CN104877514A - 一种含水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆及其制备方法 - Google Patents

一种含水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种含水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其组成重量份数为：水性丙烯酸改性醇酸树脂10~40份，氨基树脂1-12份，去离子水10-55份，pH中和剂0.2-2份，流平润湿剂0.01-0.3份。也可根据性能要求添加颜料、分散润湿剂，消泡剂等助剂。本发明同时提供了该氨基烤漆的制备方法，制备的烤漆有优异的稳定性、高固体份、低粘度及低VOC含量，减小了施工难度，降低了对人员和环境的毒害，且达到了只有溶剂型醇酸树脂才能达到饱满、高光泽的效果，性能满足对钢材的防护，耐介质性能优异，漆膜本身性能也十分理想。

Description

一种含水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种含水性丙烯酸改性醇酸树脂及其水分散体的氨基树脂烤漆及其制备方法，属于水性涂料领域。
背景技术
目前普通的油漆主要使用溶剂型涂料，该类产品的载体为挥发性有机溶剂，在成膜过程中会向大气挥发对环境、人体健康产生污染、危害。
水性树脂作为水性涂料的成膜物质，其水分散体的固含、粘度和VOC含量对漆膜的性能和对影响环境起决定性作用，所以水性涂料作为一种低VOC含量涂料受到越来越广泛的应用。但是水性涂料因为其施工固含较低，很难达到溶性型的高装饰性效果。
另一方面，醇酸树脂具有高光泽、优异的耐候性应用于中高档氨基烤漆与聚氨酯面漆中。但是当前水性醇酸树脂产品存在施工固含低、易水解、VOC含量高的缺陷，很难达到溶剂型高固含醇酸树脂施工后达到的高装饰性效果。
本发明就是采用北京阳光汇德的环保型产品一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂及其分散体，去解决水为主要载体的醇酸树脂难达到的高固含问题，使水性涂料产品既是将涂料中的载体替换为环境友好的水，降低了对环境和人体的危害；又增加了固含量，从而在技术上达到溶剂型氨基烤漆才能达到的保护和装饰性效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种含水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基烤漆及其制备方法，本发明制备的水性丙烯酸改性醇酸树脂烤漆具有优异的稳定性、高固体份、低粘度以及低VOC含量的特性，具有重要的意义，不仅减小了施工难度，降低了对施工人员和环境的毒害，而且达到了只有溶剂型醇酸树脂才能达到的饱满、高光泽的效果，性能满足针对钢材的防护，防锈性能、防腐性能等等各种耐介质性能优异，硬度、冲击、柔韧、附着力等性能也十分理想。
一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其主要组成按照重量份数为：水性丙烯酸改性醇酸树脂10～40份，氨基树脂1-12份，去离子水10-55份，pH中和剂0.2-2份，流平润湿剂0.01-0.3份。
一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其主要组成按照重量份数为：水性丙烯酸改性醇酸树脂15～35份，氨基树脂2-12份，去离子水30-55份，pH中和剂0.2-2份，消泡剂0-0.2份，分散润湿剂0.1-1份，助溶剂0-10份，颜填料0-30份，流平润湿剂0.1-0.3份，酸性催化剂0-0.4份，水性流变助剂0.1-2份。
所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，各成分的优选重量范围为：水性丙烯酸改性醇酸树脂23～31份，氨基树脂5-9份，去离子水36-44份，pH中和剂0.2-0.9份，消泡剂0.01-0.05份，分散润湿剂0.1-0.5份，助溶剂0-10份，颜填料22-26份，流平润湿剂0.1-0.3份，酸性催化剂0-0.4份，水性流变助剂0.1-0.4份。
氨基树脂选自脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯胺甲醛树脂中的一种或几种，优选有如氰特303、717、325、长春MR625、三木5717。
中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的一种或几种。
