CN103911057B - 一种用于三涂一烘的水性面层涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于三涂一烘的水性面层涂料及其制备方法，所述涂料为单组份，由8-12重量份具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂、2-3重量份氨基树脂、0.2-0.8重量份中和剂、20-30重量份颜填料、2-4重量份纳米钛溶胶、0.05-0.2重量份水性流平剂、0.05-0.3重量份水性增稠剂、49.7-67.7重量份去离子水组成，粘度为100-160s，细度≤15μm。本发明的涂料适用于金属工件的三涂一烘工艺，涂层间附着力明显好于三涂三烘工艺，而且三个涂层之间不发生颜色的迁移。最终涂层硬度达到2H，冲击强度为50Kg.cm，附着力为0级，还具有非常优异的耐候性能，经1500小时QUV老化试验，失光率≤10%，ΔE≤1.0，和较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度≤2mm。

Description

一种用于三涂一烘的水性面层涂料及其制备方法

[技术领域]

本发明属于水性涂料和制备方法技术领域，涉及一种用于三涂一烘的水性面层涂料及其制备方法。

[背景技术]

现阶段在汽车工业及建材、五金、家电等其他金属涂装领域普遍采用的涂装方式是底漆为水性阴极电泳涂料，烘干后喷涂溶剂型面漆，烘干后再喷涂溶剂型罩光漆，三涂三烘工艺，这种涂装方式能源浪费严重，而且对环境污染较大，完全背离环保的发展趋势。现阶段的涂装方式由于水性阴极电泳涂料和溶剂型面漆以及罩光漆之间产品结构差异较大，经常出现底漆和面漆之间层间附着力不好，发生涂层之间的剥离，严重影响产品的性能。

发明专利（CN101528362A）公开了一种塑料成型品的涂装方式，采用三涂一烘的工艺，低温烘烤能形成对塑料成型品的附着性、耐水性、耐久性等涂膜的涂装方式，但不适用于金属工件。发明专利（CN102341190A）公开了一种在汽车外覆盖件上的形成多层漆膜的方法，采用三涂一烘可以提供良好的漆膜外观和抗片落性，此涂料虽然用于金属构件，但底漆采用水性着色漆，防腐蚀性不够，而腐蚀是金属损耗最严重的原因之一，目前市面上还没有针对金属工件经过水性阴极电泳涂料涂装后进行三涂一烘的产品，提高金属工件抗腐蚀的同时还具有优异的耐老化性。

所以急需开发出一款用于三涂一烘的水性面层涂料，底漆采用水性阴极电泳涂料提高防腐蚀性，面层涂料和罩光涂料都是水性化的产品，采用三涂一烘工艺。

[发明内容]

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于三涂一烘的水性面层涂料及其制备方法，本发明产品为单组份涂料，适用于金属工件，三涂一烘工艺，工件采用阴极电泳涂料涂底漆后直接喷涂本水性面层涂料，然后在喷涂水性罩光漆，一道烘烤，三层涂膜同时固化，三层涂料全部水性化，节约能源和环保安全，涂层间附着力明显好于三涂三烘工艺，而且三个涂层之间不进行颜色的迁移。最终涂层硬度达到2H，冲击强度为50Kg.cm，附着力为0级，还具有非常优异的耐候性能，经1500小时QUV老化试验，失光率≤10%，ΔE≤1.0，和较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度≤2mm。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于三涂一烘的水性面层涂料，所述涂料为单组份，由8-12重量份具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂、2-3重量份氨基树脂、0.2-0.8重量份中和剂、20-30重量份颜填料、2-4重量份纳米钛溶胶、0.05-0.2重量份水性流平剂、0.05-0.3重量份水性增稠剂、49.7-67.7重量份去离子水组成，粘度为100-160s，细度≤15μm。

所述聚醚改性阳离子丙烯酸树脂由7-14重量份乙二醇单丁醚，7-15重量份正丁醇，4-6重量份甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，7-9重量份异丁烯醇聚氧乙烯醚，11-13重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14重量份甲基丙烯酸羟乙酯，9-11重量份甲基丙烯酸甲酯，13-15重量份丙烯酸异辛酯，5-7重量份苯乙烯，2-4重量份过氧化苯甲酰，2-5重量份甲基异丁基酮和3-5重量份N-乙基乙醇胺组成。

