[发明专利]一种水性涂料组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性涂料组合物，该水性涂料组合物包含：至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺；粘土；成膜物质，包含至少一种乳液聚合物；其中，所述至少部分端氨基被阳离子化的树枝状或超支化多元胺至少部分插层进入粘土片层中。该水性涂料组合物各组分间相容性好、形成的漆膜具有更高的凝胶含量和改善的机械、阻隔性能、耐擦洗性能和耐腐蚀性能。本发明还公开了该水性涂料组合物的制备方法。

技术领域

本发明涉及涂料组合物。更具体地，涉及一种水性涂料组合物及其制备方法。

背景技术

树枝状聚合物和超支化聚合物都是具有纳米尺寸三维支化结构的高度支化高分子。通常认为树枝状分子结构非常规整，具有分子质量分布M_w/M_n接近或等于1的分子结构，但合成步骤通常比较繁琐。和树枝状聚合物比较，超支化聚合物没有那么规整，分子质量分布较宽，通常1.2<M_w/M_n<2.5，因与树枝型聚合物有类似的结构，所以性能也接近。但超支化聚合物合成方法简单，一般可采用一步聚合法合成。树枝状聚合物和超支化聚合物具有类似球形的紧凑结构，相对于线性高分子具有更高的官能团修饰度，即支化度很高；同时流体力学回转半径小，分子链缠结少，其物质粘度随相对分子质量的增加变化较小。通常树枝状聚合物和超支化聚合物的分子量相对较大，因而挥发性非常低，几乎没有气味，属于对环境友好的环保型材料。

聚合物-无机纳米复合材料，特别是聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料是近年来开发的热门新型材料，通过无机材料的添加使得聚合物的机械，热学，光学，或物理化学性质以可控的方式来增强。不同于传统的微米级复合材料，这里所指的聚合物/硅酸盐复合材料是通过聚合物和纳米分散硅酸盐层间的两维界面相互作用而使硅酸盐纳米层充分剥离并均匀分散于聚合物基体中，从而具有常规复合材料无法比拟的优点：1.质量更轻，因其无机物添加量低(有机土掺0.5～5wt.％就可使聚合物性能明显改善)；2.力学性能得到改善，其纳米分散的片层结构在二维方向对聚合物具有增强作用；3.优良的气体阻隔效应和一定的阻燃效应；4.不影响材料的透明度，因为其分散的片层结构厚度约为1nm，与可见光波波长相当，光波可直接通过；5.成本低廉，加工方便。

天然粘土矿物是硅酸盐家族的重要成员；主要包括蒙脱土、高岭土、滑石、云母、泥灰岩、沸石、锂蒙脱石等等。其中蒙脱土(Montmorillonite，MMT)是属于称为2:1的层状硅酸盐，顾名思义具有层状结构。其单位晶胞由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成，四面体和八面体以共同的氧原子连接，形成厚约0.96纳米，长径比约100-1000的高度有序的准二维晶片，约8-10个晶片组成了一个基本粒子，再由若干个基本粒子构成蒙脱土颗粒。蒙脱土的两个相邻片层之间仅由氧原子层和氧原子层相接，没有化学键和氢键，只有微弱的范德华力。晶层间存在着可被置换的阳离子，包括Mg²⁺，Ca²⁺，Na⁺，K⁺，Li⁺及H⁺等。

到目前为止，对聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究，其聚合物对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、尼龙等。蒙脱土主要先由疏水的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)插层改性，然后通过熔融混合方式掺入聚合物基体中。然而疏水改性的蒙脱土在水性涂料体系中的相容性不好，很难剥离且容易聚结，对涂料漆膜的性能起到反作用。如何将粘土更有效的分散于水性涂料体系来改善粘土与水性涂料体系的相容性，提高涂料漆膜的性能是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种水性涂料组合物，该组合物中粘土与体系中的聚合物基体相容性良好，粘土能有效的剥离并均匀分散于聚合物基体中，且该水性涂料组合物各组分间相容性好、形成的漆膜具有更高的凝胶含量和改善的机械、阻隔性能、耐擦洗性能和耐腐蚀性能。

本发明的第二个目的在于提供一种水性涂料组合物的制备方法。