CN101157818A - 一种用于钢带的水性涂料 - Google Patents

一种用于钢带的水性涂料 Download PDF

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Abstract

一种用于钢带的水性涂料，是由环氧改性聚酯树脂，交联剂，颜料，固化催化剂和水均匀混合而成。该水性涂料具有快速干燥，漆膜坚硬，金属附着力强，柔韧性好，耐溶剂性佳，防腐蚀优良，重金属含量符合ROHS环保标准的优异的性能。且VOC含量低，消除对环境的污染，属绿色环保产品。

Description

一种用于钢带的水性涂料
技术领域
本发明涉及工业包装用钢带的水性涂料。
背景技术
随着涂料技术的迅速发展，水性涂料在工业包装的应用也越来越广泛。目前，国外已开始生产用于钢带的水性涂料，具有附着力好、耐磨性好、防腐性好的优点，但耐溶剂性差，耐甲乙酮(MEK)测试只有16次，户外耐久性差，在露天场合使用会产生粉化、失光、引起腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术中存在的缺陷，提供一种具有快速干燥、漆膜坚硬、附着力、柔韧性好，耐溶剂性佳、防腐蚀优良，符合ROHS环保标准的用于钢带的水性涂料。
本发明的技术方案如下：
本发明用于钢带的水性涂料是由环氧改性聚酯树脂、交联剂、颜料、固化催化剂和水均匀混合而成，各组份及重量％含量为：
组份                               重量％
环氧改性聚酯树脂                   70-80
交联剂                             6-8
颜料                               8-15
固化催化剂                         1-2
去离子水                           4-6
所述的环氧改性聚酯树脂分子量为4500-6000，粘度为3000-4500mPa·s，玻璃化温度为45-50℃，PH值为7.5-8。
环氧改性聚酯树脂是由多元醇混合物和多元酸混合物在有机锡催化剂作用下聚合，然后加入环氧树脂和偏苯三酸酐，在苄胺类催化剂作用下继续聚合反应后，用醚类溶剂对稀，用胺中和，最后再用去离子水对稀而制得，各组份及重量％含量为：
组份                              重量％
多元醇混合物                      7-9
多元酸混合物                      10-12
有机锡催化剂                      0.2-0.3
环氧树脂                          8-9
苄胺类催化剂                      0.2-0.3
偏苯三酸酐                        4-6
醚类溶剂                          5-10
胺                                8-10
去离子水                          50-55
所述的多元醇混合物的组份及重量％含量为
组份                              重量％
三羟甲基丙烷                      15-20
乙二醇                            0-10
新戊二醇                          70-80
所述的多元酸混合物的组份及重量％含量为
组份                              重量％
己二酸                            35-45
间苯二甲酸                        40-55
对苯二甲酸                        0-20
所述的有机锡催化剂，是选自二月桂酸二丁基锡，二甲基二乙酸锡或二丁基二乙酸锡等。
所述的环氧树脂是由三木公司生产的604树脂，环氧值为0.09-0.14N/100g，软化点为85-95℃。
所述的苄胺类催化剂，是选自对甲氧基苄胺，N-甲基苄胺或间氨基苄胺等。
所述的醚类溶剂是选自乙二醇丁醚、丙二醇丁醚或丙二醇甲醚等。
所述的胺是选自二甲基乙醇胺、二羟甲基丙胺或三乙胺等。
所述的环氧改性聚酯树脂的制备方法如下：将多元醇混合物和多元酸混合物投入反应釜，加热至160-230℃，加入有机锡催化剂，直到反应酸值达10mgKOH/g，降温至200℃，在搅拌下加入环氧树脂，温度保持在160℃，半小时后加入偏苯三酸酐，加入苄胺类催化剂，175℃反应至酸值达45mgKOH/g，冷却至150℃，加入醚类溶剂，冷却至100℃以下，加入胺中和，最后加入去离子水对稀至质量固体含量35-45％。
环氧改性聚酯树脂的技术指标及实测结果如下：
项目     指标     实测结果
质量固体含量％     35-45     35-45
分子量     4000-6000     4500-6000
PH值     7.5-8     7.5-8
粘度mPa·s     2500-4500     3000-4500
玻璃化温度℃     45-50     45-50
所述的交联剂是氨基树脂，选自高度甲基醚化三聚氰胺树脂、甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂或部分甲基醚化三聚氰胺树脂。
所述的颜料是碳黑粉和防腐蚀颜料，碳黑粉和防腐蚀颜料的比例为1-1.2∶4，防腐蚀颜料是选自磷酸锌或钼酸锌中的一种或它们的混合物。
所述的固化催化剂是选自二壬基邻苯二亚甲基磺酸、十二烷基苯磺酸或烷基酸磷酸盐。
本发明用于钢带的水性涂料的制备方法：
按上述配比将环氧改性聚酯树脂，颜料和水搅拌均匀，然后进行研磨至细度10μm以下成色浆，备用。将余下的环氧改性聚酯树脂、交联剂、固化催化剂和余下的水混合均匀，再在搅拌下将研磨好的色浆慢慢加入上述预混好料的容器中，得到水性涂料。
