CN104449265A - 一种水性装饰涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种水性装饰涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种水性装饰涂料及其制备方法与应用。该涂料包含如下成分：水性聚酯树脂40～50％、胺中和剂5～9％、固化剂10～16％、催化剂0.2～0.5％、附着力促进剂0.5～1％、润湿分散剂0.5～1％、钛白粉10～25％、消泡剂0.3～0.5％、流平剂0.5～1％、水11～20％。本发明通过将水性聚酯树脂在胺中和剂中和条件下溶解于水中，加入固化剂、催化剂、附着力促进剂、钛白粉、润湿分散剂、消泡剂和流平剂，搅拌均匀得到水性装饰涂料。该涂料为单组分型涂料，均一分散，粘度适中，存放和使用方便，白度，加工性、耐冲击，耐溶剂，耐水煮性优异，不含苯类有机溶剂，能广泛用于橱柜、天花板等室内装饰制品。

Description

一种水性装饰涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于水性工业涂料领域，特别涉及一种水性装饰涂料及其制备方法与应用。
背景技术
作为世界上第二大涂料消费国，我国涂料构成比例存在很大缺陷。高污染的溶剂型涂料在市场上仍处于主要地位。随着现代工业涂料行业的日益发展，环保意识的日益普及，经济节能环境友好的水性涂料越来越受到广大用户的认可和喜爱，也必将成为未来涂料市场的主流产品和发展方向。
特别的，一直以来，室内装饰涂料由于与家居生活、环境的密切关联而引起消费者的广泛关注。漂亮家居的背后，传统的溶剂型涂料在一定程度上影响着人们的身心健康。因此，环境友好的水性涂料越来越受到消费者的青睐。目前，市场上水性涂料主要利用丙烯酸树脂为主要成膜物质，加工性能差，应用大部分局限于内墙外墙等建材方面。对于一些要求一定加工和图案性能的家居装饰产品如天花，水性涂料产品仍一片空白。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种水性装饰涂料。
本发明的另一目的在于提供所述的水性装饰涂料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供所述的水性装饰涂料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种水性装饰涂料，包含如下按质量百分比计的成分：水性聚酯树脂40～50％、胺中和剂5～9％、固化剂10～16％、催化剂0.2～0.5％、附着力促进剂0.5～1％、润湿分散剂0.5～1％、钛白粉10～25％、消泡剂0.3～0.5％、流平剂0.5～1％、水11～20％。
所述的水性聚酯树脂即水溶性聚酯树脂，优选水溶性饱和聚酯树脂，更优选玻璃化转变温度为10～30℃、酸值为20～50mg KOH/g，羟值为90～140mgKOH/g、分子量为5000～10000的水性聚酯树脂。水性聚酯树脂的玻璃化温度太高则树脂较硬，会导致涂料的柔韧性较低、加工性能差，耐水煮性能较差；玻璃化温度太低则板面发粘，硬度太差。
所述的水性聚酯树脂优选阳光汇德YG-SP881、阳光汇德YG-SP875、江门PJ380和金汇利HD-MB019中的至少一种。
所述的胺中和剂用来中和水性聚酯树脂，与水性聚酯树脂中羧基反应，形成羧酸盐，增强水溶性；优选地，所述胺中和剂为N,N-二甲基乙醇胺。
所述的固化剂为甲醚化三聚氰胺甲醛树脂；该甲醚化三聚氰胺甲醛树脂为部分全部或部分甲醚化的三聚氰胺甲醛树脂，其具有较好的水溶性，用于与树脂上羟基反应；优选为英力士Resimene 747氨基树脂、氰特CYMEL 303氨基树脂、奥仕OS 303-98氨基树脂和奥仕OS 325-80氨基树脂中的至少一种。
