CN108384364B - 双组份水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料领域，且特别涉及一种双组份水性涂料及其制备方法。一种双组份水性涂料，其由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为3‑6:1。以重量份计，A组分包含10‑50份丙烯酸类化合物乳液、5‑50份水性环氧树脂类化合物以及2‑15份复合防锈颜料。通过丙烯酸类化合物乳液和水性环氧树脂类化合物进行合理复配，充分发挥两者之间的协同作用，可有效解决水性丙烯酸类化合物乳液耐盐雾性能差问题，同时保持了丙烯酸类化合物乳液优异耐候性能，具有底面合一的功效。同时，通过使用复合防锈颜料能够有效提升涂膜耐盐雾性能，同时该复合防锈颜料不含重金属离子(Cr和Cd)，符合欧盟RoHS标准。

Description

双组份水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，且特别涉及一种双组份水性涂料及其制备方法。

背景技术

柴油机涂装涉及的基材众多，有金属件、上过涂层铸铁件、氧化处理过的铝合金盖体等，因此对涂料要求较高，需保证在所有基材上附着力优异，同时由于其要求使用周期长，需具有一定耐盐雾性及耐候性能。目前溶剂型体系主要为双组份丙烯酸聚氨酯涂料，可达到柴油机涂装工艺及性能要求，但是随着国家环保法规日益严苛，行业要求“油转水”，改用环保型水性涂料。而水性涂料是以水代替有机溶剂，可以在很大程度上减少涂料行业有机溶剂的使用，并具有低能耗、低排放等优点，已成为涂料环保化发展方向。

柴油机涂装性能要求盐雾(360h)和耐候性能(600h)兼顾，工艺需与溶剂型体系一致，要求只能做一次涂装，而现有双组份水性丙烯酸聚氨酯体系，盐雾性能较差，双组份水性环氧体系，耐候性又达不到要求。为此，需开发一种可满足柴油机涂装工艺要求、同时具有优异的耐盐雾及耐候性能的水性底面合一涂料，以满足柴油机行业“油转水”需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组份水性涂料，该涂料既具有优异的防腐蚀性能又具有优异耐候性能。

本发明的另一目的在于提供一种双组份水性涂料的制备方法，该方法操作简单，且能够确保制备得到的双组份水性涂料的质量。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种双组份水性涂料，其由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为3-6:1；

其中，以重量份计，A组分包含10-50份丙烯酸类化合物乳液、5-50份水性环氧树脂类化合物以及2-15份复合防锈颜料；

优选，丙烯酸类化合物乳液为羟基丙烯酸酯乳液；

优选，水性环氧树脂类化合物为改性水性环氧树脂，分子量为2000～10000g/mol。

本发明提出一种双组份水性涂料的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸类化合物乳液、水性环氧树脂类化合物以及复合防锈颜料混合后再与B组分混合。

本发明的有益效果是：本发明的双组份水性涂料通过将丙烯酸类化合物乳液和水性环氧树脂类化合物进行合理复配，充分发挥两者之间的协同作用，可有效解决水性丙烯酸类化合物乳液耐盐雾性能差问题，同时保持了丙烯酸类化合物乳液优异耐候性能，具有底面合一的功效。同时，通过使用复合防锈颜料能够有效提升涂膜耐盐雾性能，同时该复合防锈颜料不含重金属离子(Cr和Cd)，符合欧盟RoHS标准。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面对本发明实施例的双组份水性涂料及其制备方法具体说明。

一种双组份水性涂料，其可用于柴油机，其由A组分和B组分组成，A组分与B组分的重量比为3-6:1，通过A、B两组分的协同作用能够使得该双组分水性涂料同时具有良好的耐候和耐腐蚀性能。

具体地，以重量份计，A组分包含10-50份丙烯酸类化合物乳液、5-50份水性环氧树脂类化合物以及2-15份复合防锈颜料。或者A组分包含15-30份丙烯酸类化合物乳液、10-45份水性环氧树脂类化合物以及5-12份复合防锈颜料。优选，A组分包含20-25份丙烯酸类化合物乳液、20-30份水性环氧树脂类化合物以及7-10份复合防锈颜料。

在A组分中通过将丙烯酸类化合物乳液和水性环氧树脂类化合物进行合理复配，充分发挥两者之间的协同作用，可有效解决水性丙烯酸类化合物乳液耐盐雾性能差问题，同时保持了丙烯酸类化合物乳液优异耐候性能，具有底面合一的功效，该方案制备的涂膜中性盐雾性能可达到360h，人工老化性能达到600h，完全满足柴油机行业需求。同时，通过使用复合防锈颜料能够有效提升涂膜耐盐雾性能，同时该复合防锈颜料不含重金属离子(Cr和Cd)，符合欧盟RoHS标准。