本发明用于钢带的水性涂料的技术指标及性能测试结果如下：
项目     技术指标     测试结果
粘度S(25℃涂4杯)     ≥30     30-34
质量固体含量％     ≥40     40-47
最高金属板温(PMT)℃     232-241     232-241
漆膜厚度μm     ≥5     5-5.5
铅笔硬度     ≥2H     4H
耐溶剂性(MEK)次     ≥60     100
耐盐雾性(5h)     0级     0级
本发明采用的环氧改性聚酯树脂是通过多元醇和多元酸聚合反应后，和环氧化合物以羧基环氧基进行反应，再通过与偏苯三酸酐继续反应后，用胺中和使其具有水溶性，使形成的水性树脂含有足够量的羟基和一定量的羟胺盐基。该类基团与氨基树脂的羟甲基、烷氧甲基、羟基等活性官能团在固化催化剂的作用下发生共聚反应后，得到的本发明水性涂料具有快速干燥，漆膜坚硬，金属附着力强、柔韧性好，耐溶剂性佳，防腐蚀优良，重金属含量符合ROHS环保标准的优异的性能。
本发明是水性涂料，挥发性的有机化合物(VOC)含量低，消除对环境的污染，属绿色环保产品，符合国家产业政策，具有良好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
实施例1、环氧改性聚酯树脂的制备
将10.5千克的三羟甲基丙烷，3.5千克的乙二醇，56千克的新戊二醇，42千克的己二酸，66千克的间苯二甲酸，10千克的对苯二甲酸，加入反应釜，慢慢加热至160-230℃，加入2千克二月桂酸二丁基锡催化剂，直到反应酸值达10mgKOH/g，降温至200℃，在搅拌下加入80千克的604环氧树脂进行反应，加入2千克的对甲氧基苄胺催化剂，160℃保温半小时，加入60千克的偏苯三酸酐，175℃保温反应至酸值达45mgKOH/g，冷却至150℃，加入50千克的乙二醇丁醚冷却至100℃以下，加入100千克的二甲基乙醇胺进行中和，加入516千克的去离子水对稀至固体含量43.4％，过滤，包装。
性能测试如下：
项目     测试结果
质量固体含量％     43.4
分子量     5500
PH值     7.6
粘度mPa·s     4400
玻璃化温度℃     49
实施例2、环氧改性聚酯树脂制备
将18千克的三羟甲基丙烷，9千克的乙二醇，63千克的新戊二醇，40千克的己二酸，50千克的间苯二甲酸，10千克的对苯二甲酸，加入反应釜，慢慢加热至160-230℃，加入2千克二甲基二乙酸锡催化剂，直到反应酸值达10mgKOH/g，降温至200℃，在搅拌下加入90千克的604环氧树脂进行反应，加入2千克的N-甲基苄胺催化剂，160℃保温半小时，加入40千克的偏苯三酸酐，175℃保温反应至酸值达45mgKOH/g，冷却至150℃，加入90千克的丙二醇丁醚冷却至100℃以下，加入80千克的三乙胺进行中和，加入506千克的去离子水对稀至固体含量40.4.4％，过滤，包装。
性能测试如下：
项目     测试结果
质量固体含量％     40.4
分子量     5300
PH值     7.8
粘度mPa·s     4000
玻璃化温度℃     45
实施例3、环氧改性聚酯树脂制备
将16千克的三羟甲基丙烷，64千克的新戊二醇，49.5千克的己二酸，60.5千克的间苯二甲酸，加入反应釜，慢慢加热至160-230℃，加入2千克二丁基二乙酸锡催化剂，直到反应酸值达10mgKOH/g，降温至200℃，在搅拌下加入85千克的604环氧树脂进行反应，加入2千克的间氨基苄胺催化剂，160℃保温半小时，加入50千克的偏苯三酸酐，175℃保温反应至酸值达45mgKOH/g，冷却至150℃，加入80千克的丙二醇甲醚冷却至100℃以下，加入90千克的二羟甲基丙胺进行中和，加入501千克的去离子水对稀至固体含量41.9％，过滤，包装。
性能测试如下：
项目     测试结果
质量固体含量％     41.9
分子量     5400
PH值     7.7
粘度mPa·s     4200
玻璃化温度℃     46
实施例4本发明水性涂料的制备
称取350千克环氧改性聚酯树脂，20千克碳黑粉，80千克磷酸锌和40千克去离子水搅拌均匀，然后进行研磨至细度15μm以下成色浆，备用。将余下的400千克环氧改性聚酯树脂、70千克高度甲基醚化三聚氰胺树脂、15千克二壬基邻苯二亚甲基磺酸和余下的25千克去离子水混合均匀，再在搅拌下将研磨好的色浆慢慢加入上述预混好料的容器中，得到水性涂料。
本发明水性涂料用作为钢带底漆的测试性能与国外已有技术的性能对比如下：
项目     本发明性能测试 国外已有技术**
粘度S     34     24
质量固体含量％     46.8     35.7
最高金属板温(PMT)℃     241     241
漆膜厚度μm     5     5
铅笔硬度     4H     2H
耐溶剂性(MEK)次     100     16
耐盐雾性(5h)     0级     1-2级
**对比的国外已有技术的性能数据是摘自于有关的涂料资料。
实施例5本发明水性涂料的制备
称取350千克环氧改性聚酯树脂，20千克碳黑粉，960千克钼酸锌和50千克去离子水搅拌均匀，然后进行研磨至细度15μm以下成色浆，备用。将余下的350千克环氧改性聚酯树脂、60千克甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂、20千克十二烷基苯磺酸和余下的54千克去离子水混合均匀，再在搅拌下将研磨好的色浆慢慢加入上述预混好料的容器中，得到水性涂料。
水性涂料性能测试结果如下：
项目     性能测试
粘度S     30
质量固体含量％     45.5
最高金属板温(PMT)℃     241
漆膜厚度μm     5.5
铅笔硬度     4H
耐溶剂性(MEK)次     100
耐盐雾性(5h)     0级
                                                                                         。

