CN101747828B

CN101747828B - 一种醇基涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN101747828B
Application number: CN 200810229736
Authority: CN
Inventors: 孙明君; 姜波; 张朝锋; 黄松; 韩鹏; 葛秀芝
Original assignee: ANSHAN ZHIYUAN FINE CHEMICAL PLANT; Angang Steel Co Ltd
Current assignee: ANSHAN ZHIYUAN FINE CHEMICAL PLANT; Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: CN101747828A

Abstract

本发明提供一种醇基涂料，将43～63％乙烯改性醇酸树脂溶于15～20％的醇基涂料溶剂中，高速分散溶解2～5h，全溶后用100～300目筛网或绢布过滤，再依次加入钛酸偶联剂、纳米二氧化钛14.5～22％、绢云母粉5～10％及2.1～5.2％由分散剂、钛酸酯偶联剂、消泡剂、流平剂及防沉剂组成的助剂，经篮式砂磨机研磨并调整至施工粘度，过滤后即为成品。本发明醇基涂料无毒环保，干燥速度快，附着力强，不变颜色，标识明显。制备工序简单，操作容易，成本低，价格便宜，材料研磨精细，不堵管路和喷嘴，功效上完全达到进口产品标准，适合于温度在250℃以下的各种喷涂标识使用。

Description

一种醇基涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，特别涉及一种标志喷涂所用的环保型醇酸类涂料及其制备方法。

背景技术

目前，我国的醇基涂料应用在各行各业，其主要特性是醇酸树脂可以被多种类型的树脂改性。改性后的树脂在应用性能方面有很大程度的提高，能够适应各种不同种类和材质的底材，满足不同用途的需要。然而迄今为止应用醇基涂料最多的还是在铸造行业，主要是利用醇基涂料对铸造件进行脱模处理。

随着我国轧钢工业的发展，尤其是出口钢材的不断增加，国际标准乃至于国家标准对钢材的包装及各种标志、标识喷涂质量的要求亦更加严格，钢材标识是否合格已直接影响到合同的履行与能否按期交货的大问题。为了保证顺利出口交货，国内的钢板生产厂家都采用进口的喷字机进行标识的喷涂。由于我国自行生产的喷涂料质量尚不过关，因此采用进口喷字机又必须进口喷涂料。而进口喷涂料的价格十分昂贵，每吨都在40万元到50万元左右，从而加大了钢板生产厂的成本支出。

需要喷涂标识的钢材虽然大多为成品材，但喷涂标识时的钢材温度仍在200～250℃之间，以往我国生产的标识涂料都是溶剂型涂料，由于溶剂型涂料内含有大量的有毒有害低温挥发性物质，如苯、甲苯、二甲苯等。在涂敷或喷涂时，被涂钢材的温度高，更加剧了有毒有害低温挥发性物质的挥发，不仅严重污染了环境，恶化了工人的作业条件，而且干燥速度慢，附着力差，尤其是普遍存在退色或变色的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，旨在提供一种附着力强，干燥快、耐温高，可以完全替代进口产品的无毒环保型标识用醇基涂料及其制备方法。

为此，本发明所采取的技术解决方案为：

一种醇基涂料，其成分重量百分比含量为：

乙烯改性醇酸树脂43～63％；

纳米二氧化钛14.5～22％；

绢云母粉5～10％；

助剂2.1～5.2％；

醇基涂料溶剂15～20％。

所述的醇酸树脂采用水溶性醇酸树脂；用于改性水溶性醇酸树脂的乙烯树脂是聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛。

所述的纳米二氧化钛采用100μm以下的锐钛型二氧化钛；绢云母粉为粒度在1000～1300目经过表面处理的绢云母粉。

所述的助剂包括分散剂、钛酸酯偶联剂、消泡剂、流平剂及防沉剂。

所述的醇基涂料溶剂包括醇类、酯类、醇酯类溶剂和水。

所述的醇基涂料溶剂选用正丙醇、异丙醇、仲丁醇、正丁醇、异丁醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸正己酯、醋酸异己酯、乳酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯中的一种或两种。

