CN112094554A - 一种水性双组分涂料及其制备方法与其在阳极铝基材涂层中的应用 - Google Patents

一种水性双组分涂料及其制备方法与其在阳极铝基材涂层中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明申请提供了一种水性双组分涂料及其制备方法与其在阳极铝基材涂层中的应用。其水性双组分涂料包括A、B组分，其中A组分的制备：将丙烯酸树脂乳液边搅拌边加入有机硅类分散剂、消光粉、有机硅类基材润湿剂及消泡剂，搅拌混合均匀，得到预混物1；将成膜助剂和去离子水混合均匀，随后加入色浆，完成调色后，边搅拌边加入聚醚聚氨酯类增稠剂与碱溶胀类增稠剂，调节溶液pH值，得到预混物2；将所得预混物1与预混物2混合，得到A组分。将油性有机硅氧烷偶联剂1与水性有机硅氧烷偶联剂2混合得到B组分。将A和B组分混合搅拌得到涂料，最后喷涂于基材上得到涂层。本发明制备得到的涂料水溶性、稳定好，且对金属基材有良好的附着力。

Description

一种水性双组分涂料及其制备方法与其在阳极铝基材涂层中 的应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其是涉及一种水性双组分涂料及其制备方法与其在阳极铝基材涂层中的应用。
背景技术
随着社会对环保的关注越来越多，涂料的环保化已经是大势所趋了。阳极氧化的金属基材是一种比较特殊的基材，具有良好的装饰件及化学品耐性。但这类基材在处理的过程中存在如色差、易碰伤等诸多缺陷，需要喷涂涂料来规避这类缺陷。我们开发的这款水性双组分哑光涂料，具有良好的缺陷遮蔽性、附着力、优异的耐水煮性且VOC极低。可以很好的满足市场的需求。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种水性双组分涂料及其制备方法与其在阳极铝基材涂层中的应用。本发明制备得到的产品对金属基材具有良好的附着力和装饰作用。
本发明的技术方案如下：
一种水性双组分涂料，所述水性双组分涂料包含A组分和B组分；
其中A组分原料组成及各组分重量份数为：
Figure BDA0002694195180000011
Figure BDA0002694195180000021
B组分原料组成及各组分重量份数为：
油性有机硅氧烷偶联剂1 70-90份
水性有机硅氧烷偶联剂2 10-30份
所述有机硅类分散剂为Disperbyk-180,Borchi Gen 0450、EFKA-4530、LubrizolSolsperse 20000或Nopco SN-Dispersant 5468中的至少一种；所述消光粉为Degussa OK607、Degussa OK 520、SILICA K-500,Grace SYLOID ED30或Grace SYLOID C 803中的至少一种；所述有机硅类消泡剂为BYK-028、BYK-093、Munzing AGITAN 100、Tego Foamex 805或Foamex 830中的至少一种。
所述成膜助剂1为醇醚类高沸点溶剂；优选的，所述成膜助剂1为丙二醇甲醚、乙二醇单丁醚、二丙酮醇或二乙二醇***中的至少一种；所述成膜助剂2为醇醚类高沸点溶剂，优选的，所述成膜助剂2为二丙二醇丁醚、三丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚或Texanol中的至少一种；所述pH调节剂为三乙醇胺、二甲基乙醇胺或AMP-95中的至少一种。
所述油性有机硅氧烷偶联剂1为GE CoatOsil 1770、Silquest A-186或SilquestA-187中的至少一种；所述有机硅氧烷偶联剂2为迈图Coatosil MP200。
所述的A组分通过以下方法制备得到：
步骤(1)：将丙烯酸树脂乳液边搅拌边加入有机硅类分散剂、消光粉、有机硅类基材润湿剂及消泡剂，搅拌混合均匀，得到预混物1；
