含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法，包括如下工序：1）向第一反应釜中加入甲苯二异氰酸酯等得到初级制品；2）向初级制品内加入二羟甲基丙酸等制得芳香族水性聚氨酯乳液；3）制得改性硅溶胶；4）向第三反应釜中加入改性硅溶胶和芳香族水性聚氨酯乳液得到混合乳液；5）向盛有蒸馏水的第四反应釜中加入适量的丙烯酸共聚物钾盐等得到混合底液；6）向混合底液内加入混合乳液得到含有改性硅溶胶的涂料；7）风干塑料薄膜，稀释含有改性硅溶胶的涂料；8）将含有改性硅溶胶的涂料喷涂于塑料薄膜上得到含有改性硅溶胶的涂料涂膜。采用本发明专利技术制得的涂膜可便于对含有改性硅溶胶的涂料的拉伸性能、防腐蚀性能、水气透过性及剥离强度等性能进行测试。

【技术实现步骤摘要】
含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法
本专利技术涉及包装装潢领域，尤其是涉及含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法。
技术介绍
为防止暴露在大气环境下的材料或半产品受到污染、腐蚀和损伤，并延长使用寿命，通常会在它们的表面涂抹具有良好防护性和可剥性的涂料以对其进行有效的且临时的封存保护。如此，既可隔离外界的空气、盐雾、微生物的入侵，达到防腐效果；又可通过吸附污染物以达到清洁去污的效果。较溶剂型防护涂料而言，水性防护涂料更具安全性及环保性，因而被广泛应用于产品的包装装潢领域中。但是，现有水性防护涂料仍然具有涂膜强度低、可剥性较差及防护性能单一的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法，采用本专利技术制得的涂膜可便于对涂料的拉伸性能、防腐蚀性能、水气透过性及剥离强度等性能进行测试，这样，可对涂料应用时的涂膜厚度及操作方式提供有力的参考。本专利技术的目的主要通过以下技术方案实现：含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法，包括如下工序：1）在室温下向第一反应釜中加入甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、二月桂酸二丁基锡、三乙胺及丁酮，再将温度升至58~70℃，使它们在第一反应釜内混合反应至体系中-NCO%值不再变化，得到初级制品，备用；2）将温度控制在80℃，向工序1）所得的初级制品内加入二羟甲基丙酸并反应100~130min，再将温度降至38~43℃，加入三乙胺，得到次级制品；向盛有蒸馏水的第二反应釜中加入次级制品并使次级制品分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，制得芳香族水性聚氨酯乳液，备用；3）向盛有乙醇的烧瓶内加入丙基三甲氧基硅烷，按100~200r/min的转速搅拌混合5~10min，得到硅烷溶液；控制转速为200~300r/min，向盛有碱性硅溶胶的第三反应釜中滴加硅烷溶液；滴加完毕后，在50~65℃的温度下，按250r/min的转速搅拌混合450~500min，得到改性硅溶胶，备用；4）在室温下向第三反应釜中加入工序2）所得的芳香族水性聚氨酯乳液和工序3）所得的改性硅溶胶，按200~300r/min的转速搅拌混合50~70min，得到混合乳液，备用；5）向盛有蒸馏水的第四反应釜中加入适量的丙烯酸共聚物钾盐、碱溶胀丙烯酸增稠剂和聚醚改性有机硅，按200~300r/min的转速搅拌混合4~10min，再加入适量的滑石粉，按1500~1800r/min的