消泡剂，选自聚醚硅氧烷共聚物或矿物油类，选优有机硅类消泡剂如tego810、BYK021、BYK024、tego901w。
分散润湿剂，选自阴离子或非离子表面活性剂，更优选有机硅阴离子表面活性剂如tego760w、BYK190、lubrizol27000。
助溶剂，选自醇醚类两性溶剂，优选有乙二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙醇、丁醇、异丙醇其中的一种或多种。
颜填料，选自有机或无机类颜料，如酞青蓝、酞青绿、永固黄、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、磷酸锌、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、氧化铝、氧化硅、炭黑、金属粉末中的一种或几种。
流平润湿剂，选自有机硅改性聚硅氧烷或聚丙烯酸酯类，优选tego4100、BYK346、BYK333、BYK381中的一种或几种。
酸性催化剂选自对甲苯磺酸类催化剂，更优选自CYCAT 4040、500或600中的一种。
水性流变助剂，选自聚氨酯缔合型或丙烯酸碱溶胀型产品，优选如OMG的gel0620、COATEX RHEO 3800、明凌的pur62、罗门哈斯的ASE60。
所述之水性丙烯酸改性醇酸树脂氨基树脂烤漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)颜填料的预分散：取5～15份水性丙烯酸改性醇酸树脂，加入18-28份去离子水，加入0.1～1份的pH中和剂，搅拌均匀，加入润湿分散剂0.1～1份，搅匀，添加消泡剂0～0.2份，搅匀，添加0-10份助溶剂，再添加0-30份颜填料，采用剪切式分散机，转速300～1200r/min，搅拌分散10min后出料；
(2)研磨将(1)所得树脂分散颜料放入卧式砂磨机，控制砂磨机的流量和温度，保持温度60℃以下，研磨2-4遍，具体以细度低于30um为准；
(3)取水性丙烯酸改性醇酸树脂10～20份，加入中和剂0.1～1份，搅拌10min；
(4)加入12～27份去离子水，加入2-12份氨基树脂，搅匀；搅拌后依次加入酸性催化剂0-0.4份，流平润湿剂0.1～0.3份，流变助剂0.1～2份，搅拌均匀后即得到含水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆。
该含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆可以适用于包括空气喷涂、高压无气喷涂、静电喷涂、浸涂、刷涂等等的各种涂装方式，干燥形式为高温烘烤(120℃以上)。
本发明的优点
该类产品性能基本可以适合各类以金属材质为基材的工业产品领域内的表面防护的应用，最重要的是相比于传统的溶剂型涂料即油漆，在环保、安全方面有突出的优势，首先不含或含较低的有机溶剂，对人体的毒性大大降低，对大气环境的污染大大降低，其次，对于工厂车间的安全隐患大大降低，传统油漆大部分是可燃、易燃的，而该产品本身使用水来作为载体是不燃的，从而也间接的降低了安全成本的投入。
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
将豆油脂肪酸23份，三羟甲基丙烷20份，顺丁烯二酸酐0.93份，苯酐10份，己二酸5.5份，加入反应容器中，搅拌并逐步升温至220℃，控制柱温105℃以下，反应至酸值小于10mgKOH/g,降温至160℃，加入乙二醇丁醚7份搅拌均匀，并将温度保持在115℃，然后用2.5-3hr匀速滴加丙烯酸2份及甲基丙烯酸甲酯11份，丙烯酸丁酯1.8份，丙烯酸羟乙酯1.6份，引发剂过氧化苯甲酸0.5份的混合物，滴加完后在130℃将引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯0.99份分成3份，每小时加一份，最后在130℃继续在反应3hr，降温至80℃，加入剩余的11份丁醇，搅拌均匀，得到水性水性丙烯酸改性醇酸树脂，其中树脂的酸值在18mgKOH/g左右，固含80％。取以上得到的水性丙烯酸改性醇酸树脂，按照1:1的比例用丙二醇甲醚稀释，稀释后黏度50-200cp。取得到的树脂100份，加入中和剂N,N-二甲基乙醇胺5份，然后搅拌分散到120份水中，再加入部分甲醚化氨基树脂15份，基材润湿剂0.4份，可制得醇酸氨基烘烤清漆，喷涂于打磨后的马口铁板上，140℃烘烤30min，所得漆膜硬度H，冲击50cm，柔韧性1mm，附着力1级，耐水，耐盐雾120hr不起泡，不生锈，VOC可控制在15％以下，储存稳定性可达半年以上。
实施例2