所述的催化剂指潜酸催化剂。所谓潜催化剂是指在常温条件下不具催化性能，而在高温下可分解出酸，起催化作用，催化水性聚酯树脂与固化剂的反应；由于卷材烤漆要求在较短时间内达到较高的固化效果，因此选择解封温度在80～130℃，反应活性高的催化剂。
优选地，所述的催化剂指韩国FTC氨基烤漆降温催化剂B-CAT3025、韩国FTC氨基烤漆降温催化剂B-CAT0025、金氏催化剂NACURE 2107、金氏催化剂NACURE 2500和金氏催化剂NACURE 5225中的至少一种。
所述的附着力促进剂用于增强漆膜对底材的附着力，为聚酯聚合物或环氧聚合物；优选为Tech-7130、Tech-7200和海明斯徳谦ADP中的至少一种。
所述的润湿分散剂是指高分子嵌段共聚物溶液，用于稳定钛白粉和填料，使其在涂料中均匀分散，不浮色发花或沉降分层；优选为BYK-170、BYK-110、BYK-410、Tego Dispers 741w和Tego Dispers 750w中的至少一种。
所述的消泡剂是指有机硅消泡剂、聚合物消泡剂和矿物油消泡剂中的至少一种；优选为BYK-020、BYK-024、Tech-371w、Tech-381w、Tech-391w、Tego-810和Tego Airex 901w中的至少一种。
所述的流平剂用于降低表面张力，优选为丙烯酸聚合物和改性的聚二甲基硅氧烷中的至少一种；更优选为BYK-380N、BYK-381、BYK-378、Tech-138w、EFKA-3035和EFKA-3772中的至少一种。
所述的水优选为去离子水。
所述的钛白粉为白色颜料，用于增强对基材遮盖力，优选为TiO2(w％)>90％，粒径<0.3μm，pH值＝7～10，白度(与标准样比)>98％,遮盖力(g/m2)<45,更优选为杜邦R706。
所述的水性装饰涂料的制备方法，是将水性聚酯树脂在胺中和剂中和条件下溶解于水中，然后加入固化剂、催化剂、附着力促进剂、钛白粉、润湿分散剂、消泡剂和流平剂，搅拌均匀得到水性装饰涂料，优选包含如下步骤：
(1)将水性聚酯树脂的一部分、钛白粉、润湿分散剂、胺中和剂和水的一部分搅拌均匀，研磨，得到均一白浆；
(2)接着在搅拌状态下，往步骤(1)得到的白浆中加入水性聚酯树脂的剩余部分、水的剩余部分、固化剂、催化剂、附着力促进剂、消泡剂和流平剂，分散均匀，得到水性装饰涂料；
其中，各原料在水性装饰涂料中的含量按质量百分比计，如下：水性聚酯树脂40～50％、胺中和剂5～9％、固化剂10～16％、催化剂0.2～0.5％、附着力促进剂0.5～1％、润湿分散剂0.5～1％、钛白粉10～25％、消泡剂0.3～0.5％、流平剂0.5～1％、水11～20％。
步骤(1)中所述的搅拌的条件优选为500～1000r/min搅拌10～30min。
步骤(1)中所述的研磨的程度优选为研磨至细度10μm以下。
所述的水性装饰涂料为单组分型涂料，均一分散，粘度适中，存放和使用方便，白度，加工性、耐冲击，耐溶剂，耐水煮性优异，不含苯类有机溶剂较为环保，能广泛用于橱柜，天花板等室内装饰制品。
所述的水性装饰涂料适合于以金属板材为基底进行涂布，制备室内装饰制品。
所述的金属板材优选为各种铝材基板和铝箔上。
一种天花板材制品，通过如下步骤制备得到：
①对金属板材清洗，烘干；
②在通过步骤①处理好的金属板材上涂布上述水性装饰涂料，烘烤，冷却，得到天花板材制品。
步骤①中所述的清洗优选包括如下步骤：水洗、脱脂、水洗、钝化、再水洗。
步骤②中所述的水性装饰涂料涂布于所述金属板材上的厚度优选为10～30μm，优选为14～20μm。
步骤②中所述的烘烤的条件优选为250～300℃烘烤40～90秒，使金属板材的板温达到210～250℃。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明提供的水性装饰涂料不含苯、甲苯、二甲苯等芳烃类有害物质，属于环境友好型涂料。
(2)本发明提供的水性装饰涂料耐水耐溶剂性能优异。