进一步地，丙烯酸类化合物乳液为羟基丙烯酸酯乳液，且羟基丙烯酸酯乳液中羟基含量为1.2-2.0％。

水性环氧树脂类化合物为改性水性环氧树脂，分子量为2000～10000g/mol。采用上述原料能够保证二者之间具有更良好的协同作用，继而保证双组份水性涂料具有更好的耐候性能和耐腐蚀性能。

进一步地，复合防锈颜料包括长效防锈的长效防锈剂和短效防锈的短效防锈剂；

优选，长效防锈剂包括离子交换型防锈颜料；

优选，短效防锈剂包括磷酸类化合物、硼酸类化合物、铬黄类化合物以及铁类化合物，

更优选磷酸类化合物包括磷酸锌类化合物和磷酸铝类化合物，更优选，磷酸锌类化合物包括磷酸锌、三聚磷酸锌以及改性磷酸锌，磷酸铝类化合物包括三聚磷酸铝；

进一步优选，硼酸类化合物包括硼酸锌；

更优选，铬黄类化合物包括锌铬黄和锶铬黄。

通过短效防锈剂和长效防锈剂相互协同作用能够进一步提升涂料的耐盐雾性能，同时，使用的短效防锈剂和长效防锈剂不含重金属离子，保证涂料的安全性能。

进一步地，以重量份计，A组分还包括5-25份着色颜料、5-20份填料、0.2-2份分散剂、0.1-0.5份消泡剂、0.1-0.5份湿润剂、0.5-2份流变助剂、0.1-0.5份防闪锈助剂以及3-5份成膜助剂，优选，A组分还包括10-20份着色颜料、10-18份填料、0.5-1.5份分散剂、0.2-0.4份消泡剂、0.15-0.4份湿润剂、1-1.5份流变助剂、0.2-0.4份防闪锈助剂以及3.5-4.5份成膜助剂。

通过上述物质、丙烯酸类化合物乳液、水性环氧树脂类化合物以及复合防锈颜料能够改善双组份水性涂料具有良好的分散性能，保色性能等涂料的基本性能，同时由于水性环氧树脂类化合物本身具有良好的分散性能，能够有效减少分散剂的使用量，进一步提升双组份水性涂料的综合性能。

进一步地，着色颜料优选为钛白、酞青蓝、铁黄、铁红或紫红中一种或至少两种以上的组合。

进一步地，填料优选为沉淀硫酸钡、滑石粉、高岭土、碳酸钙或二氧化硅中一种或两种以上的组合。

进一步地，分散剂为含羧酸盐的聚丙烯酸酯型化合物、含聚醚链段改性的非离子型化合物或含羧酸盐和聚醚链的非离子型化合物中一种或至少两种以上组合。

进一步地，消泡剂为有机硅类(例如二甲基硅油等)、矿物油类物质(例如白油、液体石蜡等)中一种或两种组合。

进一步地，湿润剂为有机硅、改性有机硅中一种或两种以上组合。

进一步地，流变助剂为聚氨酯类化合物(例如聚氨酯等)、碱溶胀型(例如聚丙烯酸酯类)、气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或两种以上组合。

进一步地，防闪锈剂为亚硝酸钠、有机胺或有机螯合物中的至少一种或两种以上组合。

进一步地，成膜助剂为醇酯类化合物(例如十二碳醇酯)、乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚中一种或两种以上组合。

进一步地，本发明实施例中A组分还包括5-15份去离子水，去离子水可以作为溶剂，利于各个物质混合均匀。

进一步地，B组分包括70-90份固化剂和10-30份助溶剂，

优选，固化剂包括水性聚氨酯固化剂，更优选包括阴离子型水性聚氨酯固化剂和非离子型水性聚氨酯固化剂中的至少一种；

优选，助溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯为氨酯级溶剂。

使用丙二醇甲醚醋酸酯能够良好的溶解水性聚氨酯固化剂，有效提升双组份水性涂料的强度。同时，通过丙二醇甲醚醋酸酯和水性聚氨酯固化剂相互作用能够有效改善丙烯酸类化合物乳液的性能，且提升双组份水性涂料的耐水性能。

本发明实施例还提供一种双组份水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备A组分；

首先，将水性环氧树脂类化合物、分散剂、消泡剂和部分去离子混合搅拌均匀，具体是在转速为500-1000转/分钟的转速下分散8-12分钟，而后再依次与着色颜料、复合防锈颜料以及填料在转速为800-1200转/分钟的条件下分散8-12分钟制成混合浆料。

优先将上述几种物质混合，是因为需要对上述物质的粒度进行控制，因此上述物质先混合能够便于统一将上述物质进行统一的研磨，并同时控制上述物质的粒度。

对混合浆料进行研磨，且研磨至25-35微米。

将研磨后混合浆料与丙烯酸类化合物乳液、成膜助剂、流变助剂、防闪锈助剂、湿润剂以及剩余的去离子水混合搅拌均匀，搅拌时间为10-15分钟，搅拌完成后通过80-200目筛，即得A组分。

