被陽離子化的PAMAM的制備方法為：將PAMAM的端氨基官能團和陽離子化試劑按摩爾當(dāng)量比49:1～1:1加入反應(yīng)釜，于水中充分?jǐn)嚢韬铣桑弥辽俨糠侄税被魂栯x子化的PAMAM。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水性涂料組合物，其特征在于，所述PAMAM的重均分子量大于500，優(yōu)選為500～6000；所述陽離子化試劑為C1～C16的鹵代烴、有機酸、無機酸中的一種或多種；優(yōu)選地，所述有機酸選自草酸、脂肪酸、丙烯酸中的一種或多種；優(yōu)選地，所述無機酸選自鹽酸、碳酸、硫酸、磷酸中的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性涂料組合物，其特征在于，所述乳液聚合物使用的單體至少包括如下單體中的一種或多種：甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、雙丙酮丙烯酰胺；優(yōu)選地，所述乳液聚合物選自含有甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、乙酰乙酸叔丁酯、雙丙酮丙烯酰胺中的一種或多...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：熊紹泊，唐晌，李海榮，汪少鋒，
申請(專利權(quán))人：廣州立邦涂料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44