CN106147443A - 一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆及其制备方法，所述烤漆包括如下成分：热固性丙烯酸树脂，聚乙二醇改性氨基树脂，纤维素树脂，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲，去离子水，纳米氧化锡，钛酸酯偶联剂，水性单体，pH中和剂，助溶剂，润湿分散剂，消泡剂，增稠剂，催化剂，乳化剂，颜填料。所述烤漆以热固性丙烯酸树脂和聚乙二醇改性氨基树脂作为环氧氨基烤漆的主要成分，并配合纤维素树脂，使得热固性丙烯酸树脂和改性后的氨基树脂可有效提升漆膜硬度，成分设计合理，以去离子水为溶剂进行稀释，对环境友好，提高耐磨性能，且附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采用辊涂代替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。

Description

一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆及其制备方法。

背景技术

烤漆分为两大类，一类低温烤漆固化温度为140℃-180℃，另外一类就称为高温烤漆，其固化温度为280℃-400℃。[1]高温烤漆，英文全称为Polytetrafluoroetylene，简称Teflon、PTFE、F4等。特氟龙高性能特种烤漆是以聚四氟乙烯为基体树脂的氟烤漆，英文名称为Teflon，因为发音的缘故，通常又被称之为铁氟龙、铁富龙、特富龙、特氟隆等等(皆为Teflon的译音)。

按照主要成分的不同，烤漆又可分为聚酯氨基烤漆、醇酸氨基烤漆、丙烯酸氨基烤漆、环氧氨基烤漆、亚克力烤漆等。

随着经济的不断发展，资源和环境问题已成为可持续发展的一对主要矛盾。石油危机直接导致原油价格飞涨，工业涂料的原材料成本大大提高，而质量和价格的市场竞争必然导致一部分企业的优胜劣汰。与此同时，VOC(挥发性有机化合物)的排放直接给环境带来了严重的污染，美国自1966年就颁布了66法规，严格限制VOC的排放。我国从20世纪80年代开始也陆续制定了一些环保法规，《涂料行业“十一五”发展规划》和《涂料行业科技中长期发展规划》均明确提出：未来15年我国将大幅削减传统溶剂型涂料的市场份额，而水性涂料、紫外光固化涂料、粉末涂料、无溶剂涂料和高固体分涂料等环保型涂料将是未来工业涂料的主要发展方向。

亚克力丙烯酸烤漆漆膜干燥快，附着力好，耐热性、耐候性能好，具有较好的户外耐久性，可在较低气温条件下应用。随着人们健康和环保意 识的不断增强，其亚克力丙烯酸烤漆的水性化的趋势锐不可挡。

然而，虽然采用水性亚克力丙烯酸烤漆可有效减小对环境的影响，但是，作为面漆涂装所用，亚克力丙烯酸烤漆的漆膜硬度是一项重要指标，涂膜硬度(paint filmhardness)是表示漆膜机械强度的重要性能之一。其物理意义可理解为漆膜表面对作用其上的、另一个硬度较大的物体所表现的阻力。可以通过测定涂膜在较小的接触面上承受一定质量负荷时所表现出来的抵抗变形的能力加以确定(包括由于碰撞、压陷或擦划等而造成的变形能力)。

随着市场上对工业机械设备、五金家电、农用机械等金属基材表面硬度要求的升高，现有的、作为面漆的亚克力丙烯酸烤漆的漆膜硬度已逐渐无法满足使用要求。

目前，关于亚克力丙烯酸烤漆，国内主要存在如下专利文献：

专利公开号：CN105368209A，公开了一种用于相框的水性复合烤漆，由质量比为1∶2-3的A和B两种组份组成；其中，A组份的原料包括：聚丙烯酸树酯、多羟基不饱和聚酯树脂、聚丙烯酰胺树脂、钛白粉、附着力促进剂、乙二醇单丁醚、纳米碳酸锌、润湿剂、消泡剂、分散剂、去离子水；B组份的原料包括：聚丙烯酸树酯、固化剂、流平剂、去离子水。所述用于相框的水性复合烤漆，其对金属相框表面具有耐水性、干燥性、附着性优异的优点。然而，该专利所提供的烤漆，其主要成分为多种单体树脂的混合，所得水性复合烤漆虽然对环境友好，且具有耐水性、干燥性，却忽视了漆膜硬度的改善。

