水溶性涂料及其应用
技术领域
本发明属于涂料生产领域,具体涉及一种水溶性涂料及其应用。
背景技术
汽车油箱使用的环境一般都较为恶劣,再加上本身所处的位置结构在车的底部,常年暴露在空气中;并且使用的年限长,对耐蚀性要求较高。通过对油箱表面进行喷涂处理,可增强其防腐性能,从而增加使用年限。目前传统的喷涂技术是以溶剂型进行涂装,基本可满足汽车防腐和耐候等性能要求,喷涂工艺技术比较好成熟。但溶剂型涂料含有大量的有害有毒溶剂,并且易燃易爆,施工过程中因有机溶剂的大量排放而对环境造成较大的污染,长期进行油性漆施工对身体危害比较大,而且味道比较重,并不符合国家环保涂装的发展要求。
随着大气污染防治的深入,涂料行业的污染治理也在悄然展开,目前正在向水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料涂装的方向发展,其中以水性涂料发展的更为迅速。
水溶性涂料具有无毒环保、无气味、低挥发、不燃不爆的高安全性的优点。但目前,水性涂料由于技术相对不成熟,如果没有好的配方和好的施工工艺技术条件作保障,汽车油箱喷涂后的耐蚀性能就达不到要求,或者喷涂质量不稳定,满足不了油箱质量要求。
发明内容
本发明提供一种低污染、安全性高、可用于汽车油箱、零部件喷涂的水溶性涂料及其喷涂方法。本发明所提供的水溶性涂料的原料按重量份数计包括:
水溶性丙烯酸树脂80~90份
助溶剂5~12份
流平剂0.2~1份
增稠剂0.1~0.2份
所得水溶性涂料用有机胺或氨水调节pH值8.0~8.4、固体粒度≤50μm。
进一步的,为增强水溶性丙烯酸树脂的水溶性,所述水溶性丙烯酸树脂引入亲水基团。
作为优选的,为增强所得涂料的漆膜硬度,所得水溶性涂料用有机胺或氨水调节pH值8.0~8.4后再加入水溶性丙烯酸树脂重量5%~20%的甲醚化氨基树脂交联得到。
下述a~c是对上述水溶性涂料中助溶剂、流平剂、增稠剂的进一步解释和优选。当上述水溶性涂料中采用下述a~c中的任一项或多项优化时,所得水溶性涂料性能满足《汽车油漆涂层》QC/T484-1999中汽车油箱、零部件用涂料要求抑或更佳。
a、加入助溶剂,可以起到提高树脂与水的互溶性、调节黏度,使树脂溶液稳定及改善涂膜流平性和外观的作用。特别是当树脂在亲水性不足,树脂溶解后呈高黏度的浆糊状时,加入助溶剂便可成为溶解性良好的透明树脂溶液常用的助溶剂包括醇类、醇醚类有机溶剂均可很好的适用于本发明。具体的,本发明所述涂料中助溶剂优选乙二醇单丁醚、乙二醇***、丙二醇***、丙二醇丁醚、仲丁醇、异丙醇中的一种或多种的混合物;更优的是乙二醇单丁醚。
b、所述流平剂为丙烯酸类共聚物30%~50%,一缩丙二醇单甲醚50%~70%的复配物,优选DEUCHEM Levaslip455丙烯酸类共聚物溶液。
c、所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂;优选德谦(上海)化学有限公司销售的WT-105A缔合型聚氨酯增稠剂。
为延长水性涂料的储存时间,在上述水性涂料中可添加重量份数0.05~0.2份的防霉剂。防霉剂具体优选异噻唑啉酮类化合物;具体可选用陕西省石油化工研究设计院销售的华科981防霉剂。
长期储存的涂料为确保其中固含量保持在40%~60%的范围内,不影响喷涂质量,上述水溶性涂料中还可以添加重量份数0.05~0.2份的水以维持长期储存的涂料的固含量。
具体的,上述水溶性涂料中还包括重量份数8~10份的色浆。
具体的,上述色浆按重量份数计,包括下列原料:
水溶性丙烯酸树脂50~65份
颜料6~8份
分散剂0.5~1份
消泡剂0.1~1份
水20~28份
所得色浆用有机胺或氨水调节pH值8.0~8.4、固体粒度≤15μm。
色浆中水溶性丙烯酸树脂与涂料中的其他原料的水溶性、成膜性能一致。
进一步的,为增强水溶性丙烯酸树脂的水溶性,所述色浆中的水溶性丙烯酸树脂引入亲水基团。
下述Ⅰ-Ⅲ是对上述色浆中颜料、分散剂、消泡剂的进一步解释和具体优选。当上述色浆采用下述Ⅰ-Ⅲ中的任一项或多项优选时,所得色浆也能满足本发明涂料对色浆的要求。
Ⅰ所述色浆中的颜料可选用本领域常规颜料,当应用于汽车油箱及零部件喷涂时,基于市场需求原因,优选炭黑。
Ⅱ所述色浆中的分散剂为聚羟酸盐类分散剂,优选德谦(上海)化学有限公司销售的NUOSPERSE FX600分散剂。
