CN106281001A - 一种用于浸涂的水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于浸涂的防锈用水性涂料，所述水性涂料的原料包括30~100份环氧改性醇酸树脂、5~20份甲醚化氨基树脂、5~50份防锈颜料、0.5~5份中和剂、0.5~5份分散剂、0.5~5份消泡剂、0.5~5份润湿剂、0.5~5份着色颜料和80~130份去离子水。本发明还公开了该水性涂料的制备方法。本发明以水可分散型环氧改性醇酸树脂搭配甲醚化氨基树脂作为主体成膜物质，辅以环保型防锈颜料，实现对基材的涂装和防锈，并通过助剂对产品的施工性能进行优化。本发明产品施工性能更优异，整体防锈性能和槽液稳定性更好，抗结皮和抗爆泡性能优异，能有效解决浸涂施工时容易产生的结皮、沉底、流挂、起泡等弊病，可以为车架等不规则金属底材提供全面的防锈保护和良好的外观修饰。

Description

一种用于浸涂的水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性涂料，具体是一种用于浸涂的防锈用水性涂料及其制备方法。

背景技术

浸涂是一种通过工件在涂料中浸没来实现工件涂装的方式，与喷涂、淋涂等其它涂装方式相比，浸涂的突出优点在于能够对工件实现从里到外的全方位涂装，因此特别适用于结构复杂同时对防锈有特殊要求的工件，如车身底盘、车架、汽车车身零部件、桥梁、管架、储罐、机械设备零部件等。除此之外，浸涂漆施工效率高，且涂布效率基本不受工件涂布面积大小的影响，工艺效率稳定，便于流水线作业。正因为如此，浸涂漆在汽车车架和零部件，桥梁，管架，储罐，机械设备零部件等领域应用较广。我国在上世纪七八十年代开始大量采用浸涂漆，但传统的溶剂型浸涂漆由于VOC含量高，施工过程中溶剂挥发，对施工现场造成污染，对人身安全有较大隐患，正在逐步退出历史舞台。

水性浸涂漆作为溶剂型浸涂漆的升级换代产品，不仅环保，安全，同时由于水作为更高蒸发热的稀释剂，挥发速度更慢，这对于敞口作业的浸涂而言，较少的溶剂挥发不仅减少了浸涂漆表面的结皮现象，同时，槽液粘度波动更小，稳定性表现更佳。因此，近年来，水性浸涂漆开始逐步替代原有的溶剂型浸涂漆。

我国已有报道的水性浸涂漆主要分为气干型和烘烤型两种，气干型浸涂漆主要通过空气氧化干燥实现漆膜的硬化，采用的主要成膜物质为气干型树脂，以松香改性树脂(CN1068131A，CN1068132A)，水性气干型醇酸树(CN1329114)，水性不饱和聚酯树脂(CN101006147A，CN101421366A)，改性丙烯酸乳液(CN101161739A)，水性聚氨酯乳液(CN102363703A，CN102363706A)为主要代表，气干型浸涂漆虽然能够省略高温烘烤的步骤，节能效果更好，且适用于超大工件和热敏性工件的涂装，但气干型涂料的干燥较慢，不便于迅速实现工件的搬运和存储，同时，漆膜干燥效果也容易受温度和湿度等环境因素的影响，漆膜性能稳定性较差，再者，气干型涂料的耐水性普遍较差，除此之外，气干型浸涂漆表干较快，表面结皮的情况也相对较多，因此，使用范围较窄。烘烤型浸涂漆是指工件在完成浸涂后通过高温烘烤实现漆膜的硬化，硬化后的漆膜性能稳定，便于存储和搬运。现有报道的烘烤型浸涂漆采用的成膜物质主要有环氧树脂乳液/环氧潜伏型固化剂体系(CN101255308A)，环氧改性丙烯酸乳液体系(CN102241934A)，以及丙烯酸/氨基树脂体系。其中环氧乳液/环氧潜伏型固化剂体系和环氧改性丙烯酸乳液体系均借助域外乳化剂的乳化作用保持其稳定，得到浸涂漆的槽液稳定性差，同时槽液中由于外乳化剂的存在，容易产生稳泡作用，导致施工过程中消泡困难，工件外观差等漆膜弊病，而丙烯酸/氨基树脂体系虽然稳定性较前两种好，但是本身的对金属底材的防锈作用较弱，不利用于钢、铁等基材的防锈。

