CN110408287A - 一种水性低温氨基烤漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性低温氨基烤漆及其制备方法，所述氨基烤漆包括如下质量百分比的原料组分：环氧接枝丙烯酸树脂20‑40％，纳米硅溶胶5‑10％，丙烯酸改性酚醛树脂5‑10％，甲基醚化脲醛树脂5‑6％，消泡剂0.2‑0.4％，流平剂0.1‑0.2％，润湿剂0.2‑0.4％，有机防锈剂1‑5％，酸催化剂0.3‑0.5％，钛白粉20‑30％，中和剂0.5‑0.7％和去离子水5‑20％。本发明提供的氨基烤漆，可在60‑70℃下烘烤40分钟完全固化，使氨基烤漆的烘烤温度大幅降低，烘烤时间大幅缩短，同时，还具有优异的附着力、柔韧性、耐冲击性和耐腐性能，尤其适合千斤顶涂装使用，具有较高的实用价值。

Description

一种水性低温氨基烤漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性低温氨基烤漆及其制备方法。
背景技术
随着工业的发展，用于金属保护及装饰的工业漆市场也随之得到了快速发展。烤漆作为一种常见的工业用漆，广泛应用于机械制造、机电和五金等行业。氨基烤漆以带有羟基的丙烯酸树脂或醇酸树脂、甲基醚化脲醛树脂为主要成膜物质，其涂膜光亮、坚硬、附着力强，对金属具有很好的保护性和装饰性。
但是，现有的氨基烤漆涂装后，一般需在140-180℃的高温条件下烘烤30分钟以上才能完全固化，这给氨基烤漆的使用带来诸多问题。一方面，高温烘烤造成涂装过程中大量的能源消耗，也更容易带来生产安全隐患；另一方面，较长的烘烤时间使涂装效率低下，变相提高了涂装成本。而且，在一些涂装后不能进行高温烘烤的五金用品如千斤顶涂装中，现有的氨基烤漆应用受到了极大的限制。千斤顶的涂装一般是在千斤顶加注液压油以后进行的，且成品的千斤顶中含有塑料密封圈，液压油和密封圈的存在导致千斤顶涂装以后无法经过高温烘烤，而且客户一般要求涂装烘烤冷却以后可以对千斤顶直接进行打包包装，这就要求千斤顶的漆膜硬度至少要达到H以上。因此，研制一种可在低温下快速固化的高硬度的氨基烤漆，是目前行业的迫切需求，也是国家节能减排政策的主导方向。
发明内容
针对现有技术中水性氨基烤漆需要高温烘烤且硬度较低的问题，本发明提供一种水性低温氨基烤漆及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种水性低温氨基烤漆，包括如下质量百分比的原料组分：环氧接枝丙烯酸树脂20-40％，纳米硅溶胶5-10％，丙烯酸改性酚醛树脂5-10％，甲基醚化脲醛树脂5-6％，消泡剂0.2-0.4％，流平剂0.1-0.2％，润湿剂0.2-0.4％，有机防锈剂1-5％，酸催化剂0..3-0.5％，钛白粉20-30％，中和剂0.5-0.7％和去离子水5-20％。
相对于现有技术，本发明提供的低温氨基烤漆，引入环氧接枝丙烯酸树脂，与常规环氧改性丙烯酸树脂不同，环氧接枝丙烯酸树脂通过接枝聚合反应在丙烯酸树脂分子链上引入了大量的刚性苯环和环氧基，这些基团提供给聚合物更好的硬度和附着力，同时，还可提高涂料的固化速度；丙烯酸改性酚醛树脂的引入，可显著提高涂料的耐盐雾性；硅溶胶可通过化学键或静电作用与环氧接枝丙烯酸树脂和丙烯酸改性酚醛树脂结合起来，形成有机-无机复合乳液，实现优势互补，赋予漆膜更高的硬度；通过使环氧接枝丙烯酸树脂与甲基醚化脲醛树脂交联，形成具有三维网络的体型结构，最大限度的提高漆膜的致密度，从而提高其硬度、耐水性、耐腐蚀性和耐久性；辅助其他耐水性、耐溶剂性能良好的助剂和填料，使得制备的漆膜综合性能良好。
本发明制备的低温氨基烤漆，采取60-70℃烘烤40min即可完全干燥，干燥迅速，硬度可达2H，耐水性可达1200h，耐溶剂擦拭可达200次，耐碱性可达240h，耐盐雾性可达800h，耐候性可达800h，对各种不同金属基材均具有优异的附着力，附着力均可达0级，且VOC含量低，具有广阔的应用前景和发展潜力。