Claims (5)

1.一种用于钢带的水性涂料，其特征在于它是由下列各组份混合而成，各组份及重量％含量为：
组份                            重量％
环氧改性聚酯树脂                70-80
交联剂                          6-8
颜料                            8-15
固化催化剂                      1-2
去离子水                        4-6
所述的环氧改性聚酯树脂，由多元醇混合物和多元酸混合物在有机锡催化剂的作用下聚合，然后加入环氧树脂和偏苯三酸酐，在苄胺类催化剂作用下继续聚合反应后，最后用去离子水对稀而制得，各组份及重量％含量为：
组份                              重量％
多元醇混合物                      7-9
多元酸混合物                      10-12
有机锡催化剂                      0.2-0.3
环氧树脂                          8-9
苄胺类催化剂                      0.2-0.3
偏苯三酸酐                        4-6
醚类溶剂                          5-10
胺                                8-10
去离子水                          50-55
所述的多元醇混合物的组份及重量％含量为：
组份                              重量％
三羟甲基丙烷                      15-20
乙二醇                            0-10
新戊二醇                          70-80
所述的多元酸混合物的组份及重量％含量为：
组份                              重量％
己二酸                            35-45
间苯二甲酸                        40-55
对苯二甲酸                        0-20
所述的有机锡催化剂，是选自二月桂酸二丁基锡，二甲基二乙酸锡或二丁基二乙酸锡，
所述的环氧树脂是由三木公司生产的604树脂，环氧值为0.09-0.14N/100g，软化点为85-95℃，
所述的苄胺类催化剂是选自对甲氧基苄胺，N-甲基苄胺或间氨基苄胺，
所述的醚类溶剂是选自乙二醇丁醚、丙二醇丁醚或丙二醇甲醚，
所述的胺是选自二甲基乙醇胺、二羟甲基丙胺或三乙胺，
所述的交联剂是氨基树脂。
2.根据权利要求1所述的用于钢带的水性涂料，其特征在于所述的环氧改性聚酯树脂是由多元醇混合物和多元酸混合物，加热至160-230℃，加入有机锡催化剂，反应直到酸值达10mgKOH/g，降温至200℃，加入环氧树脂，苄胺类催化剂，偏苯三酸酐，在160-175℃反应至酸值达45mgKOH/g，加入醚类溶剂，再加入胺中和，最后加入去离子水对稀至固体含量35-45％而制得的。
3.根据权利要求1所述的用于钢性的水性涂料，其特征在于所述的交联剂氨基树脂是选自高度甲基醚化三聚氰胺树脂，甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂或部分甲基醚化三聚氰胺树脂。
4.根据权利要求1所述的用于钢带的水性涂料，其特征在于所述的颜料是碳黑粉和防腐蚀颜料，碳黑粉和防腐蚀颜料的比例为1-1.2∶4，防腐蚀颜料是选自磷酸锌或钼酸锌中的一种或它们的混合物。
5.根据权利要求1所述的用于钢带的水性涂料，其特征在于所述的固化催化剂是选自二壬基邻苯二亚甲基磺酸、十二烷基苯磺酸或烷基酸磷酸盐。
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