CN104194531A - 一种耐溶剂性环保水性涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种耐溶剂性环保水性涂料及制备方法，该材料具有稳定的防腐保护性能。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该涂料由以下重量百分比的各成份配制而成：蒙脱石2-6%，聚乙二醇2-6%，有机硅乳液5-10%，二氧化钛粉6-10%，缩醛树脂复合氧化物10-14%，硫酸钡0.1-0.5%，合成树脂40-50%，环氧树脂5-8%，其余为水；其中，缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为1-3：10。

Description

一种耐溶剂性环保水性涂料及制备方法

技术领域：

本发明属于涂料领域，涉及一种耐溶剂性环保水性涂料及制备方法。

背景技术：

CN200710047452.5号申请提供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。

上述用于钢带的水性涂料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。

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。但是该涂料耐溶剂性稳定性还需进一步提高。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种耐溶剂性环保水性涂料，该材料具有稳定的防腐保护性能。

本发明的另一目的是提供一种耐溶剂性环保水性涂料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种耐溶剂性环保水性涂料，该涂料由以下重量百分比的各成份配制而成：

蒙脱石2-6%，聚乙二醇2-6%，有机硅乳液5-10%，二氧化钛粉6-10%，缩醛树脂复合氧化物10-14%，硫酸钡0.1-0.5%，合成树脂40-50%，环氧树脂5-8%，其余为水；其中，缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为1-3：10。

本发明的进一步设计在于：

其中，所述二氧化钛粉粒径为18-30微米。

其中，所述缩醛树脂复合氧化物平均粒径为15-25微米。

本发明耐溶剂性环保水性涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1）缩醛树脂复合氧化物准备：

按以下重量百分比配料：氧化钙3-8%，废玻璃12-18%，氧化钠15-18%，氧化铈0.4-0.8%，其余为氧化硅；其中，废玻璃中各成分的重量百分比为：氧化钙5-8%，氧化铝1-1.5%，氧化镁1-3%，氧化钠12-16%，氧化硼0.1-0.4%，氧化钡0.4-0.8%，其余为氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；

将各物料然后均匀混合，接着放入加热炉中的坩埚中加热到1400-1450度，保温10-15钟后取出坩埚，将熔融无机物料倒入钢模具冷却到室温；然后将得到的复合氧化物粉碎研磨到10-20微米；

将缩醛树脂190-200度得到呈熔融态物质，然后将上述复合氧化物加入熔融缩醛树脂中并搅拌均匀，自然冷却到室温，得到缩醛树脂复合氧化物；该缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为1-3：10；然后将缩醛树脂复合氧化物放入-70～-80度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为15-25微米，备用；

2）合成树脂的准备：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比为15：10：10：30-40混合，形成混合物；然后加入占混合物质量4-6%的引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧树脂溶合反应，溶合温度为105-110℃，反应时间为2-3小时，其中，正丁醇与树脂混合体及环氧树脂的重量比为30：65-70：10；反应后进行减压蒸馏，得到粘稠液体，蒸馏的温度为70～80℃，压力为0.002-0.005MPa，减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度为20%的氨水调节pH至7.5-8.0，得到水性丙烯酸合成树脂；

3）水性涂料制备：按上述配比先将蒙脱石、二氧化钛粉、硫酸钡和缩醛树脂复合氧化物物放入容器混合均匀；然后加入水混合5-10分钟；然后将合成树脂、环氧树脂、有机硅乳液酯、分散剂聚乙二醇加入，混合30-40分钟后得到耐溶剂性环保水性涂料。

本发明具有如下有益效果：

本发明涂料中的二氧化钛粉和硫酸钡为具有补强和防老化的作用。环氧树脂改性丙烯酸树脂而形成具有较高力学性能的合成树脂。合成树脂构成了涂料的基础。涂料中蒙脱石为调稠剂，聚乙二醇为分散剂，有机硅乳液改善了水分散性，环氧树脂提高涂料的耐溶剂性，缩醛树脂复合氧化物具有耐溶剂性，同时改善了涂层的结合性能。

与现有技术相比，本发明的优点在于耐溶剂性高。本发明制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低，绿色环保；另外该材料制备工艺简便，过程简单，生产的材料具有良好的性能，非常便于工业化生产。

本发明的涂料可以应用于交通、造船、建筑、桥梁、管道、机械设备、化工贮罐等行业钢铁材料的防护与装饰。 

由图可以看出，组织均匀。本发明的材料性能见表1。 

附图说明：

图1为本发明实施例一制备的耐溶剂性环保水性涂料涂层表面状态图。

具体实施方式：

以下各实例中，有机硅乳液选用道康宁DC949；环氧树脂型号为6101。引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(简称AIBA,VA-044引发剂)。

废玻璃中各成分的重量百分比为：氧化钙5-8%，氧化铝1-1.5%，氧化镁1-3%，氧化钠12-16%，氧化硼0.1-0.4%，氧化钡0.4-0.8%，其余为氧化硅。