此外，现有烤漆的涂覆方式大多采用喷涂，喷涂是通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。喷涂中的主要问题是高度分散的漆雾和挥发出来的溶剂(即挥发性有机污染物，VOCs)，既污染环境，不利于人体健康，又浪费烤漆，造成经济损失。挥发、扩散到空气中的烤漆，则形成挥发性有机 污染物，危害人体健康。在喷涂车间，烤漆作为挥发性有机污染物的主要来源，喷涂车间内空气中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或呈酩醉状；重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。长期待在挥发性有机化合物污染的喷涂车间内，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等。有的还可能引起内分泌失调、影响性功能；苯和二甲苯还能损害系统，以至引发白血病。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，所述烤漆以热固性丙烯酸树脂和聚乙二醇改性氨基树脂作为环氧氨基烤漆的主要成分，并配合纤维素树脂，使得热固性丙烯酸树脂和改性后的氨基树脂可有效提升漆膜硬度，组成成分设计合理，以去离子水为溶剂进行稀释，对环境友好，提高耐磨性能，且附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采用辊涂代替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：30～40份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～20份，纤维素树脂：10～15份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：5～10份，去离子水：30～50份，纳米氧化锡：5～10份，钛酸酯偶联剂：10～15份，水性单体：10～20份，pH中和剂：5～10份，助溶剂：1～5份，润湿分散剂：0.1～0.5份，消泡剂：1～5份，增稠剂：0.5～1份，催化剂：0.5～1份，乳化剂：0.1～1份，颜填料：10～20份。

进一步，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：35～40份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～15份，纤维素树脂：12～15份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：5～8份，去离子水：40～50份，纳米氧化锡：7～10 份，钛酸酯偶联剂：10～13份，水性单体：10～15份，pH中和剂：6～10份，助溶剂：1～3份，润湿分散剂：0.2～0.5份，消泡剂：3～5份，增稠剂：0.5～0.8份，催化剂：0.7～1份，乳化剂：0.5～1份，颜填料：15～20份。

优选地，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：35份，聚乙二醇改性氨基树脂：15份，纤维素树脂：13份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：6份，去离子水：40份，纳米氧化锡：8份，钛酸酯偶联剂：12份，水性单体：15份，pH中和剂：8份，助溶剂：2份，润湿分散剂：0.3份，消泡剂：4份，增稠剂：0.7份，催化剂：0.8份，乳化剂：0.6份，颜填料：15份。

另，所述催化剂为异丙醇溶液。

另有，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20～30重量份脲醛树脂，调节pH值至9～10，加热至65～70℃，加入3～6重量份三聚氰胺，保持pH值为9～10，升温至80～90℃，反应1～2小时，加入1～3重量份聚乙二醇，在80～90℃下，反应3～5小时，在75～80℃下蒸馏1～3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。

再，所述乳化剂为乙氧基酚醚硫酸铵、壬基酚聚氧乙烯醚或烯丙基醚羟丙基磺酸钠。

再有，所述pH中和剂为三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺或氨水。

且，所述助溶剂选自仲丁醇、正丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、二丙二醇甲醚、正丁醇、乙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯中的一种。

另，所述水性单体为二羟甲基丙酸、偏苯三酸酐、二羟甲基丁酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸锂或间羧基苯磺酸钠。

同时，本发明还提供一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆的制备 方法，包括如下步骤：

1)研磨色浆

在分散机中加入15～20份热固性丙烯酸树脂、0.5～2份助溶剂、10～20份去离子水、pH中和剂、润湿分散剂和消泡剂，以500～800r/min的转速进行分散均匀，分散时间5～10min，加入钛白粉，研磨温度40～50℃，研磨3～6min，直至细度为10～20μm，过滤得色浆，备用；

2)混合调漆：

取15～20份热固性丙烯酸树脂、纤维素树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、0.5～3份助溶剂、20～30份去离子水、纳米氧化锡、钛酸酯偶联剂、催化剂、乳化剂和增稠剂，在500～600r/min的转速下进行分散，分散3～5min，分散均匀后，加入步骤1)所得色浆，调节pH值至7～8，用80～120目滤网过滤，包装，即得到所述高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆。