步骤(2)：将成膜助剂1、成膜助剂2和去离子水混合均匀，随后加入色浆，完成调色后，之后边搅拌边加入聚醚聚氨酯类增稠剂与碱溶胀类增稠剂，并用pH调节剂调节溶液pH值至7.5-8.5，得到预混物2；
步骤(3)：将步骤(1)中所得预混物1与步骤(2)中所得预混物2混合，得到A组分。
步骤(1)中所述丙烯酸树脂乳液需要经过至少两个过滤器压滤,得到细度小于25um的乳液；在搅拌混合过程中保持温度为40℃以下。
所述过滤器的滤芯的孔隙尺度不大于5μm。
所述B组分中将有机硅氧烷偶联剂1在搅拌的状态下与有机硅氧烷偶联剂2混合，得到B组分。
一种水性双组分涂料在制备阳极铝基材涂层中的应用。
所述的水性双组分涂料在制备阳极铝基材涂层中的应用，所述涂层通过以下方法制备得到：
将A组分与B组分按100：5-10的比例混合后搅拌均匀，用去离子水调节粘度，施工在阳极铝基材上，在70-80℃下烘烤1-24h即完成。
本发明有益的技术效果在于：
本发明在阳极氧化铝素材上有很强的附着力，能通过85度/1h水煮测试，可遮盖住划痕等损伤。
(1)树脂及树脂处理工艺的选择：在阳极氧化上有较好的附着力，且和目前常用的硅氧烷偶联剂有极好的相容性，不会因为加入硅氧烷偶联剂而出现破乳的问题；和硅氧烷偶联剂搭配，在阳极铝素材上通过70-80℃加烤后可以承受85℃/1h小时的水煮要求。目前水性常用的、拥有较高tg点的树脂的性能通常较好，水煮外观变化也相对较小，但高tg点(玻璃化温度)的水性乳液，都在运输、存储等过程中容易产生颗粒。但在高端市场对外观的要求很高，即使少量的颗粒存在也会被视为不良，我们先将这类树脂通过两个5μm或5μm以下的滤芯压滤后，充分出去树脂体系中的颗粒，在细度≤25μm以后才能被允许使用。
(2)醇醚类高沸点溶剂(成膜助剂)的选择：成膜助剂多是高沸点的醇醚类溶剂，它们可以很好的促进树脂成膜，还有改善润湿以及控制挥发速率等作用。但很多成膜效率高的成膜助剂会导致乳液不稳定，存在破乳的风险。树脂对成膜助剂的选择性很强，不能一概而论认为哪个成膜助剂效率高、哪个成膜助剂稳定性好，我们通过实验选取两种成膜助剂混合来平衡成膜性和稳定性，且通过预先和去离子水混合然后加入体系的方式来降低破乳风险。
(3)硅氧烷偶联剂的选择：水性的环氧类硅氧烷偶联剂和乳液混溶性好，但反应速率慢，对性能改善不够明显；油性涂料使用的小分子的环氧类硅氧烷活性高、反应速度快，能够较为明显改善漆膜的性能，但对树脂选择性强，易导致破乳。故我们通过实验选用和乳液混合性较好的油性硅氧烷偶联剂，且和水性用的环氧类硅氧烷搭配，来平衡稳定性和最终漆膜的性能。
(4)做油工艺部分：本发明中树脂必须先用2个5μm或5μm以下的滤芯压滤除去树脂中的颗粒。且因为水性乳液大多树脂的稳定性不好，我们需要在整个制备过程中必须将温度控制在40℃以下，避免破乳。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
A组分：100份
B组分：10份
A组分由如下质量组分的原料组成：
水性丙烯酸乳液 57
有机硅类分散剂 0.5
消光粉 5.7
有机硅类基材润湿剂 0.6
有机硅类消泡剂 1
成膜助剂1 3
成膜助剂2 3
去离子水 8
色浆 20
聚醚聚氨酯类增稠剂 0.5
碱溶胀类增稠剂 0.5
pH调节剂 0.2
B组分由如下质量组分的原料组成：
有机硅氧烷偶联剂1 70
有机硅氧烷偶联剂2 30
按照上述比例进行涂料的制备和喷涂，具体步骤如下：
1，A组分：先将水性丙烯酸乳液通过2个5μm滤芯压滤后加入大缸中；然后在控制温度在40℃以下的前提下边搅拌边搅有机硅类的分散剂、消光粉、有机硅类的基材润湿剂及消泡剂加入体系中并高速搅拌半小时；再用小缸将两种成膜助剂和去离子水混合均匀后加入大缸中；加入色浆，完成调色后，再边搅拌边加入两种增稠剂，并用pH调节剂调节到7.5-8.5。B组分：按比例混合均匀。
