CN110894394A

CN110894394A - 一种水性聚酯氨基烤漆涂料及其制备方法和应用

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Publication number: CN110894394A
Application number: CN201911098525.2A
Authority: CN
Inventors: 杨志华; 周贤辉; 罗全中
Original assignee: Wuxi Huadong Xindun Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Huadong Xindun Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2020-03-20

Abstract

本发明涉及一种水性聚酯氨基烤漆涂料及其制备方法和应用，包括以下重量份数的组分：水性饱和聚酯树脂30‑50份；氨基树脂6‑15份；钛白粉5‑15份；沉淀硫酸钡5‑10份；成膜剂5‑7份；润湿分散剂0.2‑0.5份；流平剂0.2‑0.5份；增稠剂0.2‑0.5份；中和剂2‑3份；去离子水5‑10份；消泡剂0.3‑0.67份。本发明公开了一种水性聚酯氨基烤漆涂料及其制备方法，水性聚酯树脂制备的氨基烤漆膜具备优异的附着力、耐水性、耐化学品性。本发明的水性聚酯氨基烤漆涂料，可广泛应用于农用车、家电、五金配件等行业，符合绿色环保要求，不含易燃易爆的有毒有害的溶剂，施工简单，效率高，可替代溶剂型氨基烤漆涂料，具有良好的应用前景。

Description

一种水性聚酯氨基烤漆涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种水性聚酯氨基烤漆涂料及其制备方法和应用。

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发展与壮大。烤漆作为一种常见的工业用漆，广泛应用于农用车、家电、五金配件等行业，也是涂料产品中的一大类，在涂料中占有重要地位。涂膜丰满度好、硬度高、附着力强，对金属具有很好的保护性和装饰性。

目前国内市场还是油性烤漆为主，60年代初期氨基漆批量生产，当时主要以豆油改性醇酸树脂搭配丁醇醚化三聚氰胺树脂为主要成膜物的烤漆，烘烤时间较长；几十年来，氨基烤漆的产量品种和质量得到飞速的发展。为满足轻工业市场不同的要求，从底漆、中涂、表面罩光清漆等形成系列产品。其中表面清漆又有无光、半光和高光泽之分，满足对漆膜不同附着力、冲击、硬度、耐磨性和三防性能(防湿热、防盐雾和防霉)等的物理性能的要求和特种用途的需要。但是随着各国对环保要求的日趋严格，人们对传统涂料中有机挥发物(VOC)的含量越来越关注。目前，我国政府提出了保护环境，实施可持续发展战略，改善生态环境、节约资源的政策。因此，涂料的水性化是实现节约资源、减少污染、减轻对工人的身体危害和落实国家产业政策的有效和现实的途径。虽然今年来水性烤漆产品占领了很少一部分市场，但是水性产品在某些性能仍达不到要求，尤其是耐高温性能，因此水性烤漆代替溶剂型烤漆还需进一步努力。

发明内容

为了解决上述缺陷，本发明提供了一种具有更好的耐高温性能、低VOC含量、硬度高、附着力好的水性聚酯氨基烤漆涂料及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：本发明的水性聚酯氨基烤漆，其原料组分和组分的重量份数为：水性饱和聚酯树脂30-50份；氨基树脂6-15份；钛白粉5-15份；沉淀硫酸钡5-10份；成膜剂5-7份；润湿分散剂0.2-0.5份；流平剂0.2-0.5份；增稠剂0.2-0.5份；中和剂2-3份；去离子水5-10份；消泡剂0.3-0.67份。

优选的，所述水性饱和聚酯树脂为有机硅改性聚酯树脂(常州华科W825-70)或丙烯酸改性聚酯树脂的一种或两种。

优选的，所述氨基树脂(水性氨基树脂)为聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂(江苏三木5747)、聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂(江苏三木5717)。

优选的，所述钛白粉为金红石钛白粉(东佳R-2377)。

优选的，所述沉淀硫酸钡(作为填料)源自淄博谊昌明颜料公司。

优选的，所述成膜剂选用丙二醇(医药级，美国陶氏DOW)、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、异丙醇的一种或几种。