本发明的有益效果在于：

所述烤漆以热固性丙烯酸树脂和聚乙二醇改性氨基树脂作为环氧氨基烤漆的主要成分，并配合纤维素树脂，使得热固性丙烯酸树脂和改性后的氨基树脂可有效提升漆膜硬度，组成成分设计合理，以去离子水为溶剂进行稀释，对环境友好，提高耐磨性能，且附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采用辊涂代替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。辊涂成型快干的辊涂工艺代替喷涂工艺，涂装时烤漆的利用度能达到90％以上，减少了空气中的挥发和浪费，有效降低因喷涂导致烤漆挥发形成的VOCs，辊涂车间内VOCs排放量≤420ppm，烤漆环保效果好。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。

本发明所提供的一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：30～40份，聚乙二醇改性氨 基树脂：10～20份，纤维素树脂：10～15份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：5～10份，去离子水：30～50份，纳米氧化锡：5～10份，钛酸酯偶联剂：10～15份，水性单体：10～20份，pH中和剂：5～10份，助溶剂：1～5份，润湿分散剂：0.1～0.5份，消泡剂：1～5份，增稠剂：0.5～1份，催化剂：0.5～1份，乳化剂：0.1～1份，颜填料：10～20份。

进一步，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：35～40份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～15份，纤维素树脂：12～15份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：5～8份，去离子水：40～50份，纳米氧化锡：7～10份，钛酸酯偶联剂：10～13份，水性单体：10～15份，pH中和剂：6～10份，助溶剂：1～3份，润湿分散剂：0.2～0.5份，消泡剂：3～5份，增稠剂：0.5～0.8份，催化剂：0.7～1份，乳化剂：0.5～1份，颜填料：15～20份。

优选地，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：35份，聚乙二醇改性氨基树脂：15份，纤维素树脂：13份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：6份，去离子水：40份，纳米氧化锡：8份，钛酸酯偶联剂：12份，水性单体：15份，pH中和剂：8份，助溶剂：2份，润湿分散剂：0.3份，消泡剂：4份，增稠剂：0.7份，催化剂：0.8份，乳化剂：0.6份，颜填料：15份。

另，所述催化剂为异丙醇溶液。

另有，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20～30重量份脲醛树脂，调节pH值至9～10，加热至65～70℃，加入3～6重量份三聚氰胺，保持pH值为9～10，升温至80～90℃，反应1～2小时，加入1～3重量份聚乙二醇，在80～90℃下，反应3～5小时，在75～80℃下蒸馏1～3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。

再，所述乳化剂为乙氧基酚醚硫酸铵、壬基酚聚氧乙烯醚或烯丙基醚羟丙基磺酸钠。

再有，所述pH中和剂为三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、 二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺或氨水。

且，所述助溶剂选自仲丁醇、正丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、二丙二醇甲醚、正丁醇、乙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯中的一种。

另，所述水性单体为二羟甲基丙酸、偏苯三酸酐、二羟甲基丁酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸锂或间羧基苯磺酸钠。

同时，本发明还提供一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆的制备方法，包括如下步骤：

1)研磨色浆

在分散机中加入15～20份热固性丙烯酸树脂、0.5～2份助溶剂、10～20份去离子水、pH中和剂、润湿分散剂和消泡剂，以500～800r/min的转速进行分散均匀，分散时间5～10min，加入钛白粉，研磨温度40～50℃，研磨3～6min，直至细度为10～20μm，过滤得色浆，备用；

2)混合调漆：

取15～20份热固性丙烯酸树脂、纤维素树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、0.5～3份助溶剂、20～30份去离子水、纳米氧化锡、钛酸酯偶联剂、催化剂、乳化剂和增稠剂，在500～600r/min的转速下进行分散，分散3～5min，分散均匀后，加入步骤1)所得色浆，调节pH值至7～8，用80～120目滤网过滤，包装，即得到所述高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆。

其中，表1为本发明各实施例所述一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆成分列表。表2为本发明各实施例所述一种高耐磨附着力强改性环氧氨基烤漆中聚乙二醇改性氨基树脂的成分列表。表3为本发明各实施例所述一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆性能参数列表。

表1(单位：重量份)

表2(单位：重量分)

表3

将本发明实施例所述一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆通过辊涂方式涂覆，在200℃下固化后，冷却至室温，放置48小时，测定板坯表面涂层性能如表3所示。其中，耐冲击性能测试方法参照国家标准GB/T1732-93规定的测定漆膜耐冲击性能的方法，以固定质量(1kg)的重锤落于试板上而不引起漆膜破坏的最大高度(cm)表示漆膜耐冲击性能。