将椰子油酸17份，三羟甲基丙烷21份，顺丁烯二酸酐1份，苯酐10.5份，己二酸6.5份，加入反应容器中，搅拌并逐步升温至220℃，控制柱温105℃以下，反应至酸值小于10mgKOH/g,降温至160℃，加入乙二醇丁醚8份搅拌均匀，并将温度保持在115℃，然后用2.5-3hr匀速滴加丙烯酸2.2份及甲基丙烯酸甲酯12份，丙烯酸丁酯1.9份，丙烯酸羟乙酯1.7份，引发剂过氧化苯甲酸0.6份的混合物，滴加完后在130℃将引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯1份分成3份，每小时加一份，最后在130℃继续在反应3hr，降温至80℃，加入剩余的12份丁醇，搅拌均匀，得到水性水性丙烯酸改性醇酸树脂，其中树脂的酸值在19mgKOH/g左右,固含量79％。取以上得到的水性丙烯酸改性醇酸树脂，按照1:1的比例用丙二醇甲醚稀释，稀释后黏度50-200cp。取得到的树脂100份，加入中和剂N,N-二甲基乙醇胺5份，然后搅拌分散到100份水中，再加入部分甲醚化氨基树脂20份，基材润湿剂0.4份，可制得醇酸氨基烘烤清漆，喷涂于打磨后的马口铁板上,140℃烘烤30min，所得漆膜硬度H，冲击50cm，柔韧性1mm，附着力1级，耐水，耐盐雾120hr不起泡，不生锈，VOC可控制在15％以下，树脂储存稳定性可达半年以上。
实施例3
将豆油脂肪酸14.2份，三羟甲基丙烷13.4份，新戊二醇10.4份，顺丁烯二酸酐1份，苯酐16.2份，己二酸5.8份，有机锡催化剂0.03份，加入反应容器中，搅拌并逐步升温至220℃，控制柱温105℃以下，反应至酸值小于10mgKOH/g，降温至160℃，加入乙二醇丁醚9份搅拌均匀，并将温度保持在145℃，然后用2.5-3hr匀速滴加丙烯酸2.5份及甲基丙烯酸甲酯5.6份，苯乙烯5.6份，丙烯酸羟乙酯1.6份，引发剂二叔丁基过氧化物0.6份的混合物，滴加完后在145℃反应3hr，降温至80℃，加入11份丙二醇甲醚,搅拌均匀.得到水性水性丙烯酸改性醇酸树脂，其中树脂的酸值在22mgKOH/g左右，固含79％。取以上得到的水性丙烯酸改性醇酸树脂，按照1:1的比例用丙二醇甲醚稀释，稀释后黏度50-200cp。取得到的树脂100份，加入中和剂N,N-二甲基乙醇胺5份，然后搅拌分散到100份水中，再加入部分甲醚化氨基树脂20份，基材润湿剂0.4份，可制得醇酸氨基烘烤清漆，喷涂于打磨后的马口铁板上，140℃烘烤30min，所得漆膜硬度H，冲击50cm，柔韧性1mm，附着力1级，耐水，耐盐雾120hr不起泡，不生锈。VOC可控制在15％以下。该配方制得的树脂储存稳定性可达半年以上。
实施例4
将豆油脂肪酸24份，甘油14份，顺丁烯二酸酐0.9份，苯酐16.7份，加入反应容器中，搅拌并逐步升温至220℃，控制柱温105℃，反应至酸值小于10mgKOH/g，降温至115℃，然后用2.5-3hr匀速滴加丙烯酸4份及甲基丙烯酸甲酯7.7份，引发剂过氧化苯甲酸0.6份的混合物，滴加完后将过氧化苯甲酸叔丁酯0.2份加入在130℃反应3hr，降温至80℃，加入10份丁醇，5份乙二醇丁醚，搅拌均匀，得到水性水性丙烯酸改性醇酸树脂，其中树脂的酸值在18mgKOH/g左右,固含80％。取以上得到的水性丙烯酸改性醇酸树脂，按照1:1的比例用丙二醇甲醚稀释，稀释后黏度50-200cp。取得到的树脂100份，加入中和剂N,N-二甲基乙醇胺5份，然后搅拌分散到100份水中，再加入部分甲醚化氨基树脂15份，基材润湿剂0.4份，可制得醇酸氨基烘烤清漆，喷涂于打磨后的马口铁板上，140℃烘烤30min，所得漆膜硬度H，冲击50cm，柔韧性1mm，附着力1级，耐水，耐盐雾120hr不起泡，不生锈。此配方制得的树脂VOC控制在15％以下，储存稳定性可达半年以上。
实施例5-7具体实施步骤如下：
1)投入水性丙烯酸改性醇酸树脂；转速300-1200r/min，投入pH中和剂及去离子水；
2)转速300-1200r/min，投入分散润湿剂、消泡剂和助溶剂；
3)转速300-1200r/min，逐一投入颜填料，分散10-15min；
4)对浆液进行研磨，使用卧式砂磨机研磨2-4遍，以细度达到30μm为准，浆液温度控制在60℃以下；
5)转速300-1200r/min，在浆液中投入水性丙烯酸改性醇酸树脂；
6)转速300-1200r/min，投入pH中和剂及去离子水；
7)转速300-1200r/min，投入氨基树脂和酸性催化剂；
8)转速300-1200r/min，投入流平润湿剂、流变助剂；
9)对漆液的各性能参数进行调整直至达标。
具体配比见表1
施工工艺，得到的涂料在160-180℃条件下烘烤10-30min或者120-160℃烘烤20-40min。
表2实施例性能表
表3测试性能的方法和仪器

Claims (11)

