[发明专利]富勒烯改性水性涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种富勒烯改性水性涂料，包括按重量分数计的如下组分：水溶性富勒烯聚氨酯丙烯酸酯复合乳液75‑95％、成膜助剂2‑10％、抑泡剂0.1‑2％、消泡剂0.1‑2％、流平剂0.2‑1％、润湿剂0.3‑3％、分散剂0.5‑5％、增稠剂0.1‑1％和水；所述水溶性富勒烯聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的制备方法如下：将功能化纳米富勒烯溶于水得到富勒烯水原液，将聚氨酯预聚体分散于所述富勒烯水原液中，得到种子乳液；向种子乳液中加入酯类，经自由基聚合得到水溶性富勒烯聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。本发明还提供了所述富勒烯改性水性涂料的制备方法。本发明的富勒烯改性水性涂料，有着较强的耐候性、耐化学性，尤其是在漆膜硬度和附着力方面有着优异的性能。

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种以水溶性富勒烯聚氨酯丙烯酸酯复合乳液为基料的改性水性涂料及其制备方法。

背景技术

水性涂料是指以水作主要溶剂或分散介质的涂料。主要包含水性醇酸涂料、水性硝基涂料、水性丙烯酸树脂涂料、水性聚氨酯涂料、水性丙烯酸-聚氨酯共聚涂料等。与传统的溶剂性涂料相比，水性涂料的最大优点是大大降低了有机挥发性溶剂的用量或基本上消除了有机溶剂，因而符合环保要求，符合国家政策。

虽然水性涂料具有不燃、无毒、无污染以及易加工等优点，已受到人们广泛重视。但在实际应用中，水性涂料存在许多缺点，特别是与传统的溶剂型涂料相比，由于引入了亲水基团，还存在耐水性差、耐候性差、硬度低等缺点，限制了其产品的推广和应用。

在这种情况下，本申请的发明人提出了用富勒烯改性的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液最为基料的水性涂料制作方法。富勒烯是美国科学家Smalley、Curl和英国科学家Kroto在1985年发现的一类具有特殊中空分子结构的碳的同素异形体。三位科学家因为在富勒烯研究中开创性的工作，在1996年时被授予诺贝尔化学奖。因为含有大量碳碳双键特殊的球形分子结构赋予了富勒烯优异的物理和化学性质，使得其在吸收紫外线和自由基，抗老化等方面有着卓越的效果。官文超等采用无皂乳液自由基聚合的方法，分别制备了水溶性富勒烯衍生物C₆₀/丙烯酸/丙烯酸丁酯无皂乳液和C₆₀/聚-2-丙烯酰胺-甲基丙磺酸(C₆₀/PAMPS)，近红外和紫外分析表明，将水溶性C₆₀衍生物应用在隔热、透明、节能水性涂料的研制方面具有潜在的应用前景。刘晓国等人合成了C₆₀/C₇₀-丙烯酸(酯)共聚物，用于配制清漆，用疝灯气候试验仪进行了抗紫外线老化测试，发现C₆₀/C₇₀的引入能改善清漆的紫外老化现象。

西南科技大学彭玉利用溶胶-凝胶法制备了聚苯乙烯(PS)/C₆₀和PS/C₇₀复合膜，经人工加速老化试验，利用红外光谱、DSC和DTA等手段研究了复合膜老化前后的结构、玻璃化转变温度、分解温度及特性粘度变化，结果表明，PS膜中添加5％的C₆₀和C₇₀能有效减缓PS紫外老化，添加0.5％C₆₀和C₇₀的PS复合膜的紫外透过率为0％。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种富勒烯改性水性涂料，有着较强的耐候性、耐化学性，尤其是在漆膜硬度和附着力方面有着优异的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种富勒烯改性水性涂料，按重量分数计，包括如下组分：水溶性富勒烯聚氨酯丙烯酸酯复合乳液75-95％、成膜助剂2-10％、抑泡剂0.1-2％、消泡剂0.1-2％、流平剂0.2-1％、润湿剂0.3-3％、分散剂0.5-5％、增稠剂0.1-1％和余量的水；

所述水溶性富勒烯聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的制备方法如下：将功能化纳米富勒烯溶于水得到富勒烯水原液，将聚氨酯预聚体分散于所述富勒烯水原液中，得到种子乳液；向种子乳液中加入混合酯，经自由基聚合得到水溶性富勒烯聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。