所述的分散剂选用德国毕克化学公司生产的：BYK-348、Disperbyk-184、Disperbyk-183、Disperbyk-190、Disperbyk-191、Disperbyk-192、Lactimon-WS；德国汉高公司生产的：SN-DisperSant5027、Hydropalat3275、Hydropalat1080、Hydropalat3204、HyonicPE-60、Hyonic40、HyonicPE90、HyonicPE100、LomarPW；德国迪高化工公司生产的：Dispers720W、Dispers730W、Dispers740W、Dispers715W；

所述的钛酸酯偶联剂选用江苏常州市江南助剂厂生产的：JN-644、JN-115A、TC-WT、TC-R、TNF；

所述的消泡剂选用德国汉高公司生产的：Famaster111、FamasterPL、FamasterSA-3、FamasterEXP-63、FamasterLC、Dehydran1293、Dehydran1620、Nopco267-A、Nopco309A、NopcoSJX；

流平剂选用德国毕克化学公司生产的：BYK-307、BYK-333、BYK-341、BYK-380、BYK-381、Byketol-WS；

防沉剂选用美国维乐斯公司生产的：BENTONESD-2、BENTONESD-3、RHEOLATE2000、BENTONECT、BENTONEMA、BENTONELT；浙江丰虹黏土化工有限公司生产的：JF-27、JF-38；

以上分散剂、钛酸酯偶联剂、消泡剂、流平剂及防沉剂均选用其中的一种或两种。

上述成分和重量百分比的醇基涂料，其制备方法为：

首先，将乙烯树脂溶于醇基涂料溶剂中，在1000～1500rpm/min速度下，高速分散溶解2～5h，达到完全溶解后，用100～300目筛网或绢布过滤备用；其次，将钛酸酯偶联剂加入到溶解完全的乙烯树脂中，然后加入纳米二氧化钛和绢云母粉，经立式砂磨机研磨一次；再把分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂分别加入到水溶性醇酸树脂中，然后加入已分散的纳米二氧化钛颜料和绢云母粉填料浆，经篮式砂磨机研磨4～8h，用水稀释调整至施工粘度，用100～300目筛网或绢布过滤后即为成品。

本发明的有益效果是：

由于本发明醇基涂料采用乙烯树脂改性水溶性醇酸树脂为主要成膜物，并添加具有遮盖作用和优良物理化学性能的复合纳米二氧化钛颜料和经过表面处理的绢云母粉作填料，以醇基涂料为溶剂，成分组成合理，配比科学，因此本醇基涂料中既“未检出甲醛”，同时“苯、甲苯和二甲苯、可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞的含量均符合GB18581-2001的要求”。同时，本醇基涂料中的助剂既有具有润湿、分散作用的分散剂，具有无机物与有机物架桥作用的钛酸酯偶联剂，又有消泡、抑泡作用的消泡剂，具有改善涂膜外观平整性的流平剂，以及具有防止颜料、填料沉降，可提供良好贮存稳定性的防沉剂，因此干燥速度快，常温下1～2分钟即干，200℃时喷上即干；附着力强，涂后很难被擦掉；不变色，温度在250℃时，所喷涂字或图形不变颜色，且长期不退色，颜色白，标识明显。本醇基涂料制备工艺采用物理溶解、化学结合及物理加工研磨等工艺技术，有机地把纳米材料结合到树脂上，工序简单，操作容易，材料研磨精细，不堵管路和喷嘴，对聚乙烯管路无腐蚀作用。而且整个用料及制备成本较低，周转快，占用资金少，功效上完全达到进口产品标准，而价格则不到进口产品的一半。

具体实施方式

下面，结合实施例对本发明作进一步描述。

本发明醇基涂料成分重量百分比含量为：

乙烯改性醇酸树脂43～63％，纳米二氧化钛14.5～22％，绢云母粉5～10％，助剂2.1～5.2％，醇基涂料溶剂15～20％。

其中，乙烯树脂、水溶性醇酸树脂溶解在醇类、酯类、醇酯类物质及水中，用于溶解醇酸树脂的水是无毒的，用来溶解乙烯树脂的醇类、酯类、醇酯类物质属于低毒物质，而乙烯树脂在配方中所占的比例又是很低的，因此产品中几乎不含有毒物质。