发明内容

本发明的目的是提供一种防锈、耐水、耐盐雾、漆膜性能稳定的用于浸涂的水性涂料。

本发明的另一目的是提供该水性涂料的制备方法。

为实现上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

一种用于浸涂的水性涂料，按照重量份数，所述水性涂料的原料包括30～100份环氧改性醇酸树脂、5～20份甲醚化氨基树脂、5～50份防锈颜料、0.5～5份中和剂、0.5～5份分散剂、0.5～5份消泡剂、0.5～5份润湿剂、0.5～5份着色颜料和80～130份去离子水。

进一步地，所述水性涂料的原料包括40～60份环氧改性醇酸树脂、8～12份甲醚化氨基树脂、30～40份防锈颜料、1～3份中和剂、1～3份分散剂、1～3份消泡剂、1～3份润湿剂、1～3份着色颜料和100～130份去离子水。

进一步地，所述环氧改性醇酸树脂由10～30份环氧树脂、50～70份醇酸树脂和10～30份助溶剂制成。

进一步地，所述环氧树脂是E51、E44、E20和E12中的至少一种，优选E20和E12。

进一步地，所述醇酸树脂由植物油、多元醇、酸单体和催化剂制成。

进一步地，所述植物油是大豆油、椰子油、菜籽油、棉籽油、花生油和玉米油中的至少一种，所述多元醇是三羟甲基丙烷、己二醇、季戊四醇和新戊二醇中的至少一种，所述酸单体是邻苯二甲酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、偏苯三酸酐、己二酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸中的至少一种。

进一步地，所述助溶剂是丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的至少一种。

进一步地，所述环氧改性醇酸树脂按照以下方法制备：加入植物油、多元醇、催化剂，加热至180～230℃反应2～4h，然后降温至70～90℃，加入酸单体，保温反应20～40min，再升温至180～230℃反应至酸值降为50～150mgKOH/g，得到醇酸树脂；降温至130～150℃，加入环氧树脂，保温反应至酸值降至20～50mgKOH/g，加入助溶剂，降温出料即得。

进一步地，所述环氧改性醇酸树脂的中和度为50～100％，优选60～80％。

进一步地，所述甲醚化氨基树脂是CYMEL303、CYMEL 325、CYMEL 327、Maprenal MF904、Maprenal VMF 3950和Maprenal MF 915中的至少一种。

进一步地，所述防锈颜料是磷酸锌、三聚磷酸铝、磷钼酸铝锌和铁钛粉中的至少一种。

进一步地，所述中和剂是氨水、三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的至少一种，优选三乙胺或三乙醇胺。

所用分散剂、消泡剂、润湿剂、着色颜料均为本领域的常规品种，着色颜料优选炭黑。

一种制备前面所述水性涂料的方法，具体为：将环氧改性醇酸树脂、分散剂、消泡剂、润湿剂、中和剂、约4/5去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入防锈颜料、着色颜料，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入甲醚化氨基树脂，搅拌均匀，补加剩余去离子水即得。

本发明的有益效果是：

本发明以水可分散型环氧改性醇酸树脂搭配甲醚化氨基树脂作为主体成膜物质，辅以环保型防锈颜料，实现对基材的涂装和防锈，并通过助剂对产品的施工性能进行优化。所合成环氧改性醇酸树脂具有良好的水分散性，合成中所用助溶剂是与水具有良好互溶性的环保型溶剂；所用甲醚化氨基树脂具有良好的水分散性和分散稳定性，并与环氧改性醇酸树脂相容性良好。和目前市场上现有的产品相比，本发明产品施工性能更优异，整体防锈性能和槽液稳定性更好，抗结皮和抗爆泡性能优异，能有效解决浸涂施工时容易产生的结皮、沉底、流挂、起泡等弊病，可以为车架等不规则金属底材提供全面的防锈保护和良好的外观修饰。具体表现为：