所述氨基树脂为甲醚化的氨基树脂、丁醚化的氨基树脂、苯代氨基树脂或者甲基丁基混醚化的氨基树脂中的任意一种。

所述中和剂为乳酸或者醋酸中和剂中的任意一种。

所述颜填料为钛白粉、炭黑、氧化铁红、碳酸钙、高岭土滑石粉或硫酸钡中的一种或任意几种混合物。

所述纳米钛溶胶为pH值4-5，粒径10nm的纳米钛溶胶。

所述水性流平剂为有机硅流平剂，选自市售的BYK-320、TEGOGlideA115或SILCOFLWB-127中的任意一种。

所述水性增稠剂为水性缔合型聚氨酯增稠剂，选自市售的TEGOViscoPlus3030、DSX3100或CA902中的任意一种。

本发明还包括用于三涂一烘的水性面层涂料的制备方法，所述涂料是单组份制备，所述的用于三涂一烘的水性面层涂料是将8-12重量份具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂和2-3重量份氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入0.2-0.8重量份中和剂搅拌均匀，然后和49.7-67.7重量份去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入20-30重量份颜填料，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入2-4重量份纳米钛溶胶、0.05-0.2重量份水性流平剂和0.05-0.3重量份水性增稠剂，搅拌均匀后过滤所得。

本发明的三涂一烘的水性面层涂料的有益效果是：该涂料为水性单组份涂料，涂装方便，使用环保、安全；本涂料成膜物质采用具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂来包裹颜填料，可以锚固颜填料颗粒，使面层的色相不会向底漆以及罩光漆迁移，而又引入纳米钛溶胶，可以很好的阻隔底漆的颜填料迁移，而且湿碰湿工艺（涂装后的涂膜不烘烤，直接在此涂膜上进行下一道喷涂）可以显著提高层间附着力，适用于金属工件，三涂一烘工艺，工件采用阴极电泳涂料涂底漆后直接喷涂本水性面层涂料，然后在喷涂水性罩光漆，一道烘烤，三层涂膜同时固化。最终涂层硬度达到2H，冲击强度为50Kg.cm，附着力为0级，还具有非常优异的耐候性能，经1500小时QUV老化试验，失光率≤10%，ΔE≤1.0，和较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度≤2mm。

[具体实施方式]

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

1)所述聚醚改性阳离子丙烯酸树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸异辛酯，苯乙烯和四分之三的过氧化苯甲酰混合均匀待用，称为混合液a；按配方量将四分之一的过氧化苯甲酰和甲基异丁基酮混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将乙二醇单丁醚，正丁醇，甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和异丁烯醇聚氧乙烯醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到110℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温半小时，然后滴加3-5重量份N-乙基乙醇胺，半小时滴完，然后升温到120℃，胺化3小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂。

2）所述水性面层涂料配方

按配方量将具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂和苯代氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入中和剂醋酸搅拌均匀，然后和去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料钛白粉、高岭土、硫酸钡和氧化铁红，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入纳米钛溶胶、水性流平剂TEGOGlideA115和水性增稠剂DSX3100，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的用于三涂一烘的水性面层涂料。

实施例2

1）所述聚醚改性阳离子丙烯酸树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸异辛酯，苯乙烯和四分之三的过氧化苯甲酰混合均匀待用，称为混合液a；按配方量将四分之一的过氧化苯甲酰和甲基异丁基酮混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将乙二醇单丁醚，正丁醇，甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和异丁烯醇聚氧乙烯醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到110℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温半小时，然后滴加3-5重量份N-乙基乙醇胺，半小时滴完，然后升温到120℃，胺化3小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂。

2）所述水性面层涂料配方

按配方量将具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂和丁醚化的氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入中和剂醋酸搅拌均匀，然后和去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料炭黑、高岭土、滑石粉和碳酸钙，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入纳米钛溶胶、水性流平剂BYK-320和水性增稠剂CA902，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的用于三涂一烘的水性面层涂料。

实施例3

1）所述聚醚改性阳离子丙烯酸树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸异辛酯，苯乙烯和四分之三的过氧化苯甲酰混合均匀待用，称为混合液a；按配方量将四分之一的过氧化苯甲酰和甲基异丁基酮混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将乙二醇单丁醚，正丁醇，甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和异丁烯醇聚氧乙烯醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到110℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温半小时，然后滴加3-5重量份N-乙基乙醇胺，半小时滴完，然后升温到120℃，胺化3小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂。

2）所述水性面层涂料配方

按配方量将具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂和甲基丁基混醚化的氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入中和剂乳酸搅拌均匀，然后和去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料钛白粉、炭黑、高岭土和碳酸钙，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入纳米钛溶胶、水性流平剂SILCOFLWB-127和水性增稠剂TEGOViscoPlus3030，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的用于三涂一烘的水性面层涂料。

将上述实施例1-3制得的用于三涂一烘的水性面层涂料进行制板测试，采用浩力森涂料（上海）有限公司的电泳底漆OHT-400产品，电泳底漆膜厚为15-20um，喷涂实施例中的水性面层涂料，膜厚为20-25um，再喷涂浩力森涂料（上海）有限公司的水性罩光WP-Z3000产品，膜厚为20-25um，固化条件为130℃/20min。