Ⅲ所述色浆中的消泡剂为聚硅氧烷消泡剂,优选德国毕克化学公司销售的BYK-026消泡剂。
为避免污染,延长涂料的储存时间,色浆与水溶性涂料中所用的水优选蒸馏水或去离子水。水的导电率越高,越利于涂料的储存。
本发明中色浆按比例混合后,将固体颗粒细磨至要求的粒度即得所述色浆。将水溶性涂料的原料按比例混合后,将固体颗粒细磨至要求的粒度即得所述水溶性涂料。色浆及水溶性涂料的细磨可采用本领域的常规方法和设备进行研磨。此外,本发明还提供上述水溶性涂料在汽车油箱、零部件喷涂中的应用。
本发明中所述的水溶性涂料的喷涂方法包括以下步骤:
a、表面处理:将待喷涂的汽车油箱以及零部件在喷涂水性涂料前进行清洁表面处理;
b、用蒸馏水或洁净水将水性涂料调至合适喷涂的粘度,以涂-4粘度计测量,所述合适喷涂的粘度是18~32秒;
c、控制喷枪空气压力0.3-0.4MPa,喷嘴与待喷涂的原件的距离为26mm~420mm进行喷涂;
其中,所述表面处理包括除锈、水洗、除油、磷化或硅烷处理、钝化、气密性检查、烘干步骤;步骤c喷涂时控制喷漆室的温度12~32℃,相对湿度35%~70%。
本发明的水溶性涂料与现有技术中的同等涂料相比,在涂料原料中不需要添加无机颗粒,而且现有技术中的同等涂料对水溶性涂料中固体颗粒粒度要求远高于本发明的水溶性涂料对水溶性涂料中固体颗粒粒度。在涂料成本节约及对细磨机械的要求上,本发明的水溶性涂料有了显著的进步。
本发明的水溶性涂料相比溶剂型涂料更加环保、低挥发;可以代替溶剂型涂料喷涂汽车油箱、零部件,达到《汽车油漆涂层》QC/T484-1999标准;降低了喷涂施工过程中对人体的危害、对环境污染更小。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明所提供的水溶性涂料的原料按重量份数计包括:
水溶性丙烯酸树脂80~90份
助溶剂5~12份
流平剂0.2~1份
增稠剂0.1~0.2份
所得水溶性涂料用有机胺或氨水调节pH值8.0~8.4、固体粒度≤50μm。
进一步的,成膜树脂和色浆中的成膜树脂中的水溶性丙烯酸树脂引入亲水基团增加水溶性丙烯酸树脂的水溶性,减少助溶剂的用量。
作为优选的,为增强所得涂料的漆膜硬度,所得水溶性涂料用有机胺或氨水调节pH值8.0~8.4后再加入水溶性丙烯酸树脂重量5%~20%的甲醚化氨基树脂交联得到。
下述a~c是对上述水溶性涂料中助溶剂、流平剂、增稠剂的进一步解释和优选。当上述水溶性涂料中采用下述a~c中的任一项或多项优化时,所得水溶性涂料性能满足《汽车油漆涂层》QC/T484-1999中汽车油箱、零部件用涂料要求抑或更佳。
a、加入助溶剂,可以起到提高树脂与水的互溶性、调节黏度,使树脂溶液稳定及改善涂膜流平性和外观的作用。特别是当树脂在亲水性不足,树脂溶解后呈高黏度的浆糊状时,加入助溶剂便可成为溶解性良好的透明树脂溶液常用的助溶剂包括醇类、醇醚类有机溶剂均可很好的适用于本发明。具体的,本发明所述涂料中助溶剂优选乙二醇单丁醚、乙二醇***、丙二醇***、丙二醇丁醚、仲丁醇、异丙醇中的一种或多种的混合物;更优的是乙二醇单丁醚。
b、所述流平剂为丙烯酸类共聚物30%~50%,一缩丙二醇单甲醚50%~70%的复配物,优选DEUCHEM Levaslip455丙烯酸类共聚物溶液。
c、所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂;优选德谦(上海)化学有限公司销售的WT-105A缔合型聚氨酯增稠剂。
为延长水性涂料的储存时间,在上述水性涂料中可添加重量份数0.05~0.2份的防霉剂。防霉剂具体优选异噻唑啉酮类化合物;具体可选用陕西省石油化工研究设计院销售的华科981防霉剂。
长期储存的涂料为确保其中固含量保持在40%~60%的范围内,不影响喷涂质量,上述水溶性涂料中还可以添加重量份数0.05~0.2份的水以维持长期储存的涂料的固含量。
具体的,上述水溶性涂料中还包括重量份数8~10份的色浆。
具体的,上述色浆按重量份数计,由下列原料组成:
水溶性丙烯酸树脂50~65份
颜料6~8份
分散剂0.5~1份
消泡剂0.1~1份
水20~28份
所得色浆用有机胺或氨水调节pH值8.0~8.4、固体粒度≤15μm。