2，将A组分、B组分按100：10比例混合后搅拌均匀，用去离子水稀释后，在温度为20-25℃，湿度为40-70％RH，风速为0.3-0.8m/s的条件下，喷涂到基材上，在80℃下烘烤2h，需放入80℃中加烤8h。
实施例2
A组分：100份
B组分：7.5份
A组分由如下质量组分的原料组成：
水性丙烯酸乳液 57
有机硅类分散剂 0.5
消光粉 5.7
有机硅类基材润湿剂 0.6
有机硅类消泡剂 1
成膜助剂1 3
成膜助剂2 3
去离子水 8
色浆 20
聚醚聚氨酯类增稠剂 0.5
碱溶胀类增稠剂 0.5
pH调节剂 0.2
B组分由如下质量组分的原料组成：
有机硅氧烷偶联剂1 70
有机硅氧烷偶联剂2 30
按照上述比例进行涂料的制备和喷涂，具体步骤如下：
1，A组分：先将水性丙烯酸乳液通过2个5μm滤芯压滤后加入大缸中；然后在控制温度在40℃以下的前提下边搅拌边搅有机硅类的分散剂、消光粉、有机硅类的基材润湿剂及消泡剂加入体系中并高速搅拌半小时；再用小缸将两种成膜助剂和去离子水混合均匀后加入大缸中；加入色浆，完成调色后，再边搅拌边加入两种增稠剂，并用pH调节剂调节到7.5-8.5。B组分：按比例混合均匀。2，将A组分、B组分按100：7.5比例混合后搅拌均匀，用去离子水稀释后，在温度为20-25℃，湿度为40-70％RH，风速为0.3-0.8m/s的条件下，喷涂到基材上，在80℃下烘烤2h，需放入80℃中加烤8h。
实施例3
A组分：100份
B组分：5份
A组分由如下质量组分的原料组成：
水性丙烯酸乳液 57
有机硅类分散剂 0.5
消光粉 5.7
有机硅类基材润湿剂 0.6
有机硅类消泡剂 1
成膜助剂1 3
成膜助剂2 3
去离子水 8
色浆 20
聚醚聚氨酯类增稠剂 0.5
碱溶胀类增稠剂 0.5
pH调节剂 0.2
B组分由如下质量组分的原料组成：
有机硅氧烷偶联剂1 70
有机硅氧烷偶联剂2 30
1，A组分：先将水性丙烯酸乳液通过2个5μm滤芯压滤后加入大缸中；然后在控制温度在40℃以下的前提下边搅拌边搅有机硅类的分散剂、消光粉、有机硅类的基材润湿剂及消泡剂加入体系中并高速搅拌半小时；再用小缸将两种成膜助剂和去离子水混合均匀后加入大缸中；加入色浆，完成调色后，再边搅拌边加入两种增稠剂，并用pH调节剂调节到7.5-8.5。B组分：按比例混合均匀。
2，将A组分、B组分按100：5比例混合后搅拌均匀，用去离子水稀释后，在温度为20-25℃，湿度为40-70％RH，风速为0.3-0.8m/s的条件下，喷涂到基材上，在80℃下烘烤2h，需放入80℃中加烤8h。
实施例4
A组分：100份
B组分：10份
A组分由如下质量组分的原料组成：
Figure BDA0002694195180000061
Figure BDA0002694195180000071
B组分由如下质量组分的原料组成：
有机硅氧烷偶联剂1 80
有机硅氧烷偶联剂2 20
按上述实施1中的步骤进行制备和喷涂。
实施例5
A组分：100份
B组分：10份
A组分(光油组分)
Figure BDA0002694195180000072
Figure BDA0002694195180000081
B组分
有机硅氧烷偶联剂1 90
有机硅氧烷偶联剂2 10
按上述实施1中的步骤进行制备和喷涂。
实施例6
A组分：100份
B组分10份
A组分(光油组分)
水性丙烯酸乳液 57
有机硅类分散剂 0.5
消光粉 5.7
有机硅类基材润湿剂 0.6
有机硅类消泡剂 1
成膜助剂1 3
成膜助剂2 3
去离子水 8
色浆 20
聚醚聚氨酯类增稠剂 0.5
碱溶胀类增稠剂 0.5
pH调节剂 0.2
B组分
有机硅氧烷偶联剂1 70
有机硅氧烷偶联剂2 30
按照上述比例进行涂料的制备和喷涂，具体步骤如下：
1，A组分：先将水性丙烯酸乳液通过2个5μm滤芯压滤后加入大缸中；然后在控制温度在40℃以下的前提下边搅拌边搅有机硅类的分散剂、消光粉、有机硅类的基材润湿剂及消泡剂加入体系中并高速搅拌半小时；再用小缸将两种成膜助剂和去离子水混合均匀后加入大缸中；加入色浆，完成调色后，再边搅拌边加入两种增稠剂，并用pH调节剂调节到7.5-8.5。B组分：按比例混合均匀。