1本发明的水性涂料耐水、耐盐雾性能优异，能够对钢铁车架、汽车零部件等常用基材起到良好的防锈作用。

2本发明的水性涂料施工性能优异，槽液稳定，外观良好，便于流水线作业。

3本发明的水性涂料使用范围广，可用于超大工件和热敏性工件的涂装，硬化后的漆膜性能稳定，便于工件的搬运和存储。

4本发明的水性涂料表干时间合适，不会出现表面结皮的现象。

5本发明的涂料是水性产品，所用防锈颜料为具有良好的耐水性和环保性，不含铅、铬、镉等重金属元素，能够满足环保和生产安全的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

以下实施例中的分数均指重量份，所用分散剂、消泡剂、润湿剂均为本领域的常规品种。

实施例1

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入220份大豆油、188.5份三羟甲基丙烷、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至220℃搅拌反应3h，然后降温至80℃，加入254.5份邻苯二甲酸酐，保温反应30min，再升温至200℃反应至酸值降为80mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至150℃，加入132份环氧树脂E51，保温反应至酸值降至35mgKOH/g，加入250份乙二醇丁醚，降温出料即得固含为75wt％的环氧改性醇酸树脂；

(3)取100份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和5份分散剂、2份消泡剂、1份润湿剂、3份中和剂二甲基乙醇胺、100份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入3份炭黑、50份磷酸锌，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入20份甲醚化氨基树脂CYMEL303，搅拌均匀，加入25份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例2

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入220份椰子油、188.5份三羟甲基丙烷、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至220℃搅拌反应3h，然后降温至80℃，加入285.5份对苯二甲酸，保温反应30min，再升温至200℃反应至酸值降为80mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至150℃，加入132份环氧树脂E51，保温反应至酸值降至38mgKOH/g，加入250份乙二醇丁醚，降温出料即得固含为75wt％的环氧改性醇酸树脂；

(3)取100份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和5份分散剂、2份消泡剂、1份润湿剂、3份中和剂二甲基乙醇胺、100份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入3份炭黑、40份磷酸锌、10份三聚磷酸铝，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入20份甲醚化氨基树脂CYMEL325，搅拌均匀，加入25份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例3

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入172.8份椰子油、148.5份三羟甲基丙烷、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至220℃搅拌反应3h，然后降温至80℃，加入285.5份对苯二甲酸，保温反应30min，再升温至200℃反应至酸值降为80mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至150℃，加入264份环氧树脂E20，保温反应至酸值降至38mgKOH/g，加入250份乙二醇丁醚，降温出料即得固含为75wt％的环氧改性醇酸树脂；

(3)取100份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和5份分散剂、2份消泡剂、1份润湿剂、3份中和剂二甲基乙醇胺、100份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入3份炭黑、35份磷酸锌、10份三聚磷酸铝，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入20份甲醚化氨基树脂CYMEL327，搅拌均匀，加入25份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例4

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入172.8份椰子油、128.5份三羟甲基丙烷、20份季戊四醇、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至220℃搅拌反应3h，然后降温至80℃，加入285.5份对苯二甲酸，保温反应30min，再升温至200℃反应至酸值降为70mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至150℃，加入264份环氧树脂E20，保温反应至酸值降至32mgKOH/g，加入250份乙二醇丁醚，降温出料即得固含为75wt％的环氧改性醇酸树脂；

(3)取100份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和5份分散剂、2份消泡剂、1份润湿剂、3份中和剂二甲基乙醇胺、100份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入3份炭黑、35份磷酸锌、10份铁钛粉(400目)，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入20份甲醚化氨基树脂Maprenal MF 904，搅拌均匀，加入25份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例5