转速搅拌混合35~42min，得到混合底液，备用；6）向工序5）所得的混合底液内加入工序4）所得的混合乳液，按350~500r/min的转速搅拌混合12~22min；再加入适量的丙烯酸酯共聚物铵盐溶液、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、碱溶胀丙烯酸增稠剂、乳化硅油、聚醚改性有机硅，按200~300r/min的转速搅拌混合15~20min，得到含有改性硅溶胶的涂料，备用；7）取一塑料薄膜，用丙酮将该薄膜擦净，再将该薄膜放在室温下风干1d，备用；取适量工序6）所得的含有改性硅溶胶的涂料，并用去离子水对它进行稀释，备用；8）将工序7）稀释处理的含有改性硅溶胶的涂料喷涂于工序7）所处理的塑料薄膜上，保持湿膜厚度为10~30um，再将涂膜后的塑料薄膜在室温下风干3d，重复前述操作3次，得到含有改性硅溶胶的涂料涂膜；所述改性硅溶胶由以下质量配比的原料制得：碱性硅溶胶40~60份，乙醇30~50份，丙基三甲氧基硅烷1~6份；所述芳香族水性聚氨酯乳液由以下质量配比的原料制得：甲苯二异氰酸酯40~80份，聚丙二醇40~80份，二羟甲基丙酸3~10份，丁酮50~80份，乙二胺5~12份，三乙胺3~11份，二月桂酸二丁基锡1~3份，蒸馏水40~80份；所述含有改性硅溶胶的涂料由以下质量分数的原料制得：芳香族水性聚氨酯乳液60~80%，改性硅溶胶5~10%，滑石粉3~8%，乳化硅油1~3%，丙烯酸酯共聚物铵盐溶液0.1~0.5%，碱溶胀丙烯酸增稠剂0.5~1%，聚醚聚酯改性有机硅氧烷0.3~0.6%，丙烯酸共聚物钾盐0.1~0.5%，聚醚改性有机硅0.1~0.5%，余量为蒸馏水。本专利技术在制备含有改性硅溶胶的涂料过程中，先将各助剂在蒸馏水中混合，再向其内加入填料形成分散均匀的混合底液，最后再将混合乳液与混合底液混合均匀。此种生产工艺能降低各种助剂的运动阻力，尤其是润湿剂和分散剂，使得它们能更好地吸附到填料表面，进而能大大提高填料的分散度，避免颗粒团聚的问题。工序8）所得的涂膜可便于对含有改性硅溶胶的涂料的拉伸性能、防腐蚀性能、水气透过性及剥离强度等性能进行测试，这样，可对涂料应用时的涂膜厚度及操作方式提供有力的参考。水性防护涂料主要由成膜物质、填料、助剂和溶剂组成。其中，成膜物质是防护涂料的核心成分，本专利技术选用芳香族水性聚氨酯乳液和改性硅溶胶复配作为成膜物质，能提高涂料的稳定性、可剥性、机械强度以及对酸碱盐溶液的耐受性。在芳香族水性聚氨酯乳液的制备中选用如下原料：选用甲苯二异氰酸酯和聚丙二醇进行异氰酸酯基团和羟基的反应，这样可赋予涂料涂膜优异的力学性能和防护性能。在该反应时，加入丁酮可降低初级制品的黏度。由于当该反应的温度高于70℃时，-NCO的含量虽能迅速达到理论值，但此时副反应较多，这样易使产品质量不稳定；而当反应低于58℃时，又会因反应速度较慢而影响生产效率。因此，将该反应温度控制在58~70℃。较单独使用二月桂酸二丁基锡而言，选用二月桂酸二丁基锡和三乙胺复配作为催化剂可以明显提高反应速率，抵消溶剂效应的不利影响。选用乙二胺作为扩链剂，它可对次级制品进行扩链，这样可提高涂料涂膜的拉伸强度。为提高碱性硅溶胶与脂肪族水性聚氨酯乳液复配时的稳定性，本专利技术对碱性硅溶胶进行了表面改性处理。其中，选用丙基三甲氧基硅烷作为硅烷偶联剂，可使含有改性硅溶胶的涂料能在室温环境下稳定贮存6~12个月而不出现凝胶现象。改性硅溶胶的加入可使纳米二氧化硅填充到涂料涂膜中，而二氧化硅的链段可与涂料中的有机高分子聚合物以及滑石粉构成相互贯穿的网络状结构，这样，可提高有机聚合物的柔韧性，同时，涂料涂膜整体强度和硬度也会得到提高。