(3)本发明提供的水性装饰涂料的硬度T弯耐冲击性能优异，并首次将水性涂料应用于天花装饰方面，开创此技术领域先河。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)制备水性涂料，各组分的用量如下：去离子水11质量份、水性聚酯树脂(江门PJ380)40质量份、N,N-二甲基乙醇胺5质量份、固化剂(英力士Resimene747)16质量份、催化剂(B-CAT3025)0.2质量份、附着力促进剂(海明斯徳谦ADP)1质量份、润湿分散剂(BYK-170)1质量份、钛白粉(杜邦R706)25质量份、消泡剂(BYK-020)0.3质量份、流平剂(Tech-138w)0.5质量份。
(2)水性涂料的制备方法如下：首先将11质量份水性聚酯树脂、钛白粉、润湿分散剂、N,N-二甲基乙醇胺和4质量份去离子水搅拌均匀(500rpm搅拌30min)，在砂磨机中研磨至细度10μm以下，得到均一白浆；然后在白浆搅拌状态下依次加入剩余的水性聚酯树脂、剩余的去离子水、固化剂、催化剂、附着力促进剂、消泡剂和流平剂，分散均匀得白色水性涂料成品，过滤，包装即可。
实施例2
(1)制备水性涂料，各组分的用量如下：去离子水15质量份、水性聚酯树脂(金汇利HD-MB019)50质量份、N,N-二甲基乙醇胺9质量份、固化剂(氰特CYMEL 303)12.8质量份、催化剂(金氏NACURE 2107)0.5质量份、附着力促进剂(Tech-7200)0.7质量份、润湿分散剂(Tego Dispers 741w)0.5质量份、钛白粉(杜邦R706)10质量份、消泡剂(Tego Airex 901w)0.5质量份、流平剂(BYK-380N)1质量份。
(2)水性涂料的制备方法如下：首先将5质量份水性聚酯树脂、钛白粉、润湿分散剂、N,N-二甲基乙醇胺和3质量份去离子水搅拌均匀(1000rpm搅拌10min)，在砂磨机中研磨至细度10μm以下，得到均一白浆；然后在白浆搅拌状态下依次加入剩余的水性聚酯树脂、剩余的去离子水、固化剂、催化剂、附着力促进剂、消泡剂和流平剂，分散均匀得白色水性涂料成品，过滤，包装即可。
实施例3
(1)制备水性涂料，各组分的用量如下：去离子水20质量份、水性聚酯树脂(YG-SP881)45质量份、N,N-二甲基乙醇胺7质量份、固化剂(奥仕OS 303-98)10质量份、催化剂(B-CAT0025)0.3质量份、附着力促进剂(Tech-7130)0.5质量份、润湿分散剂(BYK-110)0.7质量份、钛白粉(杜邦R706)15.5质量份、消泡剂(Tech-381w)0.4质量份、流平剂(EFKA-3772)0.6质量份。
(2)水性涂料的制备方法如下：首先将部分7质量份水性聚酯树脂、钛白粉、润湿分散剂、N,N-二甲基乙醇胺和3质量份去离子水搅拌均匀(800rpm搅拌15min)，在砂磨机中研磨至细度10μm以下，得到均一白浆；然后在白浆搅拌状态下依次加入剩余的水性聚酯树脂、剩余的去离子水、固化剂、催化剂、附着力促进剂、消泡剂和流平剂，分散均匀得白色水性涂料成品，过滤，包装即可。
对比例1
(1)制备水性涂料，各组分的用量如下：去离子水18质量份、水性聚酯树脂(江门PJ380)47质量份、N,N-二甲基乙醇胺8质量份、固化剂(英力士Resimene747)4质量份、催化剂(B-CAT3025)0.2质量份、附着力促进剂(海明斯徳谦ADP)0.6质量份、润湿分散剂(BYK-170)1质量份、钛白粉(杜邦R706)20质量份、消泡剂(BYK-020)0.5质量份、流平剂(Tech-138w)0.7质量份
(2)水性涂料的制备方法如下：首先将10质量份水性聚酯树脂、钛白粉、润湿分散剂、N,N-二甲基乙醇胺和4质量份去离子水搅拌均匀(800rpm搅拌20min)，在砂磨机中研磨至细度10μm以下，得到均一白浆；然后在白浆搅拌状态下依次加入剩余的水性聚酯树脂、剩余的去离子水、固化剂、催化剂、附着力促进剂、消泡剂和流平剂，分散均匀得白色水性涂料成品，过滤，包装即可。