本发明醇基涂料是适合于喷涂在温度为200～250℃底材上，产品主要成膜物的溶剂水、醇类、酯类、醇酯类物质均为能够快速挥发掉的物质，并在底材上留下一层含有颜料和填料的薄膜。纳米二氧化钛和绢云母能够长期耐热250℃，从而为产品提供了良好的耐热性。钛酸酯偶联剂分子的一端亲有机物质，与基料发生缠绕作用；另一端亲无机物质，与颜料表面水分等发生化学结合，在体系内，偶联剂起到了有机物与无机物之间的架桥作用。尤其是纳米二氧化钛的平均粒径在100μm以下，能够形成致密的涂膜。但由于纳米粒子具有较大的比表面积和较高的活性，各粒子间产生极高的界面力，这种界面力使粒子在其应用过程中容易积聚或团聚，因此选用钛酸酯偶联剂及高分子分散剂破坏这种界面力，使纳米粒子能够均匀地分散在树脂中，从而使涂料具有极好的附着力。由于添加有消、抑泡作用的消泡剂和改善涂膜外观平整性的流平剂，使涂敷后醇基涂料不开裂、不起泡，表面均匀平整。而加入的防沉剂则具有防止颜料和填料沉降的作用，使醇基涂料具备了良好的贮存稳定性。

实施例1：

在500ml烧杯中，称取50g正丙醇、75.4g乙醇、39.6g聚乙烯醇缩丁醛、20g聚乙烯醇缩乙醛，在1000rpm/min速度下，高速分散溶解2h，停止搅拌。用玻璃棒蘸取溶解液滴于玻璃板上，观察是否完全溶解。如果没有完全溶解可继续溶解；如果液体完全透明无颗粒，即溶解完全。用100目筛网过滤后即为乙烯树脂基料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取102.2g乙烯树脂基料、2.4gTN-115A钛酸酯偶联剂、77g的纳米二氧化钛、18.4g粒度在1050目经过表面处理的绢云母粉，经立式砂磨机研磨至纳米TiO₂浆细度达到20μm，即为乙烯树脂浆料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取81.9g水溶性醇酸树脂、2.5g Hydropalat3275分散剂、1.6g Nopco267-A消泡剂、0.78g BYK-380流平剂、1.89g JF-27防沉剂、106.5g乙烯树脂浆料，经篮式砂磨机研磨8h，用适量的水调整粘度，最后用300目绢布过滤后即成为成品醇基涂料。

实施例2：

在500ml烧杯中，称取40g正丁醇、84.2g乙醇、75.8g聚乙烯醇缩丁醛、在1250rpm/min速度下，高速分散溶解3h，停止搅拌。用玻璃棒蘸取溶解液滴于玻璃板上，观察是否完全溶解。如果没有完全溶解可继续溶解；如果液体完全透明无颗粒，即溶解完全。用300目绢布过滤后即为乙烯树脂基料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取99.2g乙烯树脂基料、1.9gJN-644钛酸酯偶联剂、68.4g纳米二氧化钛、20.5g粒度在1100目经过表面处理的绢云母粉，经立式砂磨机研磨至纳米TiO₂浆细度达到50μm，即为乙烯树脂浆料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取77.9g水溶性醇酸树脂、1.6g Disperbyk-181分散剂、1.1g Disperbyk-183分散剂、1.3g Nopco309A消泡剂、0.9g BYK-333流平剂、1.5g RHEOLATE2000防沉剂、105.6g乙烯树脂浆料，经篮式砂磨机研磨4h，用适量的水调整粘度，最后用200目筛网过滤后即成为成品醇基涂料。