市购蒙脱石 (Na,Ca)0.33(Al,Mg,Fe)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O；各成份重量百分比分析值：Al2O3：16.54%、FeO：0.26%、SiO2：50.95%、Fe2O3：1.36%、MgO：4.65%、CaO：2.26%、K2O：0.47%、H2O：23.29%。

 

实施例一：

本发明耐溶剂性环保水性涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）缩醛树脂复合氧化物准备：

按以下重量百分比配料：氧化钙5%，废玻璃15%，氧化钠16%，氧化铈0.6%，其余为氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；

将各物料然后均匀混合，接着放入加热炉中的坩埚中加热到1430度，保温12钟后取出坩埚，将熔融无机物料倒入钢模具冷却到室温；然后将得到的复合氧化物粉碎研磨到10-20微米；

将缩醛树脂195度得到呈熔融态物质，然后将上述复合氧化物加入熔融缩醛树脂中并搅拌均匀，自然冷却到室温，得到缩醛树脂复合氧化物；该缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为3：10；然后将缩醛树脂复合氧化物放入-75度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为15-25微米，备用；

2）合成树脂的准备：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比为15：10：10：35混合，形成混合物；然后加入占混合物质量5%的引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐形成树脂混合体；搅拌20分钟后与正丁醇和环氧树脂溶合反应，溶合温度为108℃，反应时间为2小时，其中，正丁醇与树脂混合体及环氧树脂的重量比为30：68：10；反应后进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体，得到粘稠液体，蒸馏的温度为75℃，压力为0.003MPa，减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度为20%的氨水调节pH至7.5，得到水性丙烯酸合成树脂；

3）耐溶剂性环保水性涂料制备：

各原料按重量百分比：合成树脂40%，环氧树脂5%，蒙脱石2%，分散剂聚乙二醇2%，有机硅乳液5%，二氧化钛粉6%，缩醛树脂复合氧化物10%，硫酸钡0.1%，其余为水进行配料。其中，所述二氧化钛粉粒径为18-30微米。

按上述配比先将蒙脱石、二氧化钛粉、硫酸钡和缩醛树脂复合氧化物物放入容器混合均匀；然后加入水混合8分钟；然后将合成树脂、环氧树脂、有机硅乳液酯、分散剂聚乙二醇加入，混合35分钟后得到耐溶剂性环保水性涂料制备。

 

实施例二：

本发明耐溶剂性环保水性涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）缩醛树脂复合氧化物准备：

按以下重量百分比配料：氧化钙8%，废玻璃18%，氧化钠18%，氧化铈0.8%，其余为氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；

将各物料然后均匀混合，接着放入加热炉中的坩埚中加热到1450度，保温15钟后取出坩埚，将熔融无机物料倒入钢模具冷却到室温；然后将得到的复合氧化物粉碎研磨到10-20微米；

将缩醛树脂200度得到呈熔融态物质，然后将上述复合氧化物加入熔融缩醛树脂中并搅拌均匀，自然冷却到室温，得到缩醛树脂复合氧化物；该缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为1：10；然后将缩醛树脂复合氧化物放入-80度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为15-25微米，备用；

2）合成树脂的准备：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比为15：10：10：40混合，形成混合物；然后加入占混合物质量6%的引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧树脂溶合反应，溶合温度为110℃，反应时间为3小时，其中，正丁醇与树脂混合体及环氧树脂的重量比为30：70：10；反应后进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体，得到粘稠液体，蒸馏的温度为80℃，压力为0.005MPa，减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度为20%的氨水调节pH至8.0，得到水性丙烯酸合成树脂；

3）耐溶剂性环保水性涂料制备：

各原料按重量百分比：合成树脂50%，环氧树脂8%， 蒙脱石6%，聚乙二醇6%，有机硅乳液10%，二氧化钛粉10%，缩醛树脂复合氧化物14%，硫酸钡0.5%，其余为水。其中，所述二氧化钛粉粒径为18-30微米。

按上述配比先将蒙脱石、二氧化钛粉、硫酸钡和缩醛树脂复合氧化物物放入容器混合均匀；然后加入水混合5-10分钟；然后将合成树脂、环氧树脂、有机硅乳液酯、分散剂聚乙二醇加入，混合30-40分钟后得到耐溶剂性环保水性涂料制备。

实施例三：

本发明耐溶剂性环保水性涂料的制备过程中，其中各成份按以下重量百分进行配料，其它条件及制备过程同实施例一。

合成树脂45%，环氧树脂7%，调稠剂 蒙脱石4%，分散剂聚乙二醇4%，有机硅乳液710%，二氧化钛粉8%，缩醛树脂复合氧化物12%，硫酸钡0.3%，其余为水。缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为2：10。

实施例四：（成份配比不在本发明设计范围内）

本实例耐溶剂性环保水性涂料中各成份重量百分比为：合成树脂35%，环氧树脂4%，调稠剂 蒙脱石1%，分散剂聚乙二醇1%，有机硅乳液4%，二氧化钛粉5%，缩醛树脂复合氧化物8%，硫酸钡0.05%，其余为水。缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为4：10。