所述润湿分散剂为德国明凌的EDAPLAN 490高分子共聚物水溶液，是一个不含VOC的水性润湿分散剂，在水性聚酯氨基烤漆体系中具有优异的降粘及稳定色浆的效果，可有效提高光泽、色强度、遮盖力，并防止浮色发花的缺陷。润湿分散剂还可以为米科思Mixsperse830、TEGO760W的一种或几种。

所述流平剂(水性流平剂)为有机硅改性得到的聚醚硅氧烷(德国迪高公司TEGO-450)、聚丙烯酸酯类的一种或两种。

所述消泡剂为有机硅消泡剂(德国BYK公司BYK-024)或改性矿物油中的一种或两种，例如BYK-024、BYK-028、TEGO-902W。

所述增稠剂(水性增稠剂)为聚氨酯缔合型增稠剂或碱溶胀丙烯酸类增稠剂的一种或两种，例如可以为一种聚氨酯非离子缔合型增稠剂(广州冠志化工OS-612)。增稠剂还可以是海明斯105A、高泰XS-71。

所述中和剂(即pH调节剂)为N,N-二甲基乙醇胺DMEA(海明斯德谦)、三乙醇胺、氨水中的一种或几种，具体为海明斯DMEA、海明斯MA-95、陶氏AMP-95的一种或几种。

所述去离子水为自制或购买。

本发明还提供一种水性聚酯氨基烤漆涂料的制备方法，包括如下步骤：

1)磨浆步骤：

按重量份数为去离子水5～10份:润湿分散剂0.2～0.5份:消泡剂0.2～0.4份:钛白粉5～15份:沉淀硫酸钡5～10份，选取去离子水、润湿分散剂、消泡剂、钛白粉、沉淀硫酸钡备用；钛白粉为涂料提供遮盖力，沉淀硫酸钡在涂料中是作为体质颜料应用于涂料中，对提高涂漠的厚度，耐磨性，耐水性，耐热性，表面硬度，耐冲击性等起着很重要的作用。润湿分散剂作为颜料润湿分散效果，消泡剂用于将制浆过程中产生的泡沫消除掉。

在干燥清洁的拉缸中投入去离子水和润湿分散剂，启动搅拌机，调节搅拌机转速为300～500r/min，搅拌3～5min，待搅拌均匀后，依次加入消泡剂、钛白粉、沉淀硫酸钡，形成混合液A，此时调整搅拌机转速至800r/min，搅拌15～25min后，待混合液A搅拌均匀后，倒入纳米砂磨机中打浆，打浆转速起始为1000r/min然后逐步调升至2000r/min，转速上升速率为100-200r/min，浆料温度控制在40～60℃，研磨(即打浆)30-60min后进行循环研磨制得研磨浆料，研磨浆料细度控制在15-20μm；循环研磨是指打浆研磨30-60min后，继续在2000r/min转速下打浆研磨若干个30-60min直至细度符合要求；

步骤1)中，因为研磨阶段没有树脂，所以避免了温度不稳定所造成的破乳现象；

2)制备水性树脂色漆基料步骤：

按重量份数称取水性饱和聚酯树脂30-50份；氨基树脂6-15份；成膜剂5-7份；备用；

在干燥清洁的拉缸中投入水性饱和聚酯树脂、氨基树脂启动搅拌机，将转速设置为300～500r/min，搅拌5～10min，再加入成膜剂形成混合溶液B，混合溶液B即水性树脂色漆基料，搅拌均匀后备用；

3)调漆步骤：

按重量份数将步骤1)制得的所有研磨浆料(总重量15.4～36份)、步骤2)制得的所有水性树脂色漆基料(总重量41～72份)、流平剂0.2-0.5份、增稠剂0.2-0.5份、中和剂2-3份、消泡剂0.1-0.27份，备用；以上份数指重量份数；

具体过程为：将步骤1)制得的浆料研磨投入清洁拉缸中，转速设置为300～500r/min搅拌过程中依次加入步骤2)制得的水性树脂色漆基料，再加入流平剂、增稠剂、中和剂、消泡剂，搅拌20～30min，待搅拌均匀后，得到混合粘稠白色液体涂料C；

