CN105838204A - 一种彩板卷材涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

一种彩板卷材涂料组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料生产领域，特别涉及彩板卷材涂料技术。本发明的目的在于提供一种能够满足高速彩板生产线的要求，能够在较低烘烤温度下固化，漆膜具有高硬度和高韧性的彩板卷材涂料组合物，它由如下重量份的组分组成：50‑70份改性聚酯树脂、0.5‑1份分散剂、0.2‑0.6份消泡剂、5‑11份溶剂、10‑30份颜料、0‑13份填料、0.3‑0.8份流平剂、10‑16份氨基树脂、0.5‑1份高效催化剂。使用本发明的涂料组合物作为彩板卷材涂料，能够有效提高产能，节约能耗，节省资源，减少对环境的损害；涂膜具有优异的硬度和柔韧性、附着力、抗刮伤性能和机械加工性能。

Description

一种彩板卷材涂料组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料生产领域，特别涉及彩板卷材涂料技术。
背景技术
目前，随着我国彩涂板消费需求的不断增大，彩板应用得到迅猛发展。国内的彩涂生产线设计线速多数在40～80m/min之间，烘烤时间40S左右，预涂卷材生产企业为进一步扩大产能，通过提高温度来加快线速度，但是随着温度的提高，能耗也大幅提高；同时由于生产线速度加快，不能充分燃烧的有机废气排放量增加较大，既浪费能源又污染环境。也有一些企业投资新建了高线速的彩板生产线，其中有大型国企的彩涂线线速可以达到160m/min，一些民营企业投资新建的彩涂线线速也在120m/min左右。由于线速的提高，涂料的烘烤时间缩短，以大型国企的彩涂线为例，彩板的烘烤时间在23S～25S，在这种生产条件下，国内适应低线速的卷材涂料体系就会出现很多问题，比如板面起泡，漆膜出现针孔，以及厚边等表面质量问题；彩板在性能上也会出现硬度下降、T弯变差等问题。彩涂生产线上生产的彩板性能一般要求硬度为1H～2H，T弯为3T，如果性能出现下降，满足彩板的机械加工性能就有一定的困难。
因此，需要研制一种能够适应高线速彩板生产线，快速烘干、漆膜具有高硬度和韧性的彩板卷材涂料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够满足高速彩板生产线的要求，能够在较低烘烤温度下固化，漆膜具有高硬度和高韧性的彩板卷材涂料组合物。
为了达到上述目的，本发明的一种彩板卷材涂料组合物，由如下重量份的组分组成：
50-70份改性聚酯树脂、0.5-1份分散剂、0.2-0.6份消泡剂、5-11份溶剂、10-30份颜料、0-13份填料、0.3-0.8份流平剂、10-16份氨基树脂、0.5-1份高效催化剂；
所述改性聚酯树脂，由如下方法制备得到：
在反应器中，按照重量份数加入20-25份的间苯二甲酸、2-6份的己二酸、3-6份的1，4-环己烷二甲酸、3-6份的甲基丙二醇、5-8份的新戊二醇、8-15份的羟基特戊酸新戊二醇单酯、1-2份的三羟甲基丙烷、0.05-0.12份的二丁基二月桂酸锡、0.04-0.10份的亚磷酸三苯酯；加完后升温到160℃保温1小时，接着升温到180℃保温1小时，然后再升温到200℃保温至物料透明，加入1.5-2.5份的回流二甲苯，在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于3mgKOH/g时，降温到200℃加入2-3份的偏苯三酸酐，再在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于15mgKOH/g时，降温到200℃加入25-30份的100号芳烃溶剂和5-8份的丁醚进行兑稀。
作为优选，所述分散剂为具有颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚体溶液。
作为优选，所述消泡剂为无有机硅破泡聚合物溶液，如聚丙烯酸酯溶液等。
作为优选，所述颜料为酞菁蓝、钛白粉、碳黑、中铬黄、氧化铁红、DPP红等。
作为优选，所述填料为沉淀硫酸钡等，改善漆膜机械强度，提高固体含量。
作为优选，所述流平剂为氟改性丙烯酸酯溶液、聚酯改性聚二甲基硅氧烷溶液等。
作为优选，所述氨基树脂为甲醇高度醚化的三聚氰胺甲醛树脂、高亚氨基高甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂等。
作为优选，所述高效催化剂为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基二萘磺酸等。