样板的主要技术指标如下表：

因而本发明制得的用于三涂一烘的水性面层涂料，采用三涂一烘工艺，一道烘烤，三层涂膜同时固化，节约能源和环保安全，最终涂层硬度、冲击强度附着力等性能优异，同时还具有非常优异的耐候性能和较好的耐腐蚀性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于三涂一烘的水性面层涂料，其特征在于所述涂料为单组份，由8-12重量份具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂、2-3重量份氨基树脂、0.2-0.8重量份中和剂、20-30重量份颜填料、2-4重量份纳米钛溶胶、0.05-0.2重量份水性流平剂、0.05-0.3重量份水性增稠剂、49.7-67.7重量份去离子水组成；

聚醚改性阳离子丙烯酸树脂由7-14重量份乙二醇单丁醚，7-15重量份正丁醇，4-6重量份甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，7-9重量份异丁烯醇聚氧乙烯醚，11-13重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14重量份甲基丙烯酸羟乙酯，9-11重量份甲基丙烯酸甲酯，13-15重量份丙烯酸异辛酯，5-7重量份苯乙烯，2-4重量份过氧化苯甲酰，2-5重量份甲基异丁基酮和3-5重量份N-乙基乙醇胺组成；

所述的具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂由以下步骤制得：

将11-13重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14重量份甲基丙烯酸羟乙酯，9-11重量份甲基丙烯酸甲酯，13-15重量份丙烯酸异辛酯，5-7重量份苯乙烯，1.5-3重量份过氧化苯甲酰混合均匀得到混合液a，待用；

将0.5-1重量份的过氧化苯甲酰和2-5重量份甲基异丁基酮混合均匀得到混合液b，待用；

将7-14重量份乙二醇单丁醚，7-15重量份正丁醇，4-6重量份甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和7-9重量份异丁烯醇聚氧乙烯醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到110℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温半小时，然后滴加3-5重量份N-乙基乙醇胺，半小时滴完，然后升温到120℃，胺化3小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂。

2.如权利要求1所述的用于三涂一烘的水性面层涂料，其特征在于氨基树脂为甲醚化的氨基树脂、苯代氨基树脂或者甲基丁基混醚化的氨基树脂中的任意一种。

3.如权利要求1所述的用于三涂一烘的水性面层涂料，其特征在于中和剂为乳酸或者醋酸中的任意一种。

4.如权利要求1所述的用于三涂一烘的水性面层涂料，其特征在于颜填料为钛白粉、炭黑、氧化铁红、碳酸钙、高岭土、滑石粉或硫酸钡中的一种或任意几种混合物。

5.如权利要求1所述的用于三涂一烘的水性面层涂料，其特征在于纳米钛溶胶为pH值4-5，粒径10nm的纳米钛溶胶。

6.如权利要求1所述的用于三涂一烘的水性面层涂料，其特征在于水性流平剂为有机硅流平剂，选自市售的BYK-320、TEGOGlideA115或SILCOFLWB-127中的任意一种。

7.如权利要求1所述的用于三涂一烘的水性面层涂料，其特征在于水性增稠剂为水性缔合型聚氨酯增稠剂，选自市售的TEGOViscoPlus3030、DSX3100或CA902中的任意一种。

8.一种用于三涂一烘的水性面层涂料的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：将8-12重量份具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂和2-3重量份氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入0.2-0.8重量份中和剂搅拌均匀，然后和49.7-67.7重量份去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入20-30重量份颜填料，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入2-4重量份纳米钛溶胶、0.05-0.2重量份水性流平剂和0.05-0.3重量份水性增稠剂，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的用于三涂一烘的水性面层涂料；

聚醚改性阳离子丙烯酸树脂由7-14重量份乙二醇单丁醚，7-15重量份正丁醇，4-6重量份甲基烯丙醇聚氧乙烯醚，7-9重量份异丁烯醇聚氧乙烯醚，11-13重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14重量份甲基丙烯酸羟乙酯，9-11重量份甲基丙烯酸甲酯，13-15重量份丙烯酸异辛酯，5-7重量份苯乙烯，2-4重量份过氧化苯甲酰，2-5重量份甲基异丁基酮和3-5重量份N-乙基乙醇胺组成；

所述的具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂由以下步骤制得：

将11-13重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14重量份甲基丙烯酸羟乙酯，9-11重量份甲基丙烯酸甲酯，13-15重量份丙烯酸异辛酯，5-7重量份苯乙烯，1.5-3重量份过氧化苯甲酰混合均匀得到混合液a，待用；

将0.5-1重量份的过氧化苯甲酰和2-5重量份甲基异丁基酮混合均匀得到混合液b，待用；

将7-14重量份乙二醇单丁醚，7-15重量份正丁醇，4-6重量份甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和7-9重量份异丁烯醇聚氧乙烯醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到110℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温半小时，然后滴加3-5重量份N-乙基乙醇胺，半小时滴完，然后升温到120℃，胺化3小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的具有梳型结构的聚醚改性阳离子丙烯酸树脂。