对比例2
(1)制备水性涂料，各组分的用量如下：去离子水15质量份、水性聚酯树脂(江门PJ380)48质量份、N,N-二甲基乙醇胺8质量份、固化剂(奥仕OS 303-98)11.8质量份、催化剂(金氏NACURE 2107)0.3质量份、润湿分散剂(BYK-170)0.8质量份、钛白粉(杜邦R706)15质量份、消泡剂(Tech-381w)0.5质量份、流平剂(EFKA-3772)0.6质量份。
(2)水性涂料的制备方法如下：首先将部分4.5质量份水性聚酯树脂、钛白粉、润湿分散剂、N,N-二甲基乙醇胺和3质量份去离子水搅拌均匀(800rpm搅拌15min)，在砂磨机中研磨至细度10μm以下，得到均一白浆；然后在白浆搅拌状态下依次加入剩余的水性聚酯树脂、剩余的去离子水、固化剂、催化剂、消泡剂和流平剂，分散均匀得白色水性涂料成品，过滤，包装即可。
比较实施例
(1)将实施例1～3以及对比例1～2制备得到的水性涂料分别均匀涂布在表面经过清洗处理的A4大小铝板上，厚度为16微米，在270℃烘箱中烘烤60～75秒，然后取出此板，自然冷却即可。
(2)检测水性涂料在卷材上的性能指标
①耐溶剂性：用纱布包裹一公斤的铁锤，蘸丁酮后擦拭一定厚度的样板，擦拭一个来回记为一次，直到露出底材为止所需要来回擦拭的次数。
②耐水煮性：在蒸煮锅中加入水，把要待检测的试验板放入蒸煮锅中，盖盖后通上电源开始加热升温，当温度达到100℃后开始记时，蒸煮120min后关掉电源打开蒸煮锅盖取出试验样板，看试板漆膜是否脱落。
③耐冲击：以1Kg重量的铁锤从100cm高度下落在涂膜样板上，观察漆膜是否破坏，胶带粘是否脱落。
④T弯：将样板夹在弯曲仪上，然后向漆膜外部方向对折，松开后将样板180°对折，用弯曲仪加紧使之完全平行，如果漆膜没有裂开说明是0T，用胶带粘一下从而考察其漆膜的附着力是否OK。如果以上试验不行则依次对折，直到合格漆膜没有破裂没有掉漆现象为止。该条件下的T型弯曲即为相应的检测数值。
⑤附着力：按检测涂料的一般方法制备样板，用划格器垂直交叉在样板上划格，形成许多小方格，过后用胶带粘，漆膜不应从方格中脱落，而仍与底板牢固结合者为合格。
⑥硬度：采用已知硬度的铅笔测定涂膜硬度，以涂膜不被犁伤的铅笔硬度。
(3)检测结果：见表1。
表1实施例1-3及对比例1-2涂料所制成的漆膜板的性能指标
耐溶剂性 耐水煮性 耐冲击性 T弯 附着力 硬度
实施例1 >100 无脱落 无脱落 1T 正常 1H
实施例2 >100 无脱落 无脱落 1T 正常 1H
实施例3 >100 无脱落 无脱落 1T 正常 1H
对比例1 40 脱落 无脱落 1T 正常 HB
对比例2 80 脱落 脱落 1T 正常 1H
由表1可见，本发明提供的水性涂料在金属基材上能够很好涂布，且具有较好的加工性能，具有良好的耐溶剂和耐水煮性能。但固化剂、附着力促进剂等组分的用量超出本发明的数值范围都会导致漆膜的性能变差。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性装饰涂料，其特征在于包含如下按质量百分比计的成分：水性聚酯树脂40～50％、胺中和剂5～9％、固化剂10～16％、催化剂0.2～0.5％、附着力促进剂0.5～1％、润湿分散剂0.5～1％、钛白粉10～25％、消泡剂0.3～0.5％、流平剂0.5～1％、水11～20％。
2.根据权利要求1所述的水性装饰涂料，其特征在于：所述的水性聚酯树脂为玻璃化转变温度为10～30℃、酸值为20～50mg KOH/g，羟值为90～140mgKOH/g、分子量为5000～10000的水溶性饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求2所述的水性装饰涂料，其特征在于：所述的水性聚酯树脂为阳光汇德YG-SP881、阳光汇德YG-SP875、江门PJ380和金汇利HD-MB019中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水性装饰涂料，其特征在于：