作为优选，所述溶剂为100号芳烃、二甲苯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚的两种或三种的混合溶剂。
本发明的另一个目的是提供一种彩板卷材涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：
1、制备改性聚酯树脂
在反应器中，按照重量份数加入20-25份的间苯二甲酸、2-6份的己二酸、3-6份的1，4-环己烷二甲酸、3-6份的甲基丙二醇、5-8份的新戊二醇、8-15份的羟基特戊酸新戊二醇单酯、1-2份的三羟甲基丙烷、0.05-0.12份的二丁基二月桂酸锡、0.04-0.10份的亚磷酸三苯酯；加完后升温到160℃保温1小时，接着升温到180℃保温1小时，然后再升温到200℃保温至物料透明，加入1.5-2.5份的回流二甲苯，在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于3mgKOH/g时，降温到200℃加入2-3份的偏苯三酸酐，再在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于15mgKOH/g时，降温到200℃加入25-30份的100号芳烃溶剂和5-8份的丁醚进行兑稀；
2、制备彩板卷材涂料组合物
在分散釜中，按重量份投入50-70份步骤1制备得到的改性聚酯树脂、0.5-1份分散剂、0.2-0.6份消泡剂、3-7份溶剂，搅拌均匀，在搅拌下依次加入10～30份颜料、0-13份填料，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入0.3-0.8份流平剂、10-16份氨基树脂、0.5-1份高效催化剂，搅拌均匀，用余下的2-4份溶剂调整粘度。
本发明彩板卷材涂料组合物的组分改性聚酯树脂中1，4-环己烷二甲酸的加入能在熔融的二元醇中有非常高的溶解性，酯化反应快速，可大大缩短反应时间，合成的聚酯产品具有极佳的硬度和弹性，并具有出色的热稳定性，与芳香酸相比，有着更好的光泽保持性、抗黄变性；羟基特戊酸新戊二醇单酯从结构式碳链较长，分子量较高，具有高分支结构，分子中无p氢原子和有较多的侧甲基；两个伯羟基使其在酯化反应中具有好的反应活性，沸点较高，酯化反应中随回流溶剂带出的损失较少，能使酯化反应严格按配方完成，并具有较低粘度。
本发明彩板卷材涂料组合物的组分改性聚酯树脂通过将特殊结构的功能性单体引入到聚酯树脂中，并通过合理的配方设计及分子量控制，使树脂在硬度和柔性达到很好的平衡，树脂粘度低，并具有较高的反应活性，在高效催化剂催化作用下，通过与氨基树脂发生化学交联反应，干燥速度快，能够低温固化，形成具有高硬度高韧性等综合性能优异的涂膜，漆膜具有更高的扩张性，优异的抗折弯性能、附着力和耐候性。
本发明的彩板卷材涂料组合物中通过颜填料的作用，使涂膜具有较高的装饰性和机械加工性能；通过分散剂的作用，防止颜料再絮凝，使颜料在涂料中的着色力和色相稳定，改善了颜料润湿，减少了研磨过程所需要的时间并改善了光泽和流平，降低了粘度；通过消泡剂的作用，使涂料生产、装料和应用期间防止泡沫形成，并有一定的防缩孔和流平助剂的功能；通过流平剂的作用，降低涂料表面张力来提高对底材的润湿能力，并具有及良好的防缩孔性能；在溶剂挥发和涂料成膜过程中，通过改性聚酯树脂与氨基交联树脂的固化、溶剂的介面作用，使得溶剂从涂膜中挥发和涂膜的干燥达到最佳时间，从而使漆膜表面平整光滑，漆膜性能良好。
使用本发明的组合物作为彩板卷材涂料，能够满足高速彩板生产线的要求，能够在较低烘烤温度下固化，能够有效提高产能，节约能耗，节省资源，减少对环境的损害。底漆可在板温160℃时交联固化，面漆能在板温200℃时交联固化(通常卷材涂料所需板温在216℃～232℃)。涂膜具有优异的硬度和柔韧性、附着力、抗刮伤性能和机械加工性能，漆膜致密，具有优良的耐化学性、耐腐蚀性和耐候性，能更好地满足再加工使用的要求。
具体实施方式
制备改性聚酯树脂
制备例1
在一个装有搅拌器、冷凝器、加热器的反应器中，称入20g间苯二甲酸、4g己二酸、5g 1，4-环己烷二甲酸、4g甲基丙二醇、6g新戊二醇、12g羟基特戊酸新戊二醇单酯、1g三羟甲基丙烷、0.08g二丁基二月桂酸锡、0.07g亚磷酸三苯酯。加完后升温到160℃保温1小时，接着升温到180℃保温1小时，然后再升温到200℃保温保温至物料透明，加入2.0g回流二甲苯，在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于3mgKOH/g时，降温到200℃加入2.5g偏苯三酸酐，再在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于15mgKOH/g时，降温到200℃，称入25g 100号芳烃溶剂和7g丁醚进行兑稀。所得的改性聚酯树脂的固含量为61.2％，粘度为102KU，酸值为7.3mgKOH/g，羟基含量为1.3％。
