CN105542630A - 一种水性卷材涂料聚酯背面漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性卷材涂料聚酯背面漆及其制备方法，包含以下重量份的组分：聚酯树脂：30-40份；颜填料：30-35份；氨基树脂：7-10份；分散剂：0-0.5份；防沉剂：0.1-0.5份；消泡剂：0.5-1.2份；附着力促进剂：0.5-3份；酸催化剂：0.1-0.5份；蜡助剂：0.1-0.5份；流平剂：0.1-0.3份；消光粉：0.1-2份；乙二醇丁醚：4-6份；异丙醇：2-4份；水：35-40份。本发明还公开了背面漆的制备方法。本发明以水为分散介质，绿色环保、低成本，具有优异的抗刮伤、防腐蚀、耐溶剂、不粘连及发泡性能好等特点，与溶剂型聚酯背漆性能相当；其水性防锈，具有更加优异的防腐蚀性能。

Description

一种水性卷材涂料聚酯背面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种水性卷材涂料聚酯背面漆及其制备方法。
背景技术
卷材涂料包括卷钢涂料和卷铝涂料，它是通过辊涂作业的方法，将涂料涂覆于钢板、铝材表面，然后制成预涂卷材(彩涂板)，其具有外表美观、色彩艳丽、强度高、加工成型方便等优点，还可以降低成本，减少污染，因此获得了广泛的应用。
卷材涂料的基板有冷轧钢板、热镀锌钢板、电镀锌钢板、锌铝合金钢板、铝板等，厚度在0.1-0.5mm之间。卷材涂料一般采用底漆与面漆配套的两涂两烘工艺，正面涂底漆和面漆，底漆提供附着力、防腐蚀性，面漆具有良好的装饰性、保护性、耐久性、抗划性及加工性；背面漆主要起保护作用，同时提供外观装饰性和耐久性。
常用的卷材背面漆主要有丙烯酸背面漆、环氧背面漆、聚酯背面漆和聚酯改性环氧背面漆。丙烯酸背面漆具有价格高的缺点；环氧背面漆硬度高，附着力和耐压性好，缺点是固含量低，柔韧性差；常见的聚酯背面漆固含量高，耗漆量小，价格相对便宜，柔韧性好，但附着力和耐压性相对较差，聚酯改性环氧背漆的性能在两者之间。同时，现有的环氧聚酯背面漆和聚酯改性环氧背漆很难达到国家环保部对挥发有机物(VOC)含量标准的要求。
有鉴于此，有必要提供一种高硬度、附着力和耐压性好的卷材背面漆。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种水性卷材涂料聚酯背面漆及其制备方法，所制备的水性卷材涂料聚酯背面漆其具有高固含、高硬度、附着力和耐压性好、柔韧性好等性能。柔韧性方面：测试结果显示，本发明的水性卷材聚酯背面漆在T弯上能达到3T-4T无剥落，达到溶剂型聚酯涂料的标准，并且高于现有环氧背面漆的5-6T的柔韧性能；硬度方面，本发明的水性卷材聚酯背面漆硬度达到三菱铅笔4H无划痕；本发明的水性聚酯背面漆成品固含量达到80％，在水性涂料中属于高固含，具有环保、绿色的特点；施工上：本发明水性聚酯背面漆具有发泡性好，不粘连等特性。
本发明的一个方面提供一种水性卷材涂料聚酯背面漆，包含以下重量份的组分：
聚酯树脂：30-40份；
颜填料：30-35份；
氨基树脂：7-10份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
附着力促进剂：0.5-3份；
酸催化剂：0.1-0.5份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
优选地，所述聚酯树脂的分子量为2000-6000，羟值10-50mgKOH/g，酸值20-70mgKOH/g。优选为线性或部分支链聚酯树脂，能提供高的硬度、柔韧性、加工性和附着力。例如，立邦涂料(中国)有限公司的OF-100。优选地，所述聚酯树脂的固体份含量为70-75wt％，所述氨基树脂的固体份含量为90-100wt％。
优选地，所述颜填料为金红石、锐钛型钛白粉、硫酸钡、防锈颜料、高岭土中的至少一种。
优选地，所述氨基树脂为全甲醚化氨基树脂、部分甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂、甲基丁基混合醚化氨基树脂中的至少一种或几种的混合物。例如，美国氰特公司，CYMEL303或美国氰特公司，CYMEL327。
优选地，所述分散剂为聚氨酯型分散剂或丙烯酸型分散剂中的至少一种，例如毕克化学的BYK180，BYK190等。
优选地，所述防沉剂为气相二氧化硅或有机改性膨润土，例如赢创-德固赛的A-200，A-300，R-972，R-974等。
优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷、矿物油类、破泡聚合物中的至少一种，例如毕克化学的BYK011，BYK024，BYK028等。
优选地，所述附着力促进剂为环氧磷酸酯化合物或超支化聚酯化合物，例如德谦(化学)上海有限公司的ADP附着力促进剂。
