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有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯木器漆的研制

信息来源:paintkey.com  时间:2011-11-07  浏览次数:219

  摘要:采用半连续滴加工艺,研制了有机硅改性的羟基丙烯酸乳液,用于制备双组分木器漆,探讨了乳液的羟值、酸单体含量、乳化剂种类、有机硅含量等对乳液稳定性及木器漆性能的影响。
  关键词:水性丙烯酸聚氨酯 有机硅改性 木器漆 羟基丙烯酸乳液 单体含量 耐水性
  1引言
  我国是一个木器漆生产和消费大国,年产量在20万t以上,但水性漆所占比例很少。而在欧洲,目前木器漆水性化已达20%以上,且每年以一定的比例增长。溶剂型木器漆在施工过程中,大量的VOC释放进大气中,污染了环境,危害了施工人员的身体健康。目前,我国经过多年的研究开发,所生产的水性PU木器漆已完全可以替代溶剂型木器漆用于室内木器装饰,满足家装行业的要求。我国于2002年颁布实施的室内装饰材料强制性执行标准和2009年规定对溶剂型木器涂料进行3C强制认证以及建设部酝酿出台的室内装修推荐使用水性木器涂料的规范性文件等举措,为水性木器漆的发展带来了契机,预计在我国,水性PU木器漆的应用将得到很大的发展。
  水性PU具有不燃、无毒、无污染、快干、耐磨损等优点,已受到人们的广泛重视。由含羟基丙烯酸乳液和非离子亲水改性的多异氰酸酯组成的水性双组分聚氨酯涂料可用于木器橱柜,也可用于办公室和实验室家具。本研究利用有机硅树脂表面能低,耐水性、耐候性及透气性优良的特性,在丙烯酸树脂中引入有机硅单体,制备了兼具两者优点的稳定乳液,从树脂本身提高了木器漆的性能。
  2试验部分
  2.1原料
  甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、过硫酸铵(APS)、碳酸氢钠、乙烯基三甲氧基硅烷、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐(Co-436)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、蒸馏水、亲水改性脂肪族多异氰酸酯固化剂(拜耳VPLS2319)。
  2.2有机硅改性羟基丙烯酸乳液的合成工艺
  在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入蒸馏水、复合乳化剂和碳酸氢钠,搅拌升温至一定温度,同时滴加总量8%的混合单体和15%的引发剂溶液,保持反应一定时间,待体系出现均匀蓝相后在一定的时间内滴加剩余的混合单体与70%的引发剂溶液,然后再滴加有机硅单体与5%的引发剂溶液,最后再补加剩余的引发剂溶液,保温反应1h后降温调整pH为7~8,过滤出料。
  2.3水性木器漆的配制
  2.4性能测试
  黏度:用NDJ-79型旋转式黏度计于25℃下测定乳液的表观黏度。
  凝胶率:聚合反应结束后,将乳液用120目滤网过滤。收集滤网中、反应器壁及搅拌上的凝胶物,水洗后于100℃左右烘干,至恒量后称量,计算凝胶物占单体总量的百分数。
  3结果与讨论
  3.1乳化剂的选择
  乳化剂对乳液聚合具有关键性的作用。阴离子型乳化剂为乳液聚合提供电荷稳定性,能够防止粒子聚集,乳液的机械稳定性强,但化学稳定性差。本试验选用阴离子型和反应性乳化剂复配,通过离子型乳化剂提供静电斥力,反应性乳化剂为共聚单体参与反应,使聚合物乳液具有很大的稳定性,同时提高耐水性能。
  3.2乳液的羟值对漆膜性能的影响
  保持乳液的酸单体、有机硅单体等含量不变,不同的羟值对漆膜性能的影响
有机硅改性羟基丙烯酸乳液配漆后漆膜整体性能较好。当乳液羟值较高时,与—NCO反应快,固化时间短,部分羟基被屏蔽在分子链中不能充分反应,导致漆膜光泽低、耐水性下降;羟值较低时与—NCO反应较慢,固化较完全,耐水性提高,但太低时交联密度较低又导致耐水性下降。故本试验最终确定羟值为100mgKOH/g。
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