由于改性硅溶胶的渗透性极好，它能够渗透到被保护的基材内部，使得涂料涂膜牢固地附着在基材上。改性硅溶胶还可提高涂料涂膜的致密度，这样可阻止水分和其他介质入侵，进而提高涂膜的耐腐蚀性。填料是涂料配方中不可缺少的部分，在涂料中起填充作用。选用滑石粉作为填料，能防止涂料涂层龟裂，提高涂料的流平性、耐洗刷、耐水性等。碱溶胀丙烯酸增稠剂能够提高分散体系的黏度，有利于滑石粉在体系中的分散，防止滑石粉下沉结块；同时还可增加涂料的稠度，提高涂料的稳定性。乳化硅油的使用能够调节涂料涂膜的基材附着力，使涂膜有较好的剥离效果。丙烯酸酯共聚物铵盐溶液作为润湿剂，它可降低涂料涂膜的表面张力，使涂料能跟好地润湿基材，减少出现涂膜缩边现象，防止由于被保护物不清洁而使涂装不均匀。由于填料都具有疏水性，因而它们在水中的稳定性较差，容易团聚和下沉。而通过加入丙烯酸共聚物钾盐，则可保持填料在水中的分散性。聚醚聚酯改性有机硅氧烷作为流平剂，可降低涂料与底材之间的界面张力，提高涂料对被底材的润湿性，减少因底材而引起的缩孔、附着力不良等现象。涂料在生产、贮存和施工过程中都需要各种人工和机械操作，这样极易导致泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法，其特征在于：包括如下工序：1）在室温下向第一反应釜中加入甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、二月桂酸二丁基锡、三乙胺及丁酮，再将温度升至58~70℃，使它们在第一反应釜内混合反应至体系中‑NCO%值不再变化，得到初级制品，备用；2）将温度控制在80℃，向工序1）所得的初级制品内加入二羟甲基丙酸并反应100~130min，再将温度降至38~43℃，加入三乙胺，得到次级制品；向盛有蒸馏水的第二反应釜中加入次级制品并使次级制品分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，制得芳香族水性聚氨酯乳液，备用；3）向盛有乙醇的烧瓶内加入丙基三甲氧基硅烷，按100~200r/min的转速搅拌混合5~10min，得到硅烷溶液；控制转速为200~300r/min，向盛有碱性硅溶胶的第三反应釜中滴加硅烷溶液；滴加完毕后，在50~65℃的温度下，按250r/min的转速搅拌混合450~500min，得到改性硅溶胶，备用；4）在室温下向第三反应釜中加入工序2）所得的芳香族水性聚氨酯乳液和工序3）所得的改性硅溶胶，按200~300r/min的转速搅拌混合50~70min，得到混合乳液，备用；5）向盛有蒸馏水的第四反应釜中加入适量的丙烯酸共聚物钾盐、碱溶胀丙烯酸增稠剂和聚醚改性有机硅，按200~300r/min的转速搅拌混合4~10min，再加入适量的滑石粉，按1500~1800r/min的转速搅拌混合35~42min，得到混合底液，备用；6）向工序5）所得的混合底液内加入工序4）所得的混合乳液，按350~500r/min的转速搅拌混合12~22min；再加入适量的丙烯酸酯共聚物铵盐溶液、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、碱溶胀丙烯酸增稠剂、乳化硅油、聚醚改性有机硅，按200~300r/min的转速搅拌混合15~20min，得到含有改性硅溶胶的涂料，备用；7）取一塑料薄膜，用丙酮将该薄膜擦净，再将该薄膜放在室温下风干1d，备用；取适量工序6）所得的含有改性硅溶胶的涂料，并用去离子水对它进行稀释，备用；8）将工序7）稀释处理的含有改性硅溶胶的涂料喷涂于工序7）所处理的塑料薄膜上，保持湿膜厚度为10~30um，再将涂膜后的塑料薄膜