优选的，所述环氧接枝丙烯酸树脂为上海华谊精细化工有限公司的6235E。
优选的环氧接枝丙烯酸树脂，与传统的环氧改性丙烯酸树脂不同，其是将环氧树脂两端的环氧基开环，接枝上聚丙烯酸酯，主链与支链上形成碳-碳共价键，形成的聚合物稳定性更好，且乳液粒径D50≤0.1μm，对颜填料具有良好的润湿性，可提高涂料的贮存稳定性，赋予涂料更高的硬度、耐水性和耐盐雾性。
优选的，所述丙烯酸改性酚醛树脂为上海水兴实业有限公司的E730。
酚醛树脂使涂料在硬度、光泽、快干、耐水、耐酸碱方面有较好的性能，但是酚醛树脂在老化过程中会使漆膜泛黄，丙烯酸改性酚醛树脂E730通过特殊的改性工艺，采用丙烯酸对酚醛树脂进行改性，不但使制备的改性树脂具有两种树脂的优点，还解决了酚醛树脂老化漆膜变黄问题的出现，E730的加入不但可显著提高涂料的耐盐雾性，还能使漆膜光泽度更好。
优选的，所述纳米硅溶胶的粒径为12-20nm，固含量为29-31％，模数为4.9-5.1。
更优选的，所述纳米硅溶胶为广东惠尔特纳米科技有限公司的HS-1430。
优选的纳米硅溶胶可通过化学键或静电作用与环氧接枝丙烯酸树脂和丙烯酸改性酚醛树脂结合起来，能加速涂料成膜，提高涂料硬度，并大大提高涂料的耐水性、耐候性等性能。
优选的，所述甲基醚化脲醛树脂为美国湛新的CYMEL UM-15。
优选的甲基醚化脲醛树脂具有良好的低温快干性和附着力，其与环氧接枝丙烯酸树脂在烘烤条件下发生交联反应，可显著改善涂料的低温固化性能和耐候性。
优选的，所述消泡剂为毕克的BYK-024和BYK-028的混合物，所BYK-024和BYK-028的质量比为1:0.8-1.2。
优选的两种消泡剂混合使用，可以获得持久的消泡抑泡效果，且对漆膜外观和均匀性没有副作用，不会引起鱼眼、火山口等对漆膜外观有影响的现象的出现。
优选的，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物。
更优选的，所述流平剂为毕克的BYK-331。
聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物具有醚类和有机硅类两种物质的优点，具有优异的底材润湿性，优良的流动促进性，高相容性，并具有提高抗划伤能力，可防止缩孔和颜料浮色，涂料的流平和光泽均得到改善。
优选的，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。
更优选的，所述润湿剂为迪高的Tego-270。
优选的润湿剂具有良好的可重涂性，可促进涂料的流动性，具有出色的抗缩孔性能。
优选的，所述有机防锈剂为上海鹏畔贸易有限公司的CP1000。
优选的有机防锈剂的特有配方可使水性涂层具有更好的耐水性、更佳的抗氧性能，因此使得金属表面能够快速钝化，不易产生瞬间腐蚀，既可以阻止闪锈的生成，同时可以作为长效耐腐蚀助剂。
优选的，所述酸催化剂为二壬基萘二磺酸。
更优选的，所述酸催化剂为美国金氏的NACURE X49-110。
催化剂的化学结构以及用量对涂层的致密性、耐腐蚀性、柔韧性等性能均有很大影响。部分甲基醚化脲醛树脂作为交联剂和优选的酸催化剂配合作用，与环氧接枝丙烯酸树脂和丙烯酸改性酚醛树脂进行交联反应，可降低涂料的干燥温度和干燥时间，并且使涂料具备高硬度、高耐候性、高耐腐蚀性等优点。
可选的，所述钛白粉为金红石型钛白粉，如龙蟒R996。
优选的，所述中和剂为N,N-二甲基乙醇胺。
本发明还提供了上述水性低温氨基烤漆的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
按照上述水性低温氨基烤漆的设计配比称取各组分，将称取的环氧接枝丙烯酸树脂、纳米硅溶胶、丙烯酸改性酚醛树脂、甲基醚化脲醛树脂、消泡剂、流平剂、润湿剂、有机防锈剂、酸催化剂、钛白粉、中和剂和去离子水，搅拌均匀，研磨至细度≤15μm，过滤，得所述水性低温氨基烤漆。