其制备过程中及其它条件同实施例一。

实施例五：（成份配比不在本发明设计范围内）

本实例耐溶剂性环保水性涂料中各成份重量百分比为：合成树脂60%，环氧树脂10%，调稠剂 蒙脱石8%，分散剂聚乙二醇8%，有机硅乳液12%，二氧化钛粉12%，缩醛树脂复合氧化物15%，硫酸钡0.7%，其余为水。缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为0.5：10。

其制备过程中及其它条件同实施例一。

 

表1

由上表可以看出，涂料中的合成树脂、环氧树脂、蒙脱石、聚乙二醇、有机硅乳液、二氧化钛粉、缩醛树脂复合氧化物、硫酸钡对材料的性能提高有帮助。但是这些添加物过多、水过少则削弱了涂料的铺展性。涂料4和涂料5的耐溶剂性能略有下降。

Claims (6)

1.一种耐溶剂性环保水性涂料，该涂料由以下重量百分比的各成份配制而成：

蒙脱石2-6%，聚乙二醇2-6%，有机硅乳液5-10%，二氧化钛粉6-10%，缩醛树脂复合氧化物10-14%，硫酸钡0.1-0.5%，合成树脂40-50%，环氧树脂5-8%，其余为水；其中，缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为1-3：10。

2.根据权利要求1所述耐溶剂性环保水性涂料，其中，所述二氧化钛粉粒径为18-30微米。

3.根据权利要求1所述耐溶剂性环保水性涂料，其中，所述缩醛树脂复合氧化物平均粒径为15-25微米。

4.根据权利要求1所述耐溶剂性环保水性涂料，其中，所述缩醛树脂复合氧化物通过以下方法制备：

1）按以下重量百分比配料：氧化钙3-8%，废玻璃12-18%，氧化钠15-18%，氧化铈0.4-0.8%，其余为氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；

2）将各物料然后均匀混合，接着放入加热炉中的坩埚中加热到1400-1450度，保温10-15钟后取出坩埚，将熔融无机物料倒入钢模具冷却到室温，然后将得到的复合氧化物粉碎研磨到10-20微米；

3）将缩醛树脂于190-200度得到呈熔融态物质，然后将上述复合氧化物加入熔融缩醛树脂中并搅拌均匀，自然冷却到室温，得到缩醛树脂复合氧化物；该缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为1-3：10；然后将缩醛树脂复合氧化物放入-70～-80度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为15-25微米，备用。

5.根据权利要求1所述耐溶剂性环保水性涂料，其中，所述合成树脂通过以下方法制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比为15：10：10：30-40混合，形成混合物；然后加入占混合物质量4-6%的引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧树脂溶合反应，溶合温度为105-110℃，反应时间为2-3小时，其中，正丁醇与树脂混合体及环氧树脂的重量比为30：65-70：10；反应后进行减压蒸馏，得到粘稠液体，蒸馏的温度为70～80℃，压力为0.002-0.005MPa，减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30;

然后加入质量浓度为20%的氨水调节PH至7.5-8.0，得到水性丙烯酸合成树脂。

6.权利要求1所述耐溶剂性环保水性涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1）缩醛树脂复合氧化物准备：

按以下重量百分比配料：氧化钙3-8%，废玻璃12-18%，氧化钠15-18%，氧化铈0.4-0.8%，其余为氧化硅；其中，废玻璃中各成分的重量百分比为：氧化钙5-8%，氧化铝1-1.5%，氧化镁1-3%，氧化钠12-16%，氧化硼0.1-0.4%，氧化钡0.4-0.8%，其余为氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；

将各物料然后均匀混合，接着放入加热炉中的坩埚中加热到1400-1450度，保温10-15钟后取出坩埚，将熔融无机物料倒入钢模具冷却到室温；然后将得到的复合氧化物粉碎研磨到10-20微米；

将缩醛树脂190-200度得到呈熔融态物质，然后将上述复合氧化物加入熔融缩醛树脂中并搅拌均匀，自然冷却到室温，得到缩醛树脂复合氧化物；该缩醛树脂复合氧化物中缩醛树脂和复合氧化物的重量比为1-3：10；然后将缩醛树脂复合氧化物放入-70～-80度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为15-25微米，备用；

2）合成树脂的准备：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比为15：10：10：30-40混合，形成混合物；然后加入占混合物质量4-6%的引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧树脂溶合反应，溶合温度为105-110℃，反应时间为2-3小时，其中，正丁醇与树脂混合体及环氧树脂的重量比为30：65-70：10；反应后进行减压蒸馏，得到粘稠液体，蒸馏的温度为70～80℃，压力为0.002-0.005MPa，减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度为20%的氨水调节pH至7.5-8.0，得到水性丙烯酸合成树脂；

3）水性涂料制备：按上述配比先将蒙脱石、二氧化钛粉、硫酸钡和缩醛树脂复合氧化物物放入容器混合均匀；然后加入水混合5-10分钟；然后将合成树脂、环氧树脂、有机硅乳液酯、分散剂聚乙二醇加入，混合30-40分钟后得到耐溶剂性环保水性涂料。