[发明专利]一种水性涂料成膜助剂组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性涂料成膜助剂组合物，包括下列质量百分比的原料：不饱和高分子酯类：50～80％；通透性改良剂：10～20％；吸附改良剂：10～20％；稳定剂：0～10％；通透性改良剂为具有立体网状结构的高度交联的高分子材料；吸附改良剂是由蓖麻油酸锌酯与丙烯酰胺/甲基丙烯酸甲酯/4‑二甲基氨基苯乙烯三元共聚物组成的有机高分子组合物。本发明还提供上述水性涂料成膜助剂组合物的制备方法。本发明的成膜助剂组合物，可有效地将水性涂料的最低成膜温度降低到‑10～7℃，可保证水性涂料具有更佳的涂装效果。沸点高达370℃左右，成膜助剂组合物本身的VOC排放少，还可大大减少水性涂料的VOC的排放，同时还具有净化空气的功能。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性涂料成膜助剂组合物及其制备方法。

背景技术

水性乳胶漆(水性涂料)主要是指以水为溶剂的乳胶漆。水性乳胶漆施工后，在附着表面成膜，形成保护层。水性乳胶漆的成膜过程通常分为以下几个步骤：

(一)、充填过程。乳胶漆施工后，其中的水分逐渐挥发，原先以静电斥力和空间位阻的稳定作用而保持分散状态的聚合物颗粒、颜料、填料颗粒逐渐靠拢，但仍可以自由运动。在该阶段，水分的挥发与单纯水的挥发相似，为恒速挥发。

(二)、融合过程。随着水分的进一步挥发，聚合物微粒表面吸附的保护层受到破坏，裸露的聚合物微粒相互接触，其间隙愈来愈小。当间隙减小至毛细管径大小时，产生毛细管作用。当毛细管压力高于聚合物微粒的抗变形力时，微粒变形，最后凝集、融合成连续的涂膜。

(三)、扩散过程。残留在水中的成膜助剂逐渐向涂膜扩散，并使聚合物长链相互扩散、渗透、缠绕形成具有良好性能的均匀涂膜。随着成膜助剂从漆膜中逐渐挥发或转化，最终达到理想的漆膜性能。

融合过程是乳胶漆能否成膜的关键，若乳液聚合物的玻璃化温度(Tg)较高(为了使涂膜具有良好的机械性能，耐候性和沾污性，Tg值一般不能太低)，在较低环境温度下，微粒就很难变形，从而使融合过程受阻，导致不能成膜，这时就需要成膜助剂协助成膜。成膜助剂是乳胶微粒的强溶剂，可以使乳胶微粒溶胀变软，使乳胶微粒容易融合形成连续的膜。乳胶漆通常具有最低成膜温度(MFFT)，当环境温度低于MFFT时，乳胶漆不易成膜。成膜助剂能改变乳液的成膜机理，降低乳胶漆的MFFT，帮助成膜，且不会影响涂膜的特性。在涂膜的干燥过程中，水分挥发后余下的成膜助剂使聚合物微粒溶解并融合成连续的膜。成膜助剂通常需要满足的条件是：良好的水解稳定性，低的凝固点，适中的挥发率，高效的聚结效率和低的水溶解度。

目前应用较多的成膜助剂是醇醚类化合物，如乙二醇苯醚类、丙二醇苯醚类、二乙二醇醚类、三乙二醇醚类、丙二醇醚类、二丙二醇醚类、三丙二醇醚类等。单一的醇醚化合物不能与所有种类的乳液具有优良的相容性，如果加入不当，会导致涂料在生产中造成破乳，给生产带来损失。另外，醇醚类成膜助剂的挥发性较高，且具有一定的毒性，在安全环保方面受到极大的局限，且某些醇醚类成膜助剂如乙二醇醚类在高pH值的乳液体系中会发生水解，严重影响其聚结成膜性能的发挥。如：专利CN102433036B介绍了两种成膜助剂组合物：a、20％～80％(w/w)乙二醇苯基醚和80％～20％(w/w)二乙二醇苯基醚复配制备；b、20％～80％(w/w)丙二醇苯基醚和80％～20％(w/w)二丙二醇苯基醚复配制备。经性能评价，该成膜助剂组合物的沸点超过250℃，加至乳液聚合物中制备的涂膜光泽与陶氏PPH(沸点244℃)类似；并且相比伊士曼的十二醇酯，具有更好的成膜效率。但仍然无法避免醇醚挥发且毒性大的缺陷。

VOC是其重要的指标之一。随着我国环境保护力度的加大，环保法律法规对VOC的限制越来越严。目前，我国建筑墙面涂料有3个关于VOC要求的标准，分别是GB 18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料有害物质限量》、GB 24408-2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》和HJ 2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》。三者对VOC的定义为：VOC指的是在101.3kPa标准压力下，任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物。