制备例2
在一个装有搅拌器、冷凝器、加热器的反应器中，称入25g间苯二甲酸、6g己二酸、3g 1，4-环己烷二甲酸、6g甲基丙二醇、8g新戊二醇、8g羟基特戊酸新戊二醇单酯、2g三羟甲基丙烷、0.12g二丁基二月桂酸锡、0.04g亚磷酸三苯酯。加完后升温到160℃保温1小时，接着升温到180℃保温1小时，然后再升温到200℃保温保温至物料透明，加入2.5g回流二甲苯，在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于3mgKOH/g时，降温到200℃加入2.0g偏苯三酸酐，再在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于15mgKOH/g时，降温到200℃，称入30g 100号芳烃溶剂和5g丁醚进行兑稀。所得的改性聚酯树脂的固含量为61.8％，粘度为112KU，酸值为6.5mgKOH/g，羟基含量为1.4％。
制备彩板卷材涂料组合物
实施例1
在分散釜中，投入500g制备例1制备得到的改性聚酯树脂、5g分散剂、3g消泡剂、60g溶剂，分散均匀后，在搅拌下依次加入30g酞青兰、80g钛白粉、90g沉淀硫酸钡，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入4g流平剂、100g氨基树脂、6g高效催化剂，搅拌均匀，用余下的40g溶剂调整粘度。
实施例2
在分散釜中，投入500g制备例2制备得到的改性聚酯树脂、5g分散剂、3g消泡剂、60g溶剂，分散均匀后，在搅拌下依次加入30g酞青兰、80g钛白粉、90g沉淀硫酸钡，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入4g流平剂、150g氨基树脂、6g高效催化剂，搅拌均匀，用余下的40g溶剂调整粘度。
实施例3
在分散釜中，投入500g制备例1制备得到的改性聚酯树脂、8g分散剂、3g消泡剂、60g溶剂，分散均匀后，在搅拌下依次加入30g酞青兰、80g钛白粉、120g沉淀硫酸钡，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入4g流平剂、100g氨基树脂、6g高效催化剂，搅拌均匀，用余下的40g溶剂调整粘度。
实施例4
在分散釜中，投入500g制备例2制备得到的改性聚酯树脂、5g分散剂、5g消泡剂、60g溶剂，分散均匀后，在搅拌下依次加入30g酞青兰、80g钛白粉、90g沉淀硫酸钡，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入4g流平剂、100g氨基树脂、9g高效催化剂，搅拌均匀，用余下的40g溶剂调整粘度。
制备普通聚酯树脂
对比制备例
在一个装有搅拌器、冷凝器、加热器的反应器中，称入25g间苯二甲酸、7.5g己二酸、20.5g甲基丙二醇、2.1g三羟甲甲基丙烷，加完后升温到160℃保温3小时，接着升温到180℃保温1小时，然后再升温到200℃保温1小时，最后升温到220-230℃保温至物料透明，加入2g回流二甲苯，于220℃保温酯化反应至测得酸值低于3mgKOH/g时，降温到200℃加入2.5g偏苯三酸酐，再于220℃保温酯化反应至测得酸值低于15mgKOH/g时，降温到200℃以下，称入30g 100号芳烃溶剂和6g丁醚进行兑稀。所得的改性聚酯树脂固含量为60.2％，粘度为122KU，酸值为8.5mgKOH/g，羟基含量为1.4％。
制备彩板卷材涂料组合物
对比例1
在分散釜中，投入500g对比制备例制备得到的普通聚酯树脂、5g分散剂、3g消泡剂、60g溶剂，分散均匀后，在搅拌下依次加入30g酞青兰、80g钛白粉、90g沉淀硫酸钡，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入4g流平剂、100g氨基树脂、6g高效催化剂，搅拌均匀，用余下的40g溶剂调整粘度。
对比例2
在分散釜中，投入500g对比制备例制备得到的普通聚酯树脂、5g分散剂、3g消泡剂、60g溶剂，分散均匀后，在搅拌下依次加入30g酞青兰、80g钛白粉、90g沉淀硫酸钡，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入4g流平剂、150g氨基树脂、6g高效催化剂，搅拌均匀，用余下的40g溶剂调整粘度。
将上述将实施例1-4和对比例1-2所得的彩板卷材涂料组合物进行性能测试，结果如下：
从上表数据中可以看出实施例1得到的彩板卷材涂料组合物的综合性能更好。