在室温下风干3d，重复前述操作3次，得到含有改性硅溶胶的涂料涂膜；所述改性硅溶胶由以下质量配比的原料制得：碱性硅溶胶40~60份，乙醇30~50份，丙基三甲氧基硅烷1~6份；所述芳香族水性聚氨酯乳液由以下质量配比的原料制得：甲苯二异氰酸酯40~80份，聚丙二醇40~80份，二羟甲基丙酸3~10份，丁酮50~80份，乙二胺5~12份，三乙胺3~11份，二月桂酸二丁基锡1~3份，蒸馏水40~80份；所述含有改性硅溶胶的涂料由以下质量分数的原料制得：芳香族水性聚氨酯乳液60~80%，改性硅溶胶5~10%，滑石粉3~8%，乳化硅油1~3%，丙烯酸酯共聚物铵盐溶液0.1~0.5%，碱溶胀丙烯酸增稠剂0.5~1%，聚醚聚酯改性有机硅氧烷0.3~0.6%，丙烯酸共聚物钾盐0.1~0.5%，聚醚改性有机硅0.1~0.5%，余量为蒸馏水。...

【技术特征摘要】
1.含有改性硅溶胶的涂料涂膜的制备方法，其特征在于：包括如下工序：1）在室温下向第一反应釜中加入甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、二月桂酸二丁基锡、三乙胺及丁酮，再将温度升至58~70℃，使它们在第一反应釜内混合反应至体系中-NCO%值不再变化，得到初级制品，备用；2）将温度控制在80℃，向工序1）所得的初级制品内加入二羟甲基丙酸并反应100~130min，再将温度降至38~43℃，加入三乙胺，得到次级制品；向盛有蒸馏水的第二反应釜中加入次级制品并使次级制品分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，制得芳香族水性聚氨酯乳液，备用；3）向盛有乙醇的烧瓶内加入丙基三甲氧基硅烷，按100~200r/min的转速搅拌混合5~10min，得到硅烷溶液；控制转速为200~300r/min，向盛有碱性硅溶胶的第三反应釜中滴加硅烷溶液；滴加完毕后，在50~65℃的温度下，按250r/min的转速搅拌混合450~500min，得到改性硅溶胶，备用；4）在室温下向第三反应釜中加入工序2）所得的芳香族水性聚氨酯乳液和工序3）所得的改性硅溶胶，按200~300r/min的转速搅拌混合50~70min，得到混合乳液，备用；5）向盛有蒸馏水的第四反应釜中加入适量的丙烯酸共聚物钾盐、碱溶胀丙烯酸增稠剂和聚醚改性有机硅，按200~300r/min的转速搅拌混合4~10min，再加入适量的滑石粉，按1500~1800r/min的转速搅拌混合35~42min，得到混合底液，备用；6）向工序5）所得的混合底液内加入工序4）所得的混合乳液，按350~500r/min的转速搅拌混合12~22min；再加入适量的丙烯酸酯共聚物铵盐溶液、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、碱溶胀丙烯酸增稠剂、乳化硅油、聚醚改性有机硅，按200~300r/min的转速搅拌混合15~20min，得到含有改性硅溶胶的涂料，备用；7）取一塑料薄膜，用丙酮将该薄膜擦净，再将该薄膜放在室温下风干1d，备用；取适量工序6）所得的含有改性硅溶胶的涂料，并用去离子水对它进行稀释，备用；8）将工序7）稀释处理的含有改性硅溶胶的涂料喷涂于工序7）所处理的塑料薄膜上，保持湿膜厚度为10~30um，再将涂膜后的塑料薄膜在室温下风干3d...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭春芳，
申请(专利权)人：重庆市共赢包装制品有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50