CN105038533B

CN105038533B - 一种防盗门专用水性烤漆涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN105038533B
Application number: CN201510390940.0A
Authority: CN
Inventors: 董宝臣
Original assignee: Shanghai Mintong Paint Co Ltd
Current assignee: Shanghai Mintong Paint Co Ltd
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2035-07-06
Also published as: CN105038533A

Abstract

本发明公开了一种防盗门专用水性烤漆涂料及其制备方法，所述水性烤漆涂料由包括水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂、氨基树脂、改性TiO₂珠光粉及胺类中和剂组成。所述水性烤漆涂料具有良好的耐高温性能，涂膜不黄变，同时具有良好的耐水性、耐盐雾性、耐碱性以及环保等性能，对防盗门具有保护和装饰的作用。

Description

一种防盗门专用水性烤漆涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种防盗门专用水性烤漆涂料及其制备方法。

背景技术

氨基烤漆涂料属于应用较广泛的工业漆，很多金属制品都是靠氨基烤漆涂料来起到保护以及装饰的作用。传统的氨基烤漆涂料价格便宜、涂膜光亮、坚硬、附着力强，广泛应用于机械制造、机电和五金等行业，但烘烤温度高、干燥时间长、能耗大、韧性较差及储存期短。随着人们环境保护意识的加强及有关 VOC 排放量的法规制定，环境友好型的涂料产品也越来越被人们重视，氨基烤漆涂料的水性化研究及产品也越来越多。水性氨基烤漆涂料对金属有一定的保护作用，具有优异的耐水性、耐盐雾性、耐碱性等性能。另外，处于特殊环境下的烤漆涂料还需具备耐高温性能，如防盗门及抽油烟机、电烤箱、电水壶等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种防盗门专用水性烤漆涂料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

一种防盗门专用水性烤漆涂料，所述烤漆涂料由包括以下重量份的原料制备而成：

水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂 100

氨基树脂 13~15

改性TiO₂珠光粉 9~12

胺类中和剂 9~12

其中，所述水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂是由不饱和聚酯树脂、丙烯酸单体、甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯腈单体和苯乙烯单体制备而得的。

在一种实施方式中，所述烤漆涂料还包括含2~4重量份的分散剂、含1~5重量份的消泡剂、含2~4重量份的流平剂、含2~4重量份的定向排列剂、含19~25重量份的助溶剂以及含28~36重量份的水。

在一种实施方式中，所述不饱和聚酯树脂是直链型分子量为4000~15000的不饱和聚酯树脂。

在一种实施方式中，所述苯乙烯单体是带有POSS基团的苯乙烯单体。

在一种实施方式中，所述氨基树脂选自完全甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂中的一种。

在一种实施方式中，所述改性TiO₂珠光粉为经过硅烷偶联剂表面改性的TiO₂珠光粉，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷。

在一种实施方式中，所述TiO₂珠光粉为金红石型TiO₂珠光粉，其粒径为10~80μm。

在一种实施方式中，所述助溶剂为乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、苯甲醇、乙醇中的一种或几种。

在一种实施方式中，所述定向排列剂为水性银粉定向排列剂。

本发明的另一方面提供防盗门专用水性烤漆涂料的制备方法：在搅拌的条件下，按原料组分的重量份计，加入水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂、水与胺类中和剂，搅拌均匀后，依次加入消泡剂和分散剂，搅拌5~10min；再加入改性TiO₂珠光粉和定向排列剂并搅拌1h后，加入助溶剂和氨基树脂，搅拌15min后，加入流平剂并继续搅拌20min；最后，用锥体磨研磨 2~3 遍，即得。

参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。

具体实施方式

参考以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中会提及大量术语，这些术语被定义为具有以下含义。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。

“任选的”或者“任选地”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

为了解决上述问题，本发明提供了一种防盗门专用水性烤漆涂料，所述烤漆涂料由包括以下重量份的原料制备而成：

水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂 100

氨基树脂 13~15

改性TiO₂珠光粉 9~12

胺类中和剂 9~12

在本发明中，所述术语“水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂”是指由不饱和聚酯树脂、丙烯酸单体、甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯腈单体和苯乙烯单体通过共聚制备而得到的。