1.一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其主要组成按照重量份数为：水性丙烯酸改性醇酸树脂10~40份，氨基树脂1-12份，去离子水10-55份，pH中和剂0.2-2份，流平润湿剂0.01-0.3份。
2.如权利要求1所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，特征在于，其主要组成重量份数为：水性丙烯酸改性醇酸树脂15~35份，氨基树脂2-12份，去离子水30-55份，pH中和剂0.2-2份，消泡剂0-0.2份，分散润湿剂0.1-1份，助溶剂0-10份，颜填料0-30份，流平润湿剂0.1-0.3份，酸性催化剂0-0.4份，水性流变助剂0.1-2份。
3.如权利要求2所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于，其组成重量份数为：水性丙烯酸改性醇酸树脂23~31份，氨基树脂5-9份，去离子水36-44份，pH中和剂0.2-0.9份，消泡剂0.01-0.05份，分散润湿剂0.1-0.5份，助溶剂0-10份，颜填料22-26份，流平润湿剂0.1-0.3份，酸性催化剂0-0.4份，水性流变助剂0.1-0.4份。
4.如权利要求1所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于：氨基树脂选自脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯胺甲醛树脂中的一种或几种。
5.如权利要求1所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于：中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的一种或几种。
6.如权利要求2所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于：消泡剂选自聚醚硅氧烷共聚物或矿物油类。
7.如权利要求2所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于：分散润湿剂选自阴离子或非离子表面活性剂。
8.如权利要求2所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于：助溶剂选自醇醚类两性溶剂，为乙二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙醇、丁醇、异丙醇其中的一种或几种。
9.如权利要求2所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于：颜填料选自有机或无机类颜料，为酞青蓝、酞青绿、永固黄、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、磷酸锌、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、氧化铝、氧化硅、炭黑、金属粉末中的一种或几种。
10.如权利要求1所述之一种含有水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆，其特征在于：流平润湿剂选自有机硅改性聚硅氧烷或聚丙烯酸酯类；酸性催化剂选自对甲苯磺酸类催化剂；水性流变助剂选自聚氨酯缔合型或丙烯酸碱溶胀型产品。
11.一种含水性丙烯酸改性醇酸树脂氨基树脂烤漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
    （1）颜填料的预分散：取5~15份水性丙烯酸改性醇酸树脂，加入18-28份去离子水，加入0.1~1份的pH中和剂，搅拌均匀，加入润湿分散剂0.1~1份，搅匀，添加消泡剂0~0.2份，搅匀，添加0-10份助溶剂，再添加0-30份颜填料，采用剪切式分散机，转速300~1200 r/min，搅拌分散10min后出料；
    （2）研磨将（1）所得树脂分散颜料放入卧式砂磨机，控制砂磨机的流量和温度，保持温度60℃以下，研磨2-4遍，具体以细度低于30μm为准；
    （3）取水性丙烯酸改性醇酸树脂10~20份，加入pH中和剂0.1~1份，搅拌10min；
    （4）加入12~27份去离子水，加入2-12份氨基树脂，搅匀；
    （5）搅拌后依次加入酸性催化剂0-0.4份，流平润湿剂0.1~0.3份，流变助剂0.1~2份，搅拌均匀后得到含水性丙烯酸改性醇酸树脂的氨基树脂烤漆。
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