优选地，所述酸催化剂为对甲苯磺酸及其封闭酸、十二烷基苯磺酸及其封闭酸、二壬基萘磺酸及其封闭酸中的至少一种，例如美国金氏化工的N-2500、N-5225、N-155、N-X49-110。
优选地，所述蜡助剂为聚四氟乙烯蜡助剂。
优选地，所述流平剂为丙烯酸类流平剂或氟改性丙烯酸流平剂，例如毕克化学的BYK380，BKY381；迪高化学的Tego500，Tego550，Tego260，Tego270等。
优选地，所述消光剂为有机处理二氧化硅，如格雷斯中国有限公司SYLOIDC807，美国雅宝中国公司的PERGOPAKM4。
本发明还提供该水性卷材涂料聚酯背面漆的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将水性聚酯树脂30-40份用胺中和剂2-3份中和后，与分散剂0-0.5份、颜填料30-35份、防沉剂0.1-0.5份和25-30份水混合，研磨得到浆料，研磨时控制温度在20-50℃，PH控制在7.5-8.5范围内；
步骤2：在浆料中加入氨基树脂7-10份、乙二醇丁醚4-6份、异丙醇2-4份、10份水混合均匀后，加入酸催化剂0.1-0.5份、附着力促进剂0.5-3份、蜡助剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.3份、消泡剂0.5-1.2份、消光粉0.1-2份，混合均匀后调节粘度为400-600mPa.s，或用福特杯4#在20℃测定100-130S，PH控制在7.5-8.5范围内。
作为优选，所述步骤1中氨中和剂可以是N,N-二甲基乙醇胺。
本发明的水性聚酯背面漆具有良好的硬度，柔韧性，附着力。不需要添加甲醛树脂就可以与泡沫板复合，且复合性能优良。本发明通过设计适当的聚酯氨基比、颜基比等参数能在PMT(PeakMetalTemperature，金属板温)204-232℃下快速固化(≥20s)；铅笔硬度达到4H，T弯达到3T无剥落，耐MEK擦拭超过100次，抗压性能好，避免背面漆与面漆反粘，与泡沫板复合性能好，附着力好；在施工粘度下固含高，涂布率高，节省成本。
具体实施方式：
为了使本发明的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本发明。
本发明的一个实施方式中，提供一种水性卷材涂料聚酯背面漆，包含以下重量份的组分：
聚酯树脂：30-40份；
颜填料：30-35份；
氨基树脂：7-10份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
附着力促进剂：0.5-3份；
酸催化剂：0.1-0.5份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
优选地，所述聚酯树脂的分子量为2000-6000，羟值10-50mgKOH/g，酸值20-70mgKOH/g。优选为线性或部分支链聚酯树脂，能提供高的硬度、柔韧性、加工性和附着力。例如，立邦涂料(中国)有限公司的OF-100。优选地，所述聚酯树脂的固体份含量为80wt％，所述氨基树脂的固体份含量为90-100wt％。
优选地，所述颜填料为金红石、锐钛型钛白粉、硫酸钡、防锈颜料、高岭土中的至少一种。
优选地，所述氨基树脂为全甲醚化氨基树脂、部分甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂、甲基丁基混合醚化氨基树脂中的至少一种或几种的混合物。例如，美国氰特公司，CYMEL303或美国氰特公司，CYMEL327。
优选地，所述分散剂为聚氨酯型分散剂或丙烯酸型分散剂中的至少一种，例如毕克化学的BYK180，BYK190等。
优选地，所述防沉剂为气相二氧化硅或有机改性膨润土，例如德固赛的A-200，A-300，R-972，R-974等。
优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷、矿物油类、破泡聚合物中的至少一种，例如毕克化学的BYK011，BYK024，BYK028等。
优选地，所述附着力促进剂为环氧磷酸酯化合物或超支化聚酯化合物，例如德谦(化学)上海有限公司的ADP附着力促进剂。
优选地，所述酸催化剂为对甲苯磺酸及其封闭酸、十二烷基苯磺酸及其封闭酸、二壬基萘磺酸及其封闭酸中的至少一种，例如美国金氏化工的N-2500、N-5225、N-155、N-X49-110。
优选地，所述蜡助剂为聚四氟乙烯蜡助剂。
优选地，所述流平剂为丙烯酸类流平剂或氟改性丙烯酸流平剂，例如毕克化学的BYK380，BKY381；德高化学的Tego500，Tego550，Tego260，Tego270等。
优选地，所述消光剂为有机处理二氧化硅，如格雷斯中国有限公司SYLOIDC807，美国雅宝中国公司的PERGOPAKM4。
本发明的另一个实施方式中，提供一种水性卷材涂料聚酯背面漆的制备方法，其中：
实施例1
按以下重量分配比制备所述水性卷材涂料聚酯背面漆：
聚酯树脂：35份；
钛白粉R-996：30份；
镍镉黄：5份；
氨基树脂CYMEL327：8份；