S2、制备B组分；

助溶剂除水，取助溶剂用量的1.5-2.5％的无水硫酸钠与助溶剂混合，去除助溶剂中的水分，便于提升固化剂组分贮存稳定性。具体地，将无水硫酸钠用滤纸包裹后放入助溶剂中，放置20-26小时，便于去除助溶剂中的水分，同时防止无水硫酸钠污染助溶剂，也便于后期除去无水硫酸钠。

而后将除水后的助溶剂与固化剂在转速为500-1000转/分钟的条件下分散8-12分钟混合均匀，即得B组分。

S3、制备双组份水性涂料；

将上述分别制备得到的A组分和B组分按照比例进行混合，并搅拌均匀即得双组份水性涂料。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种双组份水性涂料，双组份水性涂料其由A组分和B组分组成，A组分与所述B组分的重量比为5:1。

其中，A组分包括35Kg羟基丙烯酸酯乳液，15Kg水性环氧树脂、12Kg复合防锈颜料、11Kg着色颜料、10Kg沉淀硫酸钡、0.8Kg含羧酸盐的聚丙烯酸酯型化合物、0.3Kg二甲基硅油、0.2Kg有机硅、1.5Kg有机膨润土、0.2Kg亚硝酸钠、4Kg十二碳醇酯以及10Kg去离子水。

其中，12Kg复合防锈颜料包括8Kg改性磷酸锌、4Kg离子交换型防锈颜料；11Kg着色颜料包括8Kg铁黄和3Kg钛白，羟基丙烯酸酯乳液中羟基含量为1.2-2.0％。

而B组分则包括80Kg阴离子型水性聚氨酯固化剂和20Kg丙二醇甲醚醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯为氨酯级溶剂。

本实施例还提供一种双组份水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备A组分；

将水性环氧树脂类化合物、分散剂、消泡剂和部分去离子混合搅拌均匀，具体是在转速为1000转/分钟的转速下分散10分钟，而后再依次与着色颜料、复合防锈颜料以及填料在转速为10转/分钟的条件下分散10分钟制成混合浆料。

对混合浆料进行研磨，且研磨至30微米。

将研磨后混合浆料与丙烯酸类化合物乳液、成膜助剂、流变助剂、防闪锈助剂、湿润剂以及剩余的去离子水混合搅拌均匀，搅拌时间为15分钟，搅拌完成后通过100目筛，即得A组分。

S2、制备B组分；

将无水硫酸钠用滤纸包裹后放入丙二醇甲醚醋酸酯中，放置24小时，无水硫酸钠的用量为丙二醇甲醚醋酸酯用量的1.5％，而后将无水硫酸钠取出。而后将丙二醇甲醚醋酸酯与阴离子型水性聚氨酯固化剂在转速为500转/分钟的条件下分散8分钟混合均匀，即得B组分。

S3、制备双组份水性涂料；

将上述分别制备得到的A组分和B组分按照比例进行混合，并搅拌均匀即得双组份水性涂料。

实施例2-5

实施例2-5的双组份水性涂料与实施例1的双组份水性涂料的基本成分的种类一致，区别各个种类的基本成分的使用量以及具体化合物不同，具体使用的化合物和用量，参见表1。

表1实施例2-5双组份水性涂料

实施例2-5还提供双组份水性涂料的制备方法，其制备方法与实施例1提供的双组份水性涂料的制备方法基本一致，区别在于混合搅拌的转速、时间等操作条件发生变化。具体参见表2。

表2实施例2-5双组份水性涂料的制备方法

对比例

对比例1-3

对比例1：采用实施例1提供的配方制备双组份水性涂料，区别在于羟基丙烯酸酯乳液50Kg，水性环氧树脂0Kg。

对比例2：采用实施例1提供的配方制备双组份水性涂料，区别在于羟基丙烯酸酯乳液0Kg，水性环氧树脂50Kg。

对比例3：采用实施例1提供的配方制备双组份水性涂料，区别在于离子交换型防锈颜料12Kg，改性磷酸锌0Kg。

对实施例1和对比例1-3进行检测，具体检测用样板要求：除耐水、耐机油、耐酸、耐碱及盐雾性能采用钢板外，其它均采用马口铁板；样板尺寸10cm×5cm，表面经除油、打磨后，分别喷涂实施例1对比例1-3的涂料，先表干20min，再于80℃烘烤30min；耐盐雾性能板要求干膜厚度为65±2μm，其它性能板干膜厚度为25±2μm；按涂料工业相关国家标准对上述样板进行相关性能的检测，检测结果列于表3。

