CN102504668A - 一种汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆及其制备方法。现有大多数水性防腐漆存在的缺点是户外耐久性、自干性能和防腐蚀性能较差。本发明的汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆，其各组分的重量百分比如下：水性环氧酯改性丙烯酸树脂39.5-59.5%、防锈颜填料25-35%、水性消泡剂0.15-0.4%、水性润湿分散剂0.3-0.6%、水性底材润湿剂0.15-0.4%、醇醚类溶剂5-8%、水15-20%、水性催干剂0.5-0.8%、防腐剂1.0-1.5%、增稠剂0.2-0.5%和有机胺中和剂0.05-0.2%。本发明的水性底面合一防腐漆可以常温自干，漆膜的耐候性和防腐性好。

Description

一种汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别是一种汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆及其制备方法。 

背景技术

目前市场上的汽车零配件（如传动轴、车桥、水箱、散热片、压缩机等）涂料多以溶剂型为主，这些涂料由于有机溶剂挥发物总量（VOC）较高，对环境的污染比较大，回收利用又有限，造成资源浪费，同时对人们的身体健康造成危害，不符合环保的要求。目前国内外对水性底面合一涂料的应用研究工作已展开，现有大多数水性防腐漆存在的缺点是户外耐久性差，易粉化褪色；自干性能较差一般需要高温烘烤；防腐蚀性能较差，盐雾性能一般达不到240h。公开号为CN1374357的中国专利申请公开了一种以环氧酯乳液为基料的水性防锈底漆，涂料涂覆产品上的涂膜耐侯性仍不能满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种水性环氧酯改性丙烯酸树脂为基料的汽车零配件涂装用水性底面合一防腐漆，以解决现有涂料耐侯性、自干性和防腐性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆，其各组分的重量百分比如下：水性环氧酯改性丙烯酸树脂39.5-59.5%、防锈颜填料25-35%、水性消泡剂0.15-0.4%、水性润湿分散剂0.3-0.6%、水性底材润湿剂0.15-0.4%、醇醚类溶剂5-8%、水15-20%、水性催干剂0.5-0.8%、防腐剂1.0-1.5%、增稠剂0.2-0.5%和有机胺中和剂0.05-0.2%。

所述的水性环氧酯改性丙烯酸树脂由环氧树脂E-20、干性亚麻油酸、丁烯酸和催化剂酯化生成环氧酯预聚物，然后加入醇醚类溶剂兑稀，再与丙烯酸单体混合物（其由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸组成）在引发剂过氧化苯甲酰和链转移剂十二烷基硫醇的作用下聚合而成，最后用二甲基二乙醇胺进行中和，加入去离子水稀释而得，所得的水性环氧酯改性丙烯酸树脂的数均分子量为4000-8000，粘度为70-120s（涂-4杯，25℃），软化点为25-35℃。

所述的环氧酯预聚物混合物由以下质量百分比的各组分混合而成：环氧树脂E-20 40-55%、干性亚麻油酸35-40%、丁烯酸10-15%和催化剂0.4-0.5%。

所述的水性环氧酯改性丙烯酸树脂由以下重量百分比的各组分混合而成：环氧酯预聚物35-55%、甲基丙烯酸甲酯10-15%、苯乙烯8-12%、丙烯酸丁酯12-15%、丙烯酸-2-乙基己酯10-15%、丙烯酸3-5%、引发剂过氧化苯甲酰0.5-0.8%、链转移剂十二烷基硫醇0.2-0.5%、二甲基二乙醇胺0.5-1.0%。 

本发明采用环氧酯预聚物与丙烯酸单体混合物共聚形成的水性环氧酯丙烯酸树脂，其解决了涂料耐候性、自干性和防腐性差的问题。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：

上述的酯化催化剂优选DBTO或环烷酸锌，也可选择其他的酯化催化剂。

上述的醇醚类溶剂优选丙二醇甲醚或乙二醇丁醚，也可以选用其他醇醚类溶剂。

上述的防锈颜填料选用水性炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、云母氧化铁红、超细硫酸钡、磷酸锌、SAP-1改性三聚磷酸铝中的多种与防锈剂827的混合物，也可以选用其他类似物或等同物。