Claims (9)

1.一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：由如下重量份的组分组成：
50-70份改性聚酯树脂、0.5-1份分散剂、0.2-0.6份消泡剂、5-11份溶剂、10-30份颜料、0-13份填料、0.3-0.8份流平剂、10-16份氨基树脂、0.5-1份高效催化剂；
所述改性聚酯树脂，由如下方法制备得到：
在反应器中，按照重量份数加入20-25份的间苯二甲酸、2-6份的己二酸、3-6份的1，4-环己烷二甲酸、3-6份的甲基丙二醇、5-8份的新戊二醇、8-15份的羟基特戊酸新戊二醇单酯、1-2份的三羟甲基丙烷、0.05-0.12份的二丁基二月桂酸锡、0.04-0.10份的亚磷酸三苯酯；加完后升温到160℃保温1小时，接着升温到180℃保温1小时，然后再升温到200℃保温至物料透明，加入1.5-2.5份的回流二甲苯，在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于3mgKOH/g时，降温到200℃加入2-3份的偏苯三酸酐，再在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于15mgKOH/g时，降温到200℃加入25-30份的100号芳烃溶剂和5-8份的丁醚进行兑稀。
2.根据权利要求1所述的一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：所述分散剂为具有颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚体溶液。
3.根据权利要求1所述的一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：所述消泡剂为无有机硅破泡聚合物溶液。
4.根据权利要求3所述的一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：所述无有机硅破泡聚合物溶液为聚丙烯酸酯溶液。
5.根据权利要求1所述的一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：所述流平剂为氟改性丙烯酸酯溶液、聚酯改性聚二甲基硅氧烷溶液中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：所述氨基树脂为甲醇高度醚化的三聚氰胺甲醛树脂、高亚氨基高甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：所述高效催化剂为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基二萘磺酸中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种彩板卷材涂料组合物，其特征在于：所述溶剂为100号芳烃、二甲苯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚的两种或三种的混合溶剂。
9.一种彩板卷材涂料组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)制备改性聚酯树脂
在反应器中，按照重量份数加入20-25份的间苯二甲酸、2-6份的己二酸、3-6份的1，4-环己烷二甲酸、3-6份的甲基丙二醇、5-8份的新戊二醇、8-15份的羟基特戊酸新戊二醇单酯、1-2份的三羟甲基丙烷、0.05-0.12份的二丁基二月桂酸锡、0.04-0.10份的亚磷酸三苯酯；加完后升温到160℃保温1小时，接着升温到180℃保温1小时，然后再升温到200℃保温至物料透明，加入1.5-2.5份的回流二甲苯，在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于3mgKOH/g时，降温到200℃加入2-3份的偏苯三酸酐，再在220-230℃下保温酯化反应至测得酸值低于15mgKOH/g时，降温到200℃加入25-30份的100号芳烃溶剂和5-8份的丁醚进行兑稀；
(2)制备彩板卷材涂料组合物
在分散釜中，按重量份投入50-70份步骤(1)制备得到的改性聚酯树脂、0.5-1份分散剂、0.2-0.6份消泡剂、3-7份溶剂，搅拌均匀，在搅拌下依次加入10～30份颜料、0-13份填料，高速分散均匀后，砂磨至细度小于25μm，再加入0.3-0.8份流平剂、10-16份氨基树脂、0.5-1份高效催化剂，搅拌均匀，用余下的2-4份溶剂调整粘度。
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