在本发明中，所述术语“不饱和聚酯树脂”是由饱和二元醇与不饱和（可有部分饱和）二元酸(或酸酐)缩聚而成的线性聚合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基。由于树脂分子链中含有不饱和双键，因此，可以与含双键的单体，如苯乙烯、甲基苯乙烯等发生共聚反应生成三维立体结构，形成不溶不熔的热固性树脂。不饱和聚酯树脂是热固性树脂中用量最大的树脂品种，也是玻璃纤维增强材料制品生产中用得最多的基体树脂，在工业、农业、交通、建筑以及国防工业方面得到广泛的应用。但其存在韧性差，强度不高，易燃烧，收缩率大等不足，使其在某些方面的应用受到限制。为扩大不饱和聚酯树脂的应用范围，特别是为了满足一些特殊领域的要求，需要对不饱和聚酯树脂进行改性，以提高不饱和聚酯树脂的应用性能，如低收缩性改性、阻燃改性、增韧增强改性、耐介质改性及耐热改性等。

在本发明中，所述术语“胺类中和剂”是指二甲基乙醇胺、三乙胺、三乙醇胺及氨水中的一种；优选地，所述胺类中和剂为二甲基乙醇胺。

在本发明中，所述术语“分散剂”是阴离子型、非离子型和高聚物分散剂中的一种或几种；优选地，所述分散剂为聚羧酸钠盐、PE-100或SN-5040。

在本发明中，所述术语“消泡剂”是聚硅氧烷聚醚共聚物；优选地，所述消泡剂为BYK-028或BYK-019。

在本发明中，所述术语“流平剂”是有机硅类流平剂；优选地，所述流平剂为BYK-333。

在一种优选地实施方式中，所述不饱和聚酯树脂是直链型分子量为6000~12000的不饱和聚酯树脂。

在本发明中，所述术语“带有POSS基团的苯乙烯单体”是指POSS单体上只有一个反应性基团且该反应性基团为苯乙烯。所述术语“POSS”是指笼型倍半硅氧烷（PolyhedralOligomeric Silsesquioxane，简称POSS）是一类笼状结构的有机/无机杂化分子，其结构简式为（RSiO_1.5）n，其中n 一般为6、8、10 或12，而应用最广泛的是六面体低聚倍半硅氧烷（T₈），即n为8的POSS 分子。T₈类POSS 分子具有高度对称的立方体笼形结构，Si原子位于立方体的八个顶角，与O原子相连，构成以Si-O-Si纳米结构为核心的无机骨架。T₈类POSS中相邻Si元素间距为0. 53 nm，有机基团间距为1. 5 nm。这种纳米尺寸效应和无机框架内核，可以为材料提供良好的耐热性、抗氧化性、强度和硬度。其外围被有机基团R包围，这些有机基团可以是氢基、乙烯基、氨基等一些活性基团，也可以是环己基、环戊基、异丁基、苯基等惰性基团。通过分子设计可合成含有不同R基团的POSS 分子，以满足多种反应条件和聚合物性能的需求。从分子设计的角度看，POSS从结构上实现了有机相与无机相以共价键相结合，是一种新型有机一无机杂化材料。在这类材料中，无机相特性（比如热稳定性和抗氧化性）和有机相特性（比如加工性和硬度高）间通过强的化学键结合后均匀分布在整个材料中，克服了无机粒子的团聚和两相间界面结合力弱的问题，形成的聚合物显示了增强的机械性能和热力学性能；另外，它可以在较低的温度和温和的化学条件下形成，产物均匀、稳定、分散性好；能溶于许多常用的有机试剂。

合成POSS及其衍生物的方法有很多种，根据采用的反应原料可以分成四大类：

（1）水解缩合法：即首先生成新的Si-O-Si键，然后再形成笼形结构，反应所采用的原料是XSiY₃型单体，其中X是化学稳定性基团，如甲基、苯基或乙烯基等，Y则是高活性基团，如氯原子、经基或烷氧基等，XSiY₃型反应单体可以是线性的、环状的或多环状的硅氧烷。

（2）T7闭环法，即T7与XSiY₃完全缩合形成POSS的笼形六面体结构。

（3）取代基改变法，即在不改变己存在的Si-O-Si键的基础上，改变Si原子上的取代基，从而获得POSS (尤其是笼形POSS)的衍生物。所用的取代基有甲醇、苯酚、烷氧硅烷、氯硅烷、环氧衍生物、酉旨、氟代烷、卤化物、异氰酸酷、甲基丙烯酸醋、丙烯酸醋、烷烃、环烷烃、睛、降冰片烯、烯烃、麟、硅烷、硅醇和苯乙烯等。

（4）((CH₃)₄N)₈Si₈O₂₀的烷基化法，即((CH₃)₄N)₈Si₈O₂₀通过烷基化反应制得所需结构的目标产物。

在一种优选地实施方式中，所述氨基树脂选自完全甲醚化氨基树脂。

在一种实施方式中，所述改性TiO₂珠光粉为经过硅烷偶联剂表面改性的TiO₂珠光粉，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷；优选地，所述TiO₂珠光粉为金红石型TiO₂珠光粉，其粒径为10~80μm。