2，将A组分，B组分按100：10比例混合后搅拌均匀，用去离子水稀释后，在温度为20-25℃，湿度为40-70％RH，风速为0.3-0.8m/s的条件下，喷涂到基材上，在80℃下烘烤1h。
实施例7
A组分：100份
B组分10份
A组分
水性丙烯酸乳液 57
有机硅类分散剂 0.5
消光粉 5.7
有机硅类基材润湿剂 0.6
有机硅类消泡剂 1
成膜助剂1 3
成膜助剂 3
去离子水 8
色浆 20
聚醚聚氨酯类增稠剂 0.5
碱溶胀类增稠剂 0.5
pH调节剂 0.2
B组分由如下质量组分的原料组成：
有机硅氧烷偶联剂1 70
有机硅氧烷偶联剂2 30
1，A组分：先将水性丙烯酸乳液通过2个5μm滤芯压滤后加入大缸中；然后在控制温度在40℃以下的前提下边搅拌边搅有机硅类的分散剂、消光粉、有机硅类的基材润湿剂及消泡剂加入体系中并高速搅拌半小时；再用小缸将两种成膜助剂和去离子水混合均匀后加入大缸中；加入色浆，完成调色后，再边搅拌边加入两种增稠剂，并用pH调节剂调节到7.5-8.5。B组分：按比例混合均匀。
2，将A组分，B组分按100：10比例混合后搅拌均匀，用去离子水稀释后，在温度为20-25℃，湿度为40-70％RH，风速为0.3-0.8m/s的条件下，喷涂到基材上，在80℃下烘烤24h。
实施例8
A组分：100份
B组分10份
A组分(光油组分)
水性丙烯酸乳液 57
有机硅类分散剂 0.5
消光粉 5.7
有机硅类基材润湿剂 0.6
有机硅类消泡剂 1
成膜助剂1 3
成膜助剂2 3
去离子水 8
色浆 20
聚醚聚氨酯类增稠剂 0.5
碱溶胀类增稠剂 0.5
pH调节剂 0.2
B组分由如下质量组分的原料组成：
有机硅氧烷偶联剂1 70
有机硅氧烷偶联剂2 30
按照上述比例进行涂料的制备和喷涂，具体步骤如下：
1，A组分：先将水性丙烯酸乳液后加入大缸中；然后在控制温度在40℃以下的前提下边搅拌边搅有机硅类的分散剂、消光粉、有机硅类的基材润湿剂及消泡剂加入体系中并高速搅拌半小时；再用小缸将两种成膜助剂和去离子水混合均匀后加入大缸中；加入色浆，完成调色后，再边搅拌边加入两种增稠剂，并用pH调节剂调节到7.5-8.5。B组分：按比例混合均匀。
2，将A组分，B组分按100：10比例混合后搅拌均匀，用去离子水稀释后，在温度为20-25℃，湿度为40-70％RH，风速为0.3-0.8m/s的条件下，喷涂到基材上，在80℃下烘烤2h，需放入80℃中加烤8h。
对比例1
A组分：100份
A组分(光油组分)
水性丙烯酸乳液 57
有机硅类分散剂 0.5
消光粉 5.7
有机硅类基材润湿剂 0.6
有机硅类消泡剂 1
成膜助剂1 3
成膜助剂2 3
去离子水 8
色浆 20
聚醚聚氨酯类增稠剂 0.5
碱溶胀类增稠剂 0.5
pH调节剂 0.2
按照上述比例进行涂料的制备和喷涂，具体步骤如下：
1，A组分：先将水性丙烯酸乳液通过2个5μm滤芯压滤后加入大缸中；然后在控制温度在40℃以下的前提下边搅拌边搅有机硅类的分散剂、消光粉、有机硅类的基材润湿剂及消泡剂加入体系中并高速搅拌半小时；再用小缸将两种成膜助剂和去离子水混合均匀后加入大缸中；加入色浆，完成调色后，再边搅拌边加入两种增稠剂，并用pH调节剂调节到7.5-8.5。
2，将A组分用去离子水稀释后，在温度为20-25℃，湿度为40-70％RH，风速为0.3-0.8m/s的条件下，喷涂到基材上，在80℃下烘烤2h，需放入80℃中加烤8h。
测试例：
将实施例1-8中所制备的涂料喷涂在阳极氧化铝上得到相应涂层，再将涂层80℃烘烤2h，之后按要求进行性能测试，结果如下表所示。
Figure BDA0002694195180000111
Figure BDA0002694195180000121