4)过筛：

将步骤3)得到的混合粘稠白色液体涂料C利用80～120目的筛网过滤，得到水性聚酯氨基烤漆涂料(通过筛网的液体涂料即水性聚酯氨基烤漆涂料)；

5)制备水性聚酯氨基烤漆涂料：

按照重量份数，将100份水性聚酯氨基烤漆涂料：5～10份去离子水混合搅拌均匀，即得到用于涂装的水性聚酯氨基烤漆涂料；

其中步骤1)的消泡剂的用量是步骤3)的消泡剂用量的1.5-2倍。

其中消泡剂分两次加入，其中大部分消泡剂加入研磨料中，小部分消泡剂在调漆时，或在调漆完成后加入，此方法对生产有益,一、是研磨阶段，即在原料进行调整分散过程中加入，这样在高速研磨状态下避免泡沫产生，起到抑泡、消泡作用。二、调漆阶段加入是为了避免调漆搅拌过程中出现泡沫这时的消泡剂主要起抑泡和消泡的作用，它还会抑制施工阶段泡沫的产生。

本发明还提供前述的水性聚酯氨基烤漆涂料作为金属保护涂层的用途或前述的制备方法在金属保护涂层制备中的用途。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：本发明公开了一种水性聚酯氨基烤漆涂料及其制备方法，水性聚酯树脂制备的氨基烤漆膜具备优异的附着力、耐水性、耐化学品性。本发明的水性聚酯氨基烤漆涂料，可广泛应用于农用车、家电、五金配件等行业，符合绿色环保要求，不含易燃易爆的有毒有害的溶剂，施工简单，效率高，生产工艺简单，使用环保，储存运输安全，可替代溶剂型氨基烤漆涂料，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

1)磨浆步骤：由以下质量的组份制备得到研磨浆料：去离子水10g、润湿分散剂0.5g、消泡剂0.3g、钛白粉15g、沉淀硫酸钡10g，组分配比和制备步骤如表1所示；其中钛白粉为金红石钛白粉(东佳R-2377)，沉淀硫酸钡(作为填料)源自淄博谊昌明颜料公司。消泡剂为有机硅消泡剂(德国BYK公司BYK-024)。润湿分散剂为德国明凌的EDAPLAN 490高分子共聚物水溶液。

表1磨浆步骤组分配比和过程

2)水性树脂色漆基料步骤：由以下重量的组份制备得到水性树脂色漆基料：水性聚酯树脂45g、氨基树脂9g、成膜剂7g，组分配比和制备步骤如表2所示。水性饱和聚酯树脂为有机硅改性聚酯树脂(常州华科W825-70)。所述氨基树脂(水性氨基树脂)为聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂(江苏三木5747)。所述成膜剂选用丙二醇(医药级，美国陶氏DOW)。

表2水性树脂色漆基料步骤中组分配比及制备过程

3)调漆步骤：将步骤1)制得的水性浆料(即研磨浆料)35.8g、步骤2)制得的水性树脂色漆基料61g、流平剂0.5g、增稠剂0.5g、中和剂2g、消泡剂0.2g混合，其组分配比及制备过程如表3所示；所述消泡剂为有机硅消泡剂(德国BYK公司BYK-024)。所述增稠剂为一种聚氨酯非离子缔合型增稠剂(广州冠志化工OS-612)。所述中和剂(即pH调节剂)为N,N-二甲基乙醇胺DMEA(海明斯德谦)。所述流平剂为有机硅改性聚醚硅氧烷(德国迪高公司TEGO-450)。

表3调漆步骤组分配比及制备过程

4)将步骤3)得到的混合粘稠白色液体涂料C利用80～120目的筛网过滤，得到水性聚酯氨基烤漆涂料；

5)制备水性聚酯氨基烤漆涂料：

按照重量份数，将100份水性聚酯氨基烤漆涂料：8份去离子水混合搅拌均匀，即得到用于涂装的水性聚酯氨基烤漆涂料，进行检测得到表4中序列1-6的实验结果；在150～180℃下烘烤30-40min冷却后成膜(成膜厚度为25um)，进行检测，得到序列7-15的检测结果。