分散剂BYK180：0.3份；
防沉剂A-300：0.2份；
消泡剂BYK011：1份；
附着力促进剂ADP9999：1份；
酸催化剂N-2500：0.4份；
蜡助剂：0.2份；
流平剂BYK381：0.2份；
消光粉：0.5份；
乙二醇丁醚：4份；
异丙醇：2份；
水：35份。
步骤1：将聚酯树脂用胺中和剂，例如N,N-二甲基乙醇胺中和后，与分散剂、颜料、防沉剂和第一部分水混合，研磨，得到浆料，研磨时控制温度在20-50℃，PH控制在7.5-8.5范围内；
步骤2：在浆料中加入氨基树脂、部分溶剂混合均匀后，加入酸催化剂、附着力促进剂、蜡助剂、流平剂、消泡剂、消光剂，混合均匀，用稀释剂(乙二醇丁醚和异丙醇)调节粘度为400-600mPa.s，或用福特-4杯在20℃下测定100-130S(秒)，PH控制在7.5-8.5范围内，得到所述水性卷材涂料聚酯背面漆。
实施例2
按以下重量分配比制备所述水性卷材涂料聚酯背面漆：
聚酯树脂：35份；
钛白粉R-996：30份；
钼镉黄：5份；
氨基树脂CYMEL303：8份；
分散剂EFKA4585：0.3份；
防沉剂R-974：0.2份；
消泡剂BYK024：1份；
附着力促进剂RHEAD9997：1份；
酸催化剂N-155：0.4份；
蜡助剂：0.2份；
流平剂Tego500：0.2份；
消光粉：0.5份；
乙二醇丁醚：4份；
异丙醇：2份；
水：35份
实施例2的制备方法的步骤与实施例1相同。
实施例1、2所制备的水性卷材涂料聚酯背面漆都符合下表1的性能指标，并且与现有的的水性丙烯酸背漆、溶剂型环氧背漆和溶剂型聚酯背漆性能进行了对比，结果显示水性聚酯背漆在性能上与溶剂型聚酯背漆性能相当，与现有的水性背漆相比具有固含高、环保，成本低等特点；并在柔韧性上远远超过溶剂型环氧背漆。
表1
为了说明本发明的水性卷材涂料聚酯背面漆中配方的特点，例如，氨基树脂比例、酸催化剂比例、附着力促进剂加量对附着力、T弯、硬度性能影响，进一步提供参考实例1-5，说明这些关键组分比例的变化对水性卷材涂料聚酯背面漆性能的改变。如无特殊说明，制备方法具体步骤与前述实施例1、2相同。
参考实例1：
聚酯树脂：35份；
氨基树脂：8份；
颜填料：30份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
附着力促进剂：0.5-3份；
酸催化剂：0.1-0.5份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
参考实例2：
聚酯树脂：45份；
氨基树脂：8份；
颜填料：30份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
附着力促进剂：0.5-3份；
酸催化剂：0.1-0.5份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
参考实例3：
聚酯树脂：35份；
氨基树脂：12份；
颜填料：30份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
附着力促进剂：0.5-3份；
酸催化剂：0.1-0.5份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
参考实例4：
聚酯树脂：35份；
氨基树脂：8份；
颜填料：30份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
附着力促进剂：0.5-3份；
酸催化剂：0.8份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
参考实例5：
聚酯树脂：35份；
氨基树脂：8份；
颜填料：30份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
酸催化剂：0.1-0.5份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
参考实例1-5的水性卷材涂料聚酯背面漆制备方法与实施例1的制备方法相同。
参考实例1-5的测试结果如下表2所示：
表2
经过参考实例1的方法制备出的水性卷材涂料聚酯背面漆具有如下参数：MEK>100次；T弯3T无剥落；粘连性良好；硬度3H。
经过参考实例2的方法制备出的水性卷材涂料聚酯背面漆具有如下参数：MEK为80次；T弯3T无剥落；粘连性有一些粘连；硬度2H。测试结果显示，降低氨基比例，导致耐MEK次数降低，硬度降低，并且出现一些粘连现象，而T弯性能没有得到很大幅度的提升。
经过参考实例3的方法制备出的水性卷材涂料聚酯背面漆具有如下参数：MEK>100次；T弯5T无剥落；粘连性良好；硬度4H。氨基树脂与聚酯树脂比例增加后，其它性能依然良好，柔韧性降低，测试结果显示T弯5T无剥落。