所述的胺中和剂为N,N-二甲基乙醇胺；
所述的固化剂为甲醚化三聚氰胺甲醛树脂；
所述的催化剂为潜酸催化剂；
所述的附着力促进剂为聚酯聚合物或环氧聚合物；
所述的润湿分散剂为高分子嵌段共聚物溶液；
所述的消泡剂为有机硅消泡剂、聚合物消泡剂和矿物油消泡剂中的至少一种；
所述的流平剂为丙烯酸聚合物和改性的聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的水性装饰涂料，其特征在于：
所述的固化剂为为英力士Resimene 747氨基树脂、氰特CYMEL 303氨基树脂、奥仕OS 303-98氨基树脂和奥仕OS 325-80氨基树脂中的至少一种；
所述的催化剂为韩国FTC氨基烤漆降温催化剂B-CAT3025、韩国FTC氨基烤漆降温催化剂B-CAT0025、金氏催化剂NACURE 2107、金氏催化剂NACURE2500和金氏催化剂NACURE 5225中的至少一种；
所述的附着力促进剂为Tech-7130、Tech-7200和海明斯徳谦ADP中的至少一种；
所述的润湿分散剂为BYK-170、BYK-110、BYK-410、Tego Dispers 741w和Tego Dispers 750w中的至少一种；
所述的消泡剂为BYK-020、BYK-024、Tech-371w、Tech-381w、Tech-391w、Tego-810和Tego Airex 901w中的至少一种；
所述的流平剂为BYK-380N、BYK-381、BYK-378、Tech-138w、EFKA-3035和EFKA-3772中的至少一种。
6.权利要求1～5中任一项所述的水性装饰涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将水性聚酯树脂在胺中和剂中和条件下溶解于水中，然后加入固化剂、催化剂、附着力促进剂、钛白粉、润湿分散剂、消泡剂和流平剂，搅拌均匀得到水性装饰涂料。
7.根据权利要求6所述的水性装饰涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将水性聚酯树脂的一部分、钛白粉、润湿分散剂、胺中和剂和水的一部分搅拌均匀，研磨，得到均一白浆；
(2)接着在搅拌状态下，往步骤(1)得到的白浆中加入水性聚酯树脂的剩余部分、水的剩余部分、固化剂、催化剂、附着力促进剂、消泡剂和流平剂，分散均匀，得到水性装饰涂料；
其中，各原料在水性装饰涂料中的含量按质量百分比计，如下：水性聚酯树脂40～50％、胺中和剂5～9％、固化剂10～16％、催化剂0.2～0.5％、附着力促进剂0.5～1％、润湿分散剂0.5～1％、钛白粉10～25％、消泡剂0.3～0.5％、流平剂0.5～1％、水11～20％。
8.根据权利要求7所述的水性装饰涂料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的搅拌的条件为500～1000r/min搅拌10～30min；
步骤(1)中所述的研磨的程度为研磨至细度10μm以下。
9.权利要求1～5中任一项所述的水性装饰涂料的应用，其特征在于：所述的水性装饰涂料能以金属板材为基底进行涂布，制备室内装饰制品。
10.一种天花板材制品，其特征在于通过如下步骤制备得到：
①对金属板材清洗，烘干；
②在通过步骤①处理好的金属板材上涂布权利要求1～5中任一项所述的水性装饰涂料，烘烤，冷却，得到天花板材制品。
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