为了进一步考察耐高温效果，在上述的成膜基础上做重涂实验，在成膜上再涂布同样多的水性聚酯氨基烤漆涂料并在150～180℃下烘烤30-40min，对二次涂布烘烤后的烤漆膜检测其附着力，结果仍然为0级。继续进行第三次涂布烘烤，烘烤后的烤漆膜检测其附着力，结果仍然为0级，证明本发明的水性聚酯氨基烤漆的耐高温性能优异。

所制备涂料的主要性能经检测，如表4所示：

表4实施例1所制备涂料的主要性能

本发明是采用水性饱和聚酯树脂，公开了一种制备方法及水性聚酯氨基烤漆涂料的应用，其原料组份比为：水性饱和聚酯树脂30-50份；氨基树脂6-15份；钛白粉5-15份；沉淀硫酸钡5-10份；成膜剂5-7份；润湿分散剂0.2-0.5份；流平剂0.2-0.5份；增稠剂0.2-0.5份；中和剂2-3份；去离子水5-10份；消泡剂0.3-0.67份；本产品以水作溶剂，与现有溶剂型烘烤涂料产品相比，属于可持续发展的绿色环保产品，既保证了产品的性能稳定；也为施工单位节省成本，减少涂料对环境的污染和施工人员的身体危害，具有不燃、不爆等特点；本技术引入强极性组分和相应助剂使产品适合硅酸盐类基材的涂装漆膜性能要求，具有硬度高、附着力好，优异的耐水性、耐酸碱等性能，还有美观装饰效果，可完全取代有机溶剂型烤漆。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：水性饱和聚酯树脂30-50份；氨基树脂6-15份；钛白粉5-15份；沉淀硫酸钡5-10份；成膜剂5-7份；润湿分散剂0.2-0.5份；流平剂0.2-0.5份；增稠剂0.2-0.5份；中和剂2-3份；去离子水5-10份；消泡剂0.3-0.67份。

2.根据权利要求1所述的一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，所述水性饱和聚酯树脂为有机硅改性聚酯树脂或丙烯酸改性聚酯树脂的一种或两种。

3.根据权利要求2所述的一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，所述氨基树脂为聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂、聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂中的一种或两种。

4.根据权利要求3所述的一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，所述成膜剂为丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、异丙醇的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或改性矿物油中的一种或两种。

6.根据权利要求5所述的一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，所述流平剂为聚醚硅氧烷或聚丙烯酸酯类的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，所述增稠剂为聚氨酯缔合型或碱溶胀丙烯酸类增稠剂的一种或两种。

8.根据权利要求7所述的一种水性聚酯氨基烤漆涂料，其特征在于，所述中和剂为N,N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氨水中的一种或几种；所述钛白粉为金红石钛白粉。

9.权利要求1-8任意一项所述的水性聚酯氨基烤漆涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）磨浆：

将去离子水和润湿分散剂混合，在300～500r/min的转速下搅拌3～5min，依次加入消泡剂、钛白粉、沉淀硫酸钡以形成混合液A，混合液A在800r/min的转速下搅拌15～25min后，倒入纳米砂磨机中打浆；打浆过程中，打浆转速起始为1000r/min且逐步调升至2000r/min，转速上升速率为100-200r/min，浆料温度控制在40～60℃，打浆30-60min后进行循环研磨制得研磨浆料，直至研磨浆料细度为15-20μm；

2）制备水性树脂色漆基料：

将水性饱和聚酯树脂、氨基树脂混合，在300～500r/min转速下搅拌5～10min，再加入成膜剂形成混合溶液B，混合溶液B即水性树脂色漆基料，搅拌均匀后备用；

3）调漆：

向步骤1）中制得的研磨浆料中加入步骤2）制得的水性树脂色漆基料以及流平剂、增稠剂、中和剂、消泡剂，在300～500r/min的转速下搅拌20～30min，待搅拌均匀后，得到混合粘稠白色液体涂料C；

4）过筛：

将步骤3）得到的混合粘稠白色液体涂料C利用80~120目的筛网过滤，得到水性聚酯氨基烤漆涂料；

5）制备水性聚酯氨基烤漆涂料：

其中步骤1）的消泡剂的用量是步骤3）的消泡剂用量的1.5-2倍。

10.权利要求1-8任意一项所述的水性聚酯氨基烤漆涂料作为金属保护涂层的用途或权利要求9所述的制备方法在金属保护涂层制备中的用途。