上述的水性催干剂优选复合稀土催干剂、异锌酸锆、异锌酸铈、异锌酸钴或异锌酸钙，也可以选用其它类似物或等同物。

上述的水性消泡剂选用以疏水化合物为载体的矿物油溶液，如A10；所述的水性润湿分散剂选用非离子表面活性剂，如PE-100；所述的水性底材润湿剂选用低分子聚醚改性有机硅，如BYK346；所述的防腐剂选用异噻唑啉酮衍生物，如LW-1；所述的增稠剂选用聚氨酯缔合型，如PUR62。

本发明水性底面合一防腐漆的制备方法如下：

将防锈颜填料、水性润湿分散剂、水性消泡剂、部分水性环氧酯改性丙烯酸树脂和水搅拌均匀，研磨至细度小于30μm的色浆备用，将余下的水性环氧酯改性丙烯酸树脂、水性催干剂、水性消泡剂、防腐剂和醇醚类溶剂混匀，在搅拌下加入研磨好的色浆中，再加入水性底材润湿剂后分散，最后加入增稠剂和有机胺中和剂，搅拌均匀制得水性底面合一防腐漆。

本发明的水性底面合一防腐漆具有以下优点：1)可以常温自干，漆膜坚硬、与底材的附着力好、漆膜柔韧性好、重金属含量符合ROHS环保标准的；2)成膜物质用水性环氧酯改性丙烯酸树脂，解决了漆膜的耐候性；3）制漆过程中加入了防锈颜填料和防腐剂，解决了漆膜的防腐性能；4）漆膜的挥发物中的有机化合物（VOC）含量低，减少了对环境的污染；5)漆膜自干或低温烘干，在节约能源方面有优势，符合节能型社会需求。

具体实施方式

下列实施例用于说明本发明，但不限制在权利要求中阐明的保护范围。

实施例1-3为水性环氧酯改性丙烯酸树脂的制备

实施例1

在45Kg环氧树脂E-20、40Kg亚麻油酸和15Kg丁烯酸的混合物中加入0.4Kg催化剂DBTO，加热至160±5℃，保持反应两个小时，加入5%的二甲苯，升温至220±5℃，保持回流至酸价小于5mgKOH/g，抽出二甲苯，降温至80±5℃，加入醇醚类溶剂兑稀得环氧酯预聚物，备用。

将35Kg环氧酯预聚物升温至130±5℃缓慢滴加10Kg甲基丙烯酸甲酯、8Kg苯乙烯、12Kg丙烯酸丁酯、10Kg丙烯酸-2-乙基己酯、3Kg丙烯酸、0.4Kg过氧化苯甲酰和0.2Kg链转移剂十二烷基硫醇，控制滴加速度，在1.0小时匀速滴加完。保温30分钟，补加0.1Kg过氧化苯甲酰，至转化率达到98%以上，酸价为50-60 mgKOH/g。降温至50-40℃，用0.8Kg二甲基乙醇胺中和至pH7.5-8.0，并用去离子水调整固体分至50±2%，搅拌均匀，制得水性环氧酯改性丙烯酸树脂。

水性环氧酯改性丙烯酸树脂的性能测试结果如下：

项 目	结果
		外观	琥珀色半透明液体
粘度(涂-4杯，25℃)	70-120
		固体	50%
数均分子量	5800
		软化点	28℃

实施例2

在50Kg环氧树脂E-20、35Kg亚麻油酸和1 Kg丁烯酸的混合物中加入0.4Kg催化剂环烷酸锌，加热至160±5℃，保持反应两个小时，加入5%的二甲苯，升温至220±5℃，保持回流至酸价小于5mgKOH/g，抽出二甲苯，降温至80±5℃，加入醇醚类溶剂兑稀得环氧酯预聚物，备用。 

将45Kg环氧酯预聚物升温至130±5℃，缓慢滴加10 Kg甲基丙烯酸甲酯、8Kg苯乙烯、12 Kg丙烯酸丁酯、10Kg丙烯酸-2-乙基己酯、3Kg丙烯酸、0.4Kg过氧化苯甲酰和0.2Kg链转移剂十二烷基硫醇，控制滴加速度，在1.0小时匀速滴加完。保温30分钟，补加0.1Kg过氧化苯甲酰，至转化率达到98%以上，酸价为50-60 mgKOH/g。降温至50-40℃，用0.8Kg二甲基乙醇胺中和至pH7.5-8.0，并用去离子水调整固体分至50±2%，搅拌均匀，制得水性环氧酯改性丙烯酸树脂。