在本发明中，所述术语“乙烯基硅烷”是指乙烯基三乙氧基硅烷（WD-20）、乙烯基三甲氧基硅烷（WD-21）、甲基乙烯基二氯硅烷（WD-22）、甲基乙烯基二甲氧基硅烷（WD-23）、甲基乙烯基二乙氧基硅烷（WD-24）、二甲基乙烯基氯硅烷（WD-25）和乙烯基三氯硅烷（WD-26）中的一种，本发明优选为乙烯基三乙氧基硅烷（WD-20）或乙烯基三甲氧基硅烷（WD-21）。

本发明的另一方面提供防盗门专用水性烤漆涂料的制备方法：在搅拌的条件下，按原料组分的重量份计，先将水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂、水、胺类中和剂混合均匀，在 600~700r/min 转速下依次滴加消泡剂和分散剂，搅拌 5~10min；再缓慢向其中添加改性TiO₂珠光粉和定向排列剂，在500~600r/min转速下搅拌1h；将转速调至600~700r/min，加入助溶剂和氨基树脂，搅拌15min后加入流平剂，继续搅拌20min；最后，用锥体磨研磨 2~3遍，即得。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的，且以下物料所用份数均为重量份。

A1：水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂是直链型分子量为4000的不饱和聚酯树脂，苯乙烯单体是带有POSS基团的苯乙烯单体）

A2：水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂是直链型分子量为6000的不饱和聚酯树脂，苯乙烯单体是带有POSS基团的苯乙烯单体）

A3：水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂是直链型分子量为12000的不饱和聚酯树脂，苯乙烯单体是带有POSS基团的苯乙烯单体）

A4：水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂是直链型分子量为4000的不饱和聚酯树脂，苯乙烯单体是没有POSS基团的苯乙烯单体）

B1：完全甲醚化氨基树脂

B2：丁醚化氨基树脂

B3：混醚化氨基树脂

C1：改性TiO₂珠光粉（TiO₂珠光粉为金红石型TiO₂珠光粉，乙烯基硅烷”是WD-20）

C2：改性TiO₂珠光粉（TiO₂珠光粉为金红石型TiO₂珠光粉，乙烯基硅烷”是WD-21）

C3：TiO₂珠光粉（TiO₂珠光粉为金红石型TiO₂珠光粉）

D1：二甲基乙醇胺

D2：三乙胺

E：聚羧酸钠盐

F：BYK-028

G：BYK-333

H：水性银粉定向排列剂

I1：乙二醇单丁醚

I2：丙二醇甲醚

J：水

实施例1~8、对比例1及对比例2

按照下表中的配方制备防盗门专用水性烤漆涂料，制备方法如下（下述组分的用量均为重量份数）：先将水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂、水、胺类中和剂混合均匀，在 600~700r/min 转速下依次滴加消泡剂和分散剂，搅拌 5~10min；再缓慢向其中添加改性TiO₂珠光粉和定向排列剂，在500~600r/min转速下搅拌1h；将转速调至600~700r/min，加入助溶剂和氨基树脂，搅拌15min后加入流平剂，继续搅拌20min；最后，用锥体磨研磨 2~3 遍，即得。

表1为制备防盗门专用水性烤漆涂料的原料配方及用量（重量份数）

测试方法：

（1）涂层厚度

按GB/T 11374标准测试。在尺寸为25mm×120mm×0.3mm的马口铁板表面进行打磨、清洁和干燥处理之后，将配制好的涂料喷涂于处理过的铁板，经高温烘烤后，待其冷却，用膜厚仪测3-9个点，取平均值。

（2）铅笔硬度

按GB/T 6739标准测试。用一组中华牌高级绘图铅笔：6H，5H，4H，3H，2H，H，HB，B，2B，3B，4B，5B，6B，其中6H最硬，6B最软，从6H到6B硬度递减，在涂膜铅笔划痕硬度仪上进行测试。

（3）耐冲击性

按GB/T 1732标准测试。将试样或产品平放于冲击仪内，使重为1kg的冲击钢球在一定高度处自由落下。对于同一试板至少需要三次冲击试验，观察漆膜破坏的情况，记录漆膜未被破坏时对应的最大高度值。