采用本发明所提供的一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，T弯性能可达1T。烤漆利用率高，每30公斤烤漆可涂装1吨板坯。在230℃高温下不开裂、不变色，抗老化能力强，放置在户外连续日照10～15年不泛黄、不变色。耐酸耐腐蚀能力强，将辊涂好的产品放入85℃水内煮2H生再逐渐加热到100℃，产品无变色、掉漆、起泡。在常温下用5％的Nad溶液浸泡24H后，产品表面无锈蚀、变色及镀层脱落。把纯棉布蘸满95％酒精包在500g砝码上，以每分钟40-60次的速度(20mm)左右的行程在 产品表面擦试50个循环，无掉色脱油。漆膜干燥后，采用5H铅笔以垂直压力1千克的力量，45°斜角在漆膜画出3CM长度，5次，漆膜没划痕，漆膜硬度高达5H。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述烤漆包括如下重量份的成分：

热固性丙烯酸树脂：30~40份，聚乙二醇改性氨基树脂：10~20份，纤维素树脂：10~15份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：5~10份，去离子水：30~50份，纳米氧化锡：5~10份，钛酸酯偶联剂：10~15份，水性单体：10~20份，pH中和剂：5~10份，助溶剂：1~5份，润湿分散剂：0.1~0.5份，消泡剂：1~5份，增稠剂：0.5~1份，催化剂：0.5~1份，乳化剂：0.1~1份，颜填料：10~20份。

2.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：35~40份，聚乙二醇改性氨基树脂：10~15份，纤维素树脂：12~15份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：5~8份，去离子水：40~50份，纳米氧化锡：7~10份，钛酸酯偶联剂：10~13份，水性单体：10~15份，pH中和剂：6~10份，助溶剂：1~3份，润湿分散剂：0.2~0.5份，消泡剂：3~5份，增稠剂：0.5~0.8份，催化剂：0.7~1份，乳化剂：0.5~1份，颜填料：15~20份。

3.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述烤漆包括如下重量份的成分：热固性丙烯酸树脂：35份，聚乙二醇改性氨基树脂：15份，纤维素树脂：13份，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲：6份，去离子水：40份，纳米氧化锡：8份，钛酸酯偶联剂：12份，水性单体：15份，pH中和剂：8份，助溶剂：2份，润湿分散剂：0.3份，消泡剂：4份，增稠剂：0.7份，催化剂：0.8份，乳化剂：0.6份，颜填料：15份。

4.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述催化剂为异丙醇溶液。

5.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20~30重量份脲醛树脂，调节pH值至9~10，加热至65~70℃，加入3~6重量份三聚氰胺，保持pH值为9~10，升温至80~90℃，反应1~2小时，加入1~3重量份聚乙二醇，在80~90℃下，反应3~5小时，在75~80℃下蒸馏1~3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。

6.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述乳化剂为乙氧基酚醚硫酸铵、壬基酚聚氧乙烯醚或烯丙基醚羟丙基磺酸钠。

7.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述pH中和剂为三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺或氨水。

8.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述助溶剂选自仲丁醇、正丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、二丙二醇甲醚、正丁醇、乙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯中的一种。

9.根据权利要求1所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆，其特征在于，所述水性单体为二羟甲基丙酸、偏苯三酸酐、二羟甲基丁酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸锂或间羧基苯磺酸钠。

10.一种根据权利要求1~9中任一项所述的高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)研磨色浆

在分散机中加入15~20份热固性丙烯酸树脂、0.5~2份助溶剂、10~20份去离子水、pH中和剂、润湿分散剂和消泡剂，以500~800r/min的转速进行分散均匀，分散时间5~10min，加入钛白粉，研磨温度40~50℃，研磨3~6min，直至细度为10~20μm，过滤得色浆，备用；

2)混合调漆：

取15~20份热固性丙烯酸树脂、纤维素树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、0.5~3份助溶剂、20~30份去离子水、纳米氧化锡、钛酸酯偶联剂、催化剂、乳化剂和增稠剂，在500~600r/min的转速下进行分散，分散3~5min，分散均匀后，加入步骤1)所得色浆，调节pH值至7~8，用80~120目滤网过滤，包装，即得到所述高光泽高硬度改性亚克力丙烯酸烤漆。