表3检测结果

从表3中可知，实施1提供的双组份水性涂料盐雾性能极好、耐候性可以达到600h漆膜无粉化、开裂现象。而对比例1涂膜耐候性可达到实施例1水平，但是涂膜耐水性、耐机油性、耐酸碱性及盐雾性能均较差；对比例2涂膜盐雾性能、耐水、耐机油及耐酸碱可达到实施例1水平，但是涂膜耐候性较差；对比例3的耐盐雾性能也较低。通过实施例与对比例性能比较，采用复配丙烯酸酯乳液和水性环氧树脂作为成膜基料思路制备的涂料，其综合性能明显优于单一的丙烯酸酯乳液或水性环氧树脂作为成膜基料制备的涂料。同时添加复合防锈颜料能够有效提升其盐雾性能。

综上所述，本发明的双组份水性涂料通过将丙烯酸类化合物乳液和水性环氧树脂类化合物进行合理复配，充分发挥两者之间的协同作用，可有效解决水性丙烯酸类化合物乳液耐盐雾性能差问题，同时保持了丙烯酸类化合物乳液优异耐候性能，具有底面合一的功效。同时，通过使用复合防锈颜料能够有效提升涂膜耐盐雾性能，同时该复合防锈颜料不含重金属离子(Cr和Cd)，符合欧盟RoHS标准。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (12)

1.一种双组份水性涂料，其可用于柴油机，其特征在于，其由A组分和B组分组成，所述A组分与所述B组分的重量比为3-6:1；

其中，以重量份计，所述A组分的主要基料为10-50份丙烯酸类化合物乳液、5-50份水性环氧树脂类化合物以及2-15份复合防锈颜料；

所述复合防锈颜料为长效防锈的长效防锈剂和短效防锈的短效防锈剂混合形成的复合防锈剂，

所述丙烯酸类化合物乳液为羟基丙烯酸酯乳液；

所述水性环氧树脂类化合物为改性水性环氧树脂，分子量为2000～10000g/mol；

所述长效防锈剂包括离子交换型防锈颜料,所述短效防锈剂包括磷酸类化合物、硼酸类化合物、铬黄类化合物以及铁类化合物，

以重量份计，所述B组分包括70-90份固化剂和10-30份助溶剂。

2.根据权利要求1所述的双组份水性涂料，其特征在于，以重量份计，所述A组分包含15-30份所述丙烯酸类化合物乳液、10-45份所述水性环氧树脂类化合物以及5-12份所述复合防锈颜料。

3.根据权利要求2所述的双组份水性涂料，其特征在于，以重量份计，所述A组分包含20-25份所述丙烯酸类化合物乳液、20-30份所述水性环氧树脂类化合物以及7-10份所述复合防锈颜料。

4.根据权利要求1所述的双组份水性涂料，其特征在于，

所述磷酸类化合物包括磷酸锌类化合物和磷酸铝类化合物，

所述磷酸锌类化合物包括磷酸锌、三聚磷酸锌以及改性磷酸锌，所述磷酸铝类化合物包括三聚磷酸铝；

所述硼酸类化合物包括硼酸锌；

所述铬黄类化合物包括锌铬黄和锶铬黄。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的双组份水性涂料，其特征在于，所述固化剂包括水性聚氨酯固化剂，所述助溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯。

6.根据权利要求5所述的双组份水性涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯固化剂包括阴离子型水性聚氨酯固化剂和非离子型水性聚氨酯固化剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的双组份水性涂料，其特征在于，以重量份计，所述A组分还包括5-25份着色颜料、5-20份填料、0.2-2份分散剂、0.1-0.5份消泡剂、0.1-0.5份湿润剂、0.5-2份流变助剂、0.1-0.5份防闪锈助剂以及3-5份成膜助剂。

8.根据权利要求7所述的双组份水性涂料，其特征在于，以重量份计，所述A组分还包括10-20份所述着色颜料、10-18份所述填料、0.5-1.5份所述分散剂、0.2-0.4份所述消泡剂、0.15-0.4份所述湿润剂、1-1.5份所述流变助剂、0.2-0.4份所述防闪锈助剂以及3.5-4.5份所述成膜助剂。

9.权利要求1所述的双组份水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将丙烯酸类化合物乳液、水性环氧树脂类化合物以及复合防锈颜料混合后再与B组分混合。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述B组分是将去除水分后的助溶剂与固化剂混合均匀制备得到。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述A组分是将所述水性环氧树脂类化合物、分散剂、消泡剂混合后再与填料、所述复合防锈颜料以及着色颜料混合后再研磨后与所述丙烯酸类化合物乳液、成膜助剂、流变助剂、防闪锈助剂和湿润剂混合。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，研磨是将所述水性环氧树脂类化合物、所述分散剂、所述消泡剂、所述填料、所述复合防锈颜料以及所述着色颜料的混合物研磨至25-35微米。