（4）柔韧性

按GB/T 1731标准测试。用砂纸打磨尺寸为25mm×120mm×0.3mm的马口铁板表面，经清洁、干燥操作后，采用规格为100μm的湿膜制备器将涂料涂布于铁板表面，常温下干燥7天，再用柔韧性测试器进行测试，观察漆膜的破坏情况，记录漆膜未被破坏时对应的最小尺寸。

（5）附着力

按GB/T 1720标准测定。试样经漆膜附着力试验仪划圆滚线后，将粘胶带覆盖划痕区

域，将胶带压平，使胶带和涂层之间无气泡，扯住胶带两端，迅速以与试样表面90°角

方向揭起胶带，无涂层脱落。

（6）（60°）光泽

按GB 9754标准测试。采用ＷGG－60型光泽度仪：用规格为100μm的湿膜制备器将涂料涂布在洁净的玻璃板上，在（23±2）℃，相对湿度50%条件下干燥48h上，制得一平整的涂膜。调整好仪器并校准后，用光泽度测试仪测3-9个点，取平均值。

（7）耐湿热性

按GB/T 1740测试。将试样置于温度90℃±3℃之间、相对湿度93%±2%的条件下，经受72h恒定湿热试验后，检查涂层表面情况。涂层应无开裂或从底板上剥落、变色。

（8）耐盐雾性

按GB/T 1771标准测试。试样在试验温度35℃±2℃、饱和温度42℃±1℃，pH值6-7，盐水浓度为5%的条件下保持48h，试板应周期地进行目测检查，在规定的试验周期结束时，从盐雾箱中取出试板，用清洁的水冲洗试板，检查试板表面的破坏现象，如起泡、生锈等。

（9）耐碱性

在钢板上按照GB1727-79制备试板，用石蜡封边后，将试样放置于浓度为10%的Na₂CO₃溶液中，在室温环境中保持24h。定期进行目测检测，在规定的测试周期结束时，用清洁的水冲洗试板，与同样制备的未浸泡试板对比。涂层应无开裂或从底板上剥落、变色。

（10）耐高温

耐高温测试前，在试样板上取3-5个小区域，用色差仪记录每个区域的色度。然后，

将试样放置于200℃±3℃的环境中保持4h，试验后检查涂层表面情况。耐高温测试后，

用色差仪再次测量每个区域的色度，算出色度差，差值越小，耐高温黄变性能越好。涂

层应无开裂或从底板上剥落、变色。

表2为防盗门专用水性烤漆涂料的性能表

以上数据可以看出，与不使用带有POSS基团的苯乙烯单体的水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂或不使用改性TiO₂珠光粉相比，本发明的防盗门专用水性烤漆涂料具有更好的耐高温性能以及改善了烤漆涂料的其它相关性能，因此，提供了本发明的有益技术效果。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims

1.一种防盗门专用水性烤漆涂料，其特征在于，所述烤漆涂料包括以下重量份的原料制备而成：

其中，所述水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂是由不饱和聚酯树脂、丙烯酸单体、甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯腈单体和苯乙烯单体制备而得的；

所述苯乙烯单体是带有POSS基团的苯乙烯单体；

所述氨基树脂选自完全甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂中的一种；

所述改性TiO₂珠光粉为经过硅烷偶联剂表面改性的TiO₂珠光粉，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷。

2.根据权利要求1所述的防盗门专用水性烤漆涂料，其特征在于，所述烤漆涂料还包括含2～4重量份的分散剂、含1～5重量份的消泡剂、含2～4重量份的流平剂、含2～4重量份的定向排列剂、含19～25重量份的助溶剂以及含28～36重量份的水。

3.根据权利要求1所述的防盗门专用水性烤漆涂料，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂是直链型分子量为4000～15000的不饱和聚酯树脂。

4.根据权利要求1所述的防盗门专用水性烤漆涂料，其特征在于，所述TiO₂珠光粉为金红石型TiO₂珠光粉，其粒径为10～80μm。

5.根据权利要求2所述的防盗门专用水性烤漆涂料，其特征在于，所述助溶剂为乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、苯甲醇、乙醇中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的防盗门专用水性烤漆涂料，其特征在于，所述定向排列剂为水性银粉定向排列剂。

7.制备权利要求2所述的一种防盗门专用水性烤漆涂料的方法，其特征在于，所述烤漆涂料的制备方法为：在搅拌的条件下，按原料组分的重量份计，加入水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂、水与胺类中和剂，搅拌均匀后，依次加入消泡剂和分散剂，搅拌5～10min；再加入改性TiO₂珠光粉和定向排列剂并搅拌1h后，加入助溶剂和氨基树脂，搅拌15min后，加入流平剂并继续搅拌20min；最后，用锥体磨研磨2～3遍，即得。