上述制备方法操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产，制备的水性低温氨基烤漆涂料具有高硬度、高耐腐蚀性和低温快速固化等性能，尤其适用于不能高温烘烤的五金用品的涂装，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种水性低温氨基烤漆，包括如下质量百分比的原料组分：环氧接枝丙烯酸树脂20％，纳米硅溶胶10％，丙烯酸改性酚醛树脂9％，甲基醚化脲醛树脂5％，消泡剂0.2％，流平剂0.2％，润湿剂0.4％，有机防锈剂5％，酸催化剂0.3％，钛白粉30％，中和剂0.5％和去离子水19.4％。
所述环氧接枝丙烯酸树脂为上海华谊精细化工有限公司的6235E；所述纳米硅溶胶为广东惠尔特纳米科技有限公司的HS-1430；所述丙烯酸改性酚醛树脂为上海水兴实业有限公司的E730；所述甲基醚化脲醛树脂为美国湛新的CYMEL UM-15；所述消泡剂为毕克的BYK-024和BYK-028的混合物，所BYK-024和BYK-028的质量比为1:0.8；所述流平剂为毕克的BYK-331；所述润湿剂为迪高的Tego-270；所述有机防锈剂为上海鹏畔贸易有限公司的CP1000；所述酸催化剂为美国金氏的NACURE X49-110；所述钛白粉为龙蟒R996；所述中和剂为N,N-二甲基乙醇胺。
上述水性低温氨基烤漆的制备步骤如下：
按照上述水性低温氨基烤漆的设计配比称取各组分，将称取的环氧接枝丙烯酸树脂、纳米硅溶胶、丙烯酸改性酚醛树脂、甲基醚化脲醛树脂、消泡剂、流平剂、润湿剂、有机防锈剂、酸催化剂、钛白粉、中和剂和去离子水，搅拌均匀，研磨至细度≤15μm，过滤，得所述水性低温氨基烤漆。
实施例2
本发明实施例提供一种水性低温氨基烤漆，包括如下质量百分比的原料组分：环氧接枝丙烯酸树脂33.2％，纳米硅溶胶5％，丙烯酸改性酚醛树脂10％，甲基醚化脲醛树脂6％，消泡剂0.3％，流平剂0.1％，润湿剂0.3％，有机防锈剂4％，酸催化剂0.5％，钛白粉20％，中和剂0.6％和去离子水20％。
上述各组分的牌号与实施例1相同，不同的是：所述消泡剂为毕克的BYK-024和BYK-028的混合物，所BYK-024和BYK-028的质量比为1:1。
上述水性低温氨基烤漆的制备步骤与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例3
本发明实施例提供一种水性低温氨基烤漆，包括如下质量百分比的原料组分：环氧接枝丙烯酸树脂40％，纳米硅溶胶8％，丙烯酸改性酚醛树脂5％，甲基醚化脲醛树脂5.5％，消泡剂0.2％，流平剂0.2％，润湿剂0.2％，有机防锈剂1％，酸催化剂0.4％，钛白粉30％，中和剂0.7％和去离子水8.8％。
上述各组分的牌号与实施例1相同，不同的是：所述消泡剂为毕克的BYK-024和BYK-028的混合物，所BYK-024和BYK-028的质量比为1:1.2。
上述水性低温氨基烤漆的制备步骤与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例4
本发明实施例提供一种水性低温氨基烤漆，包括如下质量百分比的原料组分：环氧接枝丙烯酸树脂38％，纳米硅溶胶9％，丙烯酸改性酚醛树脂8％，甲基醚化脲醛树脂5.5％，消泡剂0.4％，流平剂0.1％，润湿剂0.3％，有机防锈剂3.7％，酸催化剂0.5％，钛白粉29％，中和剂0.5％和去离子水5％。
上述各组分的牌号与实施例1相同。上述水性低温氨基烤漆的制备步骤与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例1
本对比例提供一种氨基烤漆，氨基烤漆的各原料组分以及制备方法均与实施例4相同，不同的是将实施例4中的环氧接枝丙烯酸树脂替换为酯化共聚改性法制备的环氧改性丙烯酸树脂，如安徽正行涂装新材料有限公司的环氧改性丙烯酸树脂DC-106。