实施例3：

在500ml烧杯中，称取30g正丁醇、66.8g乙醇、20g醋酸丁酯、73.2g聚乙烯醇缩甲醛，在1500rpm/min速度下，高速分散溶解4h，停止搅拌。用玻璃棒蘸取溶解液滴于玻璃板上，观察是否完全溶解。如果没有完全溶解可继续溶解；如果液体完全透明无颗粒，即溶解完全。用200目筛网过滤后即为乙烯醇酸树脂基料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取115.7g乙烯树脂基料、1gJN-115A钛酸酯偶联剂、0.9gTNF钛酸酯偶联剂、68.5g的纳米二氧化钛、23.9g粒度在1100目经过表面处理的绢云母粉，经立式砂磨机研磨至纳米TiO₂浆细度达到80μm，即为乙烯醇酸树脂浆料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取75.6g水溶性醇酸树脂、1.1g BYK-348分散剂、1gDisperbyk-84分散剂、0.8g FamasterLC消泡剂、1.3g BYK-341流平剂、1.5gBENTONESD-2防沉剂、128.7g乙烯树脂浆料，经篮式砂磨机研磨6h，用适量的水调整粘度，最后用230目绢布过滤后即成为成品醇基涂料。

实施例4：

在500ml烧杯中，称取30g二乙二醇丁醚醋酸酯、50g乙醇、30.8g乙二醇、30g聚乙烯醇缩甲乙醛、54.2g聚乙烯醇缩丁醛，在1400rpm/min速度下，高速分散溶解2.5h，停止搅拌。用玻璃棒蘸取溶解液滴于玻璃板上，观察是否完全溶解。如果没有完全溶解可继续溶解；如果液体完全透明无颗粒，即溶解完全。用220目筛网过滤后即为乙烯树脂基料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取106.6g乙烯树脂基料、1gTC-WT钛酸酯偶联剂、0.6gTNF钛酸酯偶联剂、52.2g的纳米二氧化钛、24.6g粒度在1150目经过表面处理的绢云母粉，经立式砂磨机研磨至纳米TiO₂浆细度达到60μm，即为乙烯树脂浆料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取74g水溶性醇酸树脂、0.8g Dispers720W分散剂、1.2g Dispers740W分散剂、1g Dehydran1293消泡剂、1.4g Byketol-WS流平剂、1.2g BENTONECT防沉剂、120.4g乙烯树脂浆料，经篮式砂磨机研磨5h，用适量的水调整粘度，最后用180目筛网过滤后即成为成品醇基涂料。

实施例5：

在500ml烧杯中，称取74g正丙醇、39.6g丙二醇甲醚醋酸酯、30.9g醋酸乙酯、65.5g聚乙烯醇缩丁醛、在1380rpm/min速度下，高速分散溶解3.5h，停止搅拌。用玻璃棒蘸取溶解液滴于玻璃板上，观察是否完全溶解。如果没有完全溶解可继续溶解；如果液体完全透明无颗粒，即溶解完全。用160目绢布过滤后即为乙烯树脂基料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取108.8g乙烯树脂基料、0.8gTC-WT钛酸酯偶联剂、0.9gTC-R钛酸酯偶联剂、56.8g纳米二氧化钛、37.7g粒度在12600目经过表面处理的绢云母粉，经立式砂磨机研磨至纳米TiO₂浆细度达到70μm，即为乙烯树脂浆料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取88.2g水溶性醇酸树脂、0.8g Disperbyk-190分散剂、0.4g Lactimon-WS分散剂、1.8g NopcoSTX消泡剂、1.7g BYK-381流平剂、1gJF-38防沉剂、111.1g乙烯树脂浆料，经篮式砂磨机研磨5.5h，用适量的水调整粘度，最后用300目筛网过滤后即成为成品醇基涂料。

实施例6：

在500ml烧杯中，称取41.2g正丙醇、25g正丁醇、30g乳酸丁酯、108.8g聚乙烯醇缩甲醛，在1100rpm/min速度下，高速分散溶解2.5h，停止搅拌。用玻璃棒蘸取溶解液滴于玻璃板上，观察是否完全溶解。如果没有完全溶解可继续溶解；如果液体完全透明无颗粒，即溶解完全。用300目筛网过滤后即为乙烯树脂基料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取108.6g乙烯树脂基料、0.8gJN-115A钛酸酯偶联剂、0.6gTC-R钛酸酯偶联剂、54.4g的纳米二氧化钛、30.6g粒度在1100目经过表面处理的绢云母粉，经立式砂磨机研磨至纳米TiO₂浆细度达到60μm，即为乙烯树脂浆料，暂放备用。