经过参考实例4的方法制备出的水性卷材涂料聚酯背面漆具有如下参数：MEK>100次；T弯5T无剥落；粘连性良好；硬度4H，附着力OK。酸催化剂与聚酯树脂比例增加后，其它性能依然良好，柔韧性降低，测试结果显示T弯5T无剥落。
经过参考实例5的方法制备出的水性卷材涂料聚酯背面漆具有如下参数：MEK>100次；T弯3T无剥落；粘连性良好；硬度3H，附着力性能差。
综上，通过改变本发明的水性卷材涂料聚酯背面漆配方中的不同配比参数，可以改变涂膜特性，也可以根据不同性能要求，调节不同组分配比，实现不同的漆膜硬度，柔韧性，附着力。
本发明的水性卷材涂料聚酯背面漆具有良好的硬度，柔韧性，附着力。不需要添加甲醛树脂就可以与泡沫板复合，且复合性能优良。本发明通过适当的的聚酯氨基比、颜基比等参数；该聚酯背面漆能在PMT(PeakMetalTemperature，金属板温)204-232℃下快速固化(≥20s)；铅笔硬度达到3H，T弯达到3T无剥落，耐MEK擦拭超过100次，抗压性能好，避免背面漆与面漆反粘，与泡沫板复合性能好，与金属板附着力好；在施工粘度下固含高，涂布率高，节省成本。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (13)

1.一种水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：包含以下重量份的组分：
聚酯树脂：30-40份；
颜填料：30-35份；
氨基树脂：7-10份；
分散剂：0-0.5份；
防沉剂：0.1-0.5份；
消泡剂：0.5-1.2份；
附着力促进剂：0.5-3份；
酸催化剂：0.1-0.5份；
蜡助剂：0.1-0.5份；
流平剂：0.1-0.3份；
消光粉：0.1-2份；
乙二醇丁醚：4-6份；
异丙醇：2-4份；
水：35-40份。
2.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述聚酯树脂的分子量为2000-6000，羟值10-50mgKOH/g，酸值20-70mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述颜填料为金红石、锐钛型钛白粉、硫酸钡、防锈颜料、高岭土中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述氨基树脂为全甲醚化氨基树脂、部分甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂、甲基丁基混合醚化氨基树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述分散剂为聚氨酯型分散剂或丙烯酸型分散剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述防沉剂为气相二氧化硅或有机改性膨润土。
7.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷、矿物油类、破泡聚合物中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述附着力促进剂为环氧磷酸酯化合物、超支化聚酯化合物中的一种。
9.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述酸催化剂为封闭的对甲苯磺酸、封闭的十二烷基苯磺酸、封闭的二壬基萘磺酸中之一。
10.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述蜡助剂为氟改性聚乙烯蜡助剂。
11.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述流平剂为丙烯酸类流平剂或氟改性丙烯酸流平剂。
12.根据权利要求1所述的水性卷材涂料聚酯背面漆，其特征在于：所述消光剂为有机处理二氧化硅。
13.一种根据权利要求1-12任一项所述水性卷材涂料聚酯背面漆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将水性聚酯树脂30-40份用胺中和剂2-3份中和后，与分散剂0-0.5份、颜填料30-35份、防沉剂0.1-0.5份和25-30份水混合，研磨得到浆料，研磨时控制温度在20-50℃，PH控制在7.5-8.5范围内；
步骤2：在所述浆料中加入氨基树脂7-10份、乙二醇丁醚4-6份、异丙醇2-4份、10份水混合均匀后，加入酸催化剂0.1-0.5份、附着力促进剂0.5-3份、蜡助剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.3份、消泡剂0.5-1.2份、消光粉0.1-2份，混合均匀后调节粘度为400-600mPa.s，或用福特-4杯在20℃测定100-130S，PH控制在7.5-8.5范围内。
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