对比例2
本对比例提供一种氨基烤漆，氨基烤漆的各原料组分以及制备方法均与实施例4相同，不同的是将实施例4中的甲基醚化脲醛树脂替换为上海南大树脂厂的丁基化三聚氰胺树脂682。
对以上实施例4和对比例1-2制备的氨基烤漆进行性能测试，结果见表1。
表1
实施例1-3制备得到的氨基烤漆均可达到实施例4中氨基烤漆基本相当的性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性低温氨基烤漆，其特征在于，包括如下质量百分比的原料组分：环氧接枝丙烯酸树脂20-40％，纳米硅溶胶5-10％，丙烯酸改性酚醛树脂5-10％，甲基醚化脲醛树脂5-6％，消泡剂0.2-0.4％，流平剂0.1-0.2％，润湿剂0.2-0.4％，有机防锈剂1-5％，酸催化剂0..3-0.5％，钛白粉20-30％，中和剂0.5-0.7％和去离子水5-20％。
2.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述环氧接枝丙烯酸树脂为上海华谊精细化工有限公司的6235E。
3.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述丙烯酸改性酚醛树脂为上海水兴实业有限公司的E730。
4.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述纳米硅溶胶的粒径为12-20nm，固含量为29-31％，模数为4.9-5.1。
5.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述甲基醚化脲醛树脂为美国湛新的CYMEL UM-15。
6.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述消泡剂为毕克的BYK-024和BYK-028的混合物，所BYK-024和BYK-028的质量比为1:0.8-1.2。
7.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物。
8.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物；和/或
所述酸催化剂为二壬基萘二磺酸。
9.如权利要求1所述的水性低温氨基烤漆，其特征在于，所述中和剂为N,N-二甲基乙醇胺。
10.一种水性低温氨基烤漆的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
按照权利要求1-9任一项所述水性低温氨基烤漆的设计配比称取各组分，将称取的环氧接枝丙烯酸树脂、纳米硅溶胶、丙烯酸改性酚醛树脂、甲基醚化脲醛树脂、消泡剂、流平剂、润湿剂、有机防锈剂、酸催化剂、钛白粉、中和剂和去离子水，搅拌均匀，研磨至细度≤15μm，过滤，得所述水性低温氨基烤漆。
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CN111647175A (zh) * 2020-06-29 2020-09-11 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 一种烤漆专用水性环氧乳液及其制备方法
CN113088144A (zh) * 2021-03-05 2021-07-09 广东呈美化学材料有限公司 应用在金属上的低温固化水性氨基烤漆涂料及制备方法
CN114736568A (zh) * 2022-03-14 2022-07-12 中华制漆（深圳）有限公司 一种水性纳米二氧化硅涂料及其使用方法

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