在500ml烧杯中，称取76g水溶性醇酸树脂、0.7g SN-DisperSant5027分散剂、0.6g Hydropalat1080分散剂、0.6g Famaster111消泡剂、0.5g FamasterEXP-63消泡剂、1.7g BYK-307流平剂、0.8g BENTONESD-3防沉剂、109.1g乙烯树脂浆料，经篮式砂磨机研磨8h，用适量的水调整粘度，最后用190目绢布过滤后即成为成品醇基涂料。

将本发明之水溶性醇基涂料与对比的溶剂型醇酸树脂涂料分别喷涂在70×150×10mm、温度为200-250℃的铁板上，其对比结果证明，水溶性醇基涂料仅1～2min即干，在250℃时不开裂、不起泡，颜色不变，表面平整，遮盖程度优异，且便于施工。而溶剂型醇酸树脂涂料需5min才干，涂膜在温度达到200℃时颜色就由白色变为棕色，且涂膜不均、遮盖不均，难以施工喷涂，即使在二氧化钛含量超过20％的情况下，亦不能提供均匀平整的涂膜。水溶性醇基涂料在施工中未测出苯、甲苯、二甲苯等有害低温易挥发性物质；而溶剂型醇酸树脂涂料中则有不同程度的苯、甲苯、二甲苯逸出。尤其是水溶性醇基涂料添加了分散细度低于10μm的纳米颜料，因此在喷涂时不堵枪，出漆量均匀，保证了涂膜能够均匀地涂敷在底材上。

Claims

1.一种醇基涂料，其成分重量百分比含量为：

乙烯改性醇酸树脂43～63％；

纳米二氧化钛14.5～22％；

绢云母粉5～10％；

助剂2.1～5.2％；

醇基涂料溶剂15～20％；

所述醇酸树脂采用水溶性醇酸树脂；改性醇酸树脂采用乙烯树脂类的聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛进行改性；

所述纳米二氧化钛采用100nm以下的锐钛型二氧化钛；绢云母粉为粒度在1000～1300目经过表面处理的绢云母粉；

所述助剂包括分散剂、钛酸酯偶联剂、消泡剂、流平剂及防沉剂；

所述醇基涂料溶剂包括醇类、酯类、醇酯类三种溶剂中的至少一种溶剂和水；

所述醇类溶剂选用正丙醇、异丙醇、仲丁醇、正丁醇、异丁醇、乙醇、乙二醇、丙二醇；所述酯类溶剂选用醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸正己酯、醋酸异己酯；所述醇酯类溶剂选用乳酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯。

2.根据权利要求1所述的醇基涂料，其特征在于，所述的分散剂选用德国毕克化学公司生产的：BYK-348、Disperbyk-184、Disperbyk-183、Disperbyk-190、Disperbyk-191、Disperbyk-192、Lactimon-WS；德国汉高公司生产的：SN-DisperSant5027、Hydropalat3275、Hydropalat1080、Hydropalat3204、HyonicPE-60、Hyonic40、HyonicPE90、HyonicPE100、LomarPW；德国迪高化工公司生产的：Dispers720W、Dispers730W、Dispers740W、Dispers715W；

3.一种醇基涂料的制备方法，其特征在于，按照权利要求1所述成分和重量百分比的醇基涂料，其制备方法为：

首先，将乙烯树脂溶于醇基涂料溶剂中，在1000～1500rpm速度下，高速分散溶解2～5h，达到完全溶解后，用100～300目筛网或绢布过滤备用；其次，将钛酸酯偶联剂加入到溶解完全的乙烯树脂中，然后加入纳米二氧化钛和绢云母粉，经立式砂磨机研磨一次；再把分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂分别加入到水溶性醇酸树脂中，然后加入已分散的纳米二氧化钛颜料和绢云母粉填料浆，经篮式砂磨机研磨4～8h，用水稀释调整至施工粘度，用100～300目筛网或绢布过滤后即为成品。