其中，划格测试(ASTM 3359B)的测试条件是：1mm间距；耐水煮(ASTM D870)的测试条件是：在85℃水中煮1h后以及室温放置1h测试附着力；VOC(GB/T 23986-9009方法2)的测试条件是：样品于150℃下烘烤1h测试挥发性有机化合物。

Claims (10)

1.一种水性双组分涂料，其特征在于，所述水性双组分涂料包含A组分和B组分；
其中A组分原料组成及各组分重量份数为：
Figure FDA0002694195170000011
B组分原料组成及各组分重量份数为：
油性有机硅氧烷偶联剂1 70-90份
水性有机硅氧烷偶联剂2 10-30份。
2.根据权利要求1所述的水性双组分涂料，其特征在于，所述有机硅类分散剂为Disperbyk-180,Borchi Gen 0450、EFKA-4530、Lubrizol Solsperse 20000或Nopco SN-Dispersant 5468中的至少一种；所述消光粉为Degussa OK 607、Degussa OK 520、SILICAK-500,Grace SYLOID ED30或Grace SYLOID C 803中的至少一种；所述有机硅类消泡剂为BYK-028、BYK-093、Munzing AGITAN 100、Tego Foamex 805或Foamex 830中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水性双组分涂料，其特征在于，所述成膜助剂1为醇醚类高沸点溶剂；优选的，所述成膜助剂1为丙二醇甲醚、乙二醇单丁醚、二丙酮醇或二乙二醇***中的至少一种；所述成膜助剂2为醇醚类高沸点溶剂，优选的，所述成膜助剂2为二丙二醇丁醚、三丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚或Texanol中的至少一种；所述pH调节剂为三乙醇胺、二甲基乙醇胺或AMP-95中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水性双组分涂料，其特征在于，所述油性有机硅氧烷偶联剂1为GE CoatOsil 1770、Silquest A-186或Silquest A-187中的至少一种；所述有机硅氧烷偶联剂2为迈图Coatosil MP200。
5.根据权利要求1所述的水性双组分涂料，其特征在于，所述的A组分通过以下方法制备得到：
步骤(1)：将丙烯酸树脂乳液边搅拌边加入有机硅类分散剂、消光粉、有机硅类基材润湿剂及消泡剂，搅拌混合均匀，得到预混物1；
步骤(2)：将成膜助剂1、成膜助剂2和去离子水混合均匀，随后加入色浆，完成调色后，边搅拌边加入聚醚聚氨酯类增稠剂与碱溶胀类增稠剂，并用pH调节剂调节溶液pH值至7.5-8.5，得到预混物2；
步骤(3)：将步骤(1)中所得预混物1与步骤(2)中所得预混物2混合，得到A组分。
6.根据权利要求5所述的水性双组分涂料，其特征在于，步骤(1)中所述丙烯酸树脂乳液需要经过至少两个过滤器压滤，得到细度小于25μm的乳液；在搅拌混合过程中保持温度为40℃以下。
7.根据权利要求6所述的水性双组分涂料，其特征在于，所述过滤器的滤芯的孔隙尺度不大于5μm。
8.根据权利要求1所述的水性双组分涂料，其特征在于，所述B组分中将有机硅氧烷偶联剂1在搅拌的状态下与有机硅氧烷偶联剂2混合，得到B组分。
9.一种如权利要求1所述的水性双组分涂料在制备阳极铝基材涂层中的应用。
10.根据权利要求9所述的水性双组分涂料在制备阳极铝基材涂层中的应用，其特征在于，所述涂层通过以下方法制备得到：
将A组分与B组分按100：5-10的比例混合后搅拌均匀，用去离子水调节至适合施工的粘度，直接施工在阳极氧化铝基材上形成涂膜，在70-80℃下烘烤1-24h即完成。
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