水性环氧酯改性丙烯酸树脂的性能测试结果如下：

项目	结果
		外观	琥珀色半透明液体
粘度(涂-4杯，25℃)	110
		固体	49.5%
数均分子量	6200
		软化点	30℃

实施例3

在45Kg环氧树脂E-20、35Kg亚麻油酸和10Kg丁烯酸的混合物中加入0.4 Kg催化剂DBTO，加热至160±5℃，保持反应两个小时，加入5%的二甲苯，升温至220±5℃，保持回流至酸价小于5mgKOH/g，抽出二甲苯，降温至80±5℃，加入醇醚类溶剂兑稀得环氧酯预聚物，备用。

将55Kg环氧酯预聚物升温至130±5℃，缓慢滴加10 Kg甲基丙烯酸甲酯、8Kg苯乙烯、12Kg丙烯酸丁酯、10Kg丙烯酸-2-乙基己酯、5Kg丙烯酸、0.5Kg过氧化苯甲酰和0.2Kg链转移剂十二烷基硫醇，控制滴加速度，在1.0小时匀速滴加完。保温30分钟，补加0.1Kg过氧化苯甲酰，至转化率达到98%以上，酸价为50-60 mgKOH/g。降温至50-40℃，用0.8Kg二甲基乙醇胺中和至pH7.5-8.0，并用去离子水调整固体分至50±2%，搅拌均匀，制得水性环氧酯改性丙烯酸树脂。

水性环氧酯改性丙烯酸树脂的性能测试结果如下：

项目	结果
		外观	琥珀色半透明液体
粘度(涂-4杯，25℃)	80
		固体	50.5%
数均分子量	5900
		软化点	26℃

实施例4：黑色水性底面合一防腐漆的制备

称取水性环氧酯改性丙烯酸树脂 14Kg、水16Kg、水性润湿分散剂SMB 0.6Kg，分别加入分散缸中，搅拌均匀，边搅拌边加入水性炭黑2.0Kg、500目云母氧化铁红6.0Kg、超细硫酸钡8.2Kg、磷酸锌8.0Kg、防锈剂827 1.0Kg、中速分散20分钟，砂磨至细度为30微米以下，转入调漆缸。边搅拌边加入水性环氧酯改性丙烯酸树脂 35.7Kg、水性催干剂 1.9 Kg、防腐剂 0.2 Kg和水性消泡剂0.1Kg，中速搅拌10分钟，再加入水性底材润湿剂（BYK346）0.15Kg进行分散，最后缓慢加入增稠剂PUR62 0.2 Kg和三乙醇胺0.1Kg，搅拌10分钟，用水调整粘度，合格后过滤包装。

本发明的黑色水性底面合一防腐漆性能检测结果见下表：

项 目	检测结果
		容器中的状态	符合
漆膜外观	符合
		干燥时间（表干）	0.5小时
干燥时间（实干）	12小时
		附着力	1级
柔韧性	1mm
		耐冲击性/cm	50cm
耐水性	480h漆膜完好
		耐酸性（0.05N HCL）	48h漆膜完好
耐碱性(0.05 N NaOH)	6h漆膜完好
		耐盐雾性	550h漆膜完好
耐柴油（0#）	48h漆膜完好
		耐机油（10#）	96h漆膜完好

实施例5：铁红水性底面合一防腐漆的制备

称取水性环氧酯改性丙烯酸酯16Kg、水16Kg、水性润湿分散剂SMB 0.6Kg，分别加入分散缸中，搅拌均匀，边搅拌边加入190氧化铁红 10 Kg、500目云母氧化铁红 6.0 Kg、SAP-2改性三聚磷酸铝 4.0 Kg、磷酸锌 4.0 Kg、防锈剂827 1.0 Kg、膨润土 0.2 Kg，中速分散20分钟，砂磨至细度为30微米以下，转入调漆缸。边搅拌边加入水性环氧酯改性丙烯酸树脂 35.7Kg、水性催干剂 1.9 Kg、防腐剂 0.2 Kg和水性消泡剂 0.1Kg，中速搅拌10分钟，再加入水性底材润湿剂（BYK346） 0.15Kg进行分散，最后缓慢加入PUR62   0.2Kg和三乙醇胺 0.1Kg，搅拌10分钟，用去离子水调整粘度，合格后过滤包装。