色浆与涂料中的其他成分的水溶性、成膜性能一致。
进一步的,为增强水溶性丙烯酸树脂的水溶性,所述色浆中的水溶性丙烯酸树脂引入亲水基团。
下述Ⅰ-Ⅲ是对上述色浆中颜料、分散剂、消泡剂的进一步解释和具体优选。当上述色浆采用下述Ⅰ-Ⅲ中的任一项或多项优选时,所得色浆也能满足本发明涂料对色浆的要求。
Ⅰ所述色浆中的颜料可选用本领域常规颜料,当应用于汽车油箱及零部件喷涂时,基于市场需求原因,优选炭黑。
Ⅱ所述色浆中的分散剂为聚羟酸盐类分散剂,优选德谦(上海)化学有限公司销售的NUOSPERSE FX600分散剂。
Ⅲ所述色浆中的消泡剂为聚硅氧烷消泡剂,优选德国毕克化学公司销售的BYK-026消泡剂。
为避免污染,延长涂料的储存时间,色浆与水溶性涂料中所用的水优选蒸馏水或去离子水。水的导电率越高,越利于涂料的储存。
本发明中色浆按比例混合后,将固体颗粒细磨至要求的粒度即得所述色浆。将水溶性涂料的原料按比例混合后,将固体颗粒细磨至要求的粒度即得所述水溶性涂料。色浆及水溶性涂料的细磨可采用本领域的常规方法和设备进行研磨。此外,本发明还提供上述水溶性涂料在汽车油箱、零部件喷涂中的应用。
本发明中所述的水溶性涂料的喷涂方法包括以下步骤:
a、表面处理:将待喷涂的汽车油箱以及零部件在喷涂水性涂料前进行清洁表面处理;
b、用蒸馏水或洁净水将水性涂料调至合适喷涂的粘度,以涂-4粘度计测量,所述合适喷涂的粘度是18~32秒;
c、控制喷枪空气压力0.3-0.4MPa,喷嘴与待喷涂的原件的距离为26mm~420mm进行喷涂;
其中,所述表面处理包括除锈、水洗、除油、磷化或硅烷处理、钝化、气密性检查、烘干步骤;步骤c喷涂时控制喷漆室的温度12~32℃,相对湿度35%~70%。
喷涂操作中需注意以下要点:
(1)、喷枪可作上下、左右移动,喷涂角度以与工作表面垂直为原则,并根据工作面的复杂程度变换喷枪角度与运行速度,有死角部位,应将喷枪移近喷涂点进行适当的断续喷涂,力求达到均匀的涂膜厚度。当喷到工作面两端时,扣喷枪扳机的手要迅速的松一下,使漆雾减少,因为工作面的两端,往往要两次以上的喷涂,是最容易造成流挂的地方。
(2)、喷涂时要下一道涂料压住上一道涂料的1/3或1/4,避免出现漏喷现象。在已喷涂的涂料干之前,需一次按顺序喷完。补喷效果不理想。
(3)、喷涂的顺序是:先难后易,先里后外。先高处后低处,先小面积后大面积。这样就不会造成后喷的漆雾飞溅到已喷好的漆膜上,破坏已喷好的漆膜。
实施例
下面结合实施例对本发明进一步说明。但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例范围之中。
表1 助剂选择
助剂名称 |
品牌型号 |
来源 |
流平剂 |
DEUCHEM Levaslip455 |
德谦(上海)化学有限公司 |
增稠剂 |
WT-105A |
德谦(上海)化学有限公司 |
分散剂 |
NUOSPERSE FX600 |
德谦(上海)化学有限公司 |
消泡剂 |
BYK-026 |
德国毕克化学公司 |
防霉剂 |
华科981 |
陕西省石油化工研究设计院 |
表2 色浆原料
将表2中的原料按比例分别混合后,分别用二甲基乙醇胺调节pH至8.0-8.4,细磨得色浆1、色浆2、色浆3、色浆4、色浆5;并分别应用到表3中的水溶性涂料实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的配制中。
表3 水溶性涂料原料
实施例1、实施例2、实施例3按表3原料按比例分别混合后,加入二甲基乙醇胺调节pH至8.0-8.4后细磨得水溶性涂料。实施例4、实施例5将水溶性丙烯酸树脂、色浆、乙二醇单丁醚、DEUCHEM Levaslip455、德谦WT105A、华科981、蒸馏水按比例混合后,加入二甲基乙醇胺调节pH至8.0-8.4后再加入甲醚化氨基树脂交联后,细磨得水溶性涂料。将实施例制得的水溶性涂料在汽车油箱上喷涂后依照QC/T484-1999方法测定数据如表4:
表4 漆膜性能
由表4可以看出,本发明所得水溶性涂料可以较好的满足汽车油箱用涂料的要求,尤其是实施例4、实施例5,当用甲醚化氨基树脂交联得到成膜树脂时,其漆膜硬度有着明显的提升,且漆膜硬度随甲醚化氨基树脂的用量增加而提高。同时由于生产及使用过程中的污染和对人体的伤害远小于溶剂型涂料。