本发明的铁红水性底面合一防腐漆性能检测结果见下表：

项 目	检测结果
		容器中的状态	符合
漆膜外观	符合
		干燥时间（表干）	0.5小时
干燥时间（实干）	12小时
		附着力	1级
柔韧性	1mm
		耐冲击性/cm	50cm
耐水性	480h漆膜完好
		耐酸性（0.05N HCL）	48h漆膜完好
耐碱性(0.05N NaOH)	6h漆膜完好
		耐盐雾性	720h漆膜完好
耐柴油（0#）	48h漆膜完好
		耐机油（10#）	96h漆膜完好

上述实施例中的水性催干剂可选用复合稀土催干剂、异锌酸锆、异锌酸铈、异锌酸钴、异锌酸钙或等同物；水性润湿分散剂可选用分散剂SMB（苯乙烯顺酐化丁醇半酯）或等同物；水性底材润湿剂可选用BYK-346、BYK-345或等同物；水性消泡剂可选用BYK-020或A10或等同物。

以上为本发明最优化的实施方式，依据本发明内容，本领域的技术人员能考虑到的替代方案，雷同的实施方式，均为本发明的范畴。

Claims (6)

1.一种汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆，其各组分的重量百分比如下：

水性环氧酯改性丙烯酸树脂          39.5-59.5%，

防锈颜填料                                 25-35%，

水性消泡剂                               0.15-0.4%，

水性润湿分散剂                          0.3-0.6%，

水性底材润湿剂                         0.15-0.4%，

醇醚类溶剂                                 5-8%，

水                                             15-20%，

水性催干剂                                0.5-0.8%，

防腐剂                          　         1.0-1.5%，

增稠剂                                      0.2-0.5%，

有机胺中和剂　　　　　　　　　0.05-0.2%；

所述的水性环氧酯改性丙烯酸树脂由环氧树脂E-20、干性亚麻油酸、丁烯酸和催化剂酯化生成环氧酯预聚物，然后加入醇醚类溶剂兑稀，再与丙烯酸单体混合物在引发剂过氧化苯甲酰和链转移剂十二烷基硫醇的作用下聚合而成，最后用二甲基二乙醇胺进行中和，加入去离子水稀释而得；

所述的环氧酯预聚物由以下质量百分比的各组分混合而成：

环氧树脂E-20                 　　40-55%，

干性亚麻油酸                        35-40%，

丁烯酸                                10-15%，

催化剂                       　　   0.4-0.5%；

所述的水性环氧酯改性丙烯酸树脂由以下重量百分比的各组分混合而成：

环氧酯预聚物                       35-55%，

甲基丙烯酸甲酯                    10-15%，

苯乙烯                                 8-12%，

丙烯酸丁酯                          12-15%，

丙烯酸-2-乙基己酯                10-15%，

丙烯酸                                  3-5%，

引发剂过氧化苯甲酰　　　  0.5-0.8%，

链转移剂十二烷基硫醇          0.2-0.5%，

二甲基二乙醇胺                    0.5-1.0%。

2. 根据权利要求1所述的汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述的催化剂选用DBTO或环烷酸锌，所述的醇醚类溶剂选用丙二醇甲醚或乙二醇丁醚。

3.根据权利要求1所述的汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述的防锈颜填料选用水性炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、云母氧化铁红、超细硫酸钡、磷酸锌、SAP-1改性三聚磷酸铝中的多种与防锈剂827的混合物。

4.根据权利要求1所述的汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述的水性催干剂选用复合稀土催干剂、异锌酸锆、异锌酸铈、异锌酸钴或异锌酸钙。

5.根据权利要求1所述的汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述水性环氧酯改性丙烯酸树脂的数均分子量为4000-8000，粘度为70-120s/25℃·涂-4杯，软化点为25-35℃。

6.权利要求1-5任一项所述汽车零配件涂装用的水性底面合一防腐漆的制备方法，其步骤如下：

将防锈颜填料、水性润湿分散剂、部分水性环氧酯改性丙烯酸树脂和水搅拌均匀，研磨至色浆备用，将余下的水性环氧酯改性丙烯酸树脂、水性催干剂、防腐剂、水性消泡剂和醇醚类溶剂混匀，在搅拌下加入研磨好的色浆中，再加入水性底材润湿剂后分散，最后加入增稠剂和有机胺中和剂，搅拌均匀制得水性底面合一防腐漆。