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入200份菜籽油、199.95份己二醇、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至180℃搅拌反应4h，然后降温至70℃，加入300份四氢苯酐，保温反应20min，再升温至180℃反应至酸值降为50mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至130℃，加入300份环氧树脂E12，保温反应至酸值降至20mgKOH/g，加入300份丙二醇甲醚，降温出料即得环氧改性醇酸树脂；

(3)取100份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和5份分散剂、5份消泡剂、5份润湿剂、5份中和剂三乙胺、100份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入5份炭黑、35份磷钼酸铝锌，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入20份甲醚化氨基树脂Maprenal VMF 3950，搅拌均匀，加入30份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例6

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入149.95份棉籽油、150份新戊二醇、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至230℃搅拌反应2h，然后降温至90℃，加入200份六氢苯酐，保温反应40min，再升温至230℃反应至酸值降为150mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至140℃，加入100份环氧树脂E44，保温反应至酸值降至50mgKOH/g，加入100份二丙二醇甲醚，降温出料即得环氧改性醇酸树脂；

(3)取30份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和0.5份分散剂、0.5份消泡剂、0.5份润湿剂、0.5份中和剂三乙醇胺、64份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入0.5份炭黑、5份磷钼酸铝锌，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入5份甲醚化氨基树脂MaprenalMF915，搅拌均匀，加入16份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例7

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入130份花生油、100份己二醇、60份季戊四醇、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至200℃搅拌反应3h，然后降温至85℃，加入259.95份偏苯三酸酐，保温反应25min，再升温至210℃反应至酸值降为100mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至140℃，加入150份环氧树脂E20，保温反应至酸值降至40mgKOH/g，加入100份丙二醇丁醚、50份二乙二醇丁醚，降温出料即得环氧改性醇酸树脂；

(3)取60份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和3份分散剂、3份消泡剂、3份润湿剂、3份中和剂氨水、80份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入3份炭黑、40份三聚磷酸铝，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入12份甲醚化氨基树脂(6份CYMEL 303、6份CYMEL325)，搅拌均匀，加入20份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例8

按照以下步骤制备水性涂料：

(1)醇酸树脂的制备：在反应釜中加入100份棉籽油、50份玉米油、199.95份三羟甲基丙烷、0.05份催化剂氢氧化锂，加热至200℃搅拌反应3h，然后降温至85℃，加入100份己二酸、200份间苯二甲酸，保温反应25min，再升温至210℃反应至酸值降为100mgKOH/g，得到醇酸树脂；

(2)环氧改性醇酸树脂的制备：所得醇酸树脂降温至140℃，加入150份环氧树脂(100份E20、50份E12)，保温反应至酸值降至40mgKOH/g，加入200份丙二醇丁醚，降温出料即得环氧改性醇酸树脂；

(3)取40份步骤(2)的环氧改性醇酸树脂，和1份分散剂、1份消泡剂、1份润湿剂、1份中和剂三乙醇胺、80份去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入1份炭黑、30份铁钛粉，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入8份甲醚化氨基树脂CYMEL327，搅拌均匀，加入20份去离子水调节粘度至60～120s(福特4#杯)，得到水性涂料。

实施例9

性能测试

实施例1～4的水性涂料分别测试：补加去离子水调整粘度为60s(福特4#杯，25℃)，过滤后加入浸涂槽中，开启搅拌(60rpm)，将测试样板(脱脂处理的裸钢板)垂直浸入槽液中，静置20s后垂直取出，沥漆10min后转入80℃烘箱中预烘烤5min，随后升温至140℃烘烤30min，烘烤完后将样板冷却放置12h后测试样板性能，结果见下表。

由上表可知，本发明的水性涂料耐水、耐盐雾、耐酸碱、耐湿热性能优异，能够对钢铁车架、汽车零部件等常用基材起到良好的防锈作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于浸涂的水性涂料，其特征在于，按照重量份数，所述水性涂料的原料包括30~100份环氧改性醇酸树脂、5~20份甲醚化氨基树脂、5~50份防锈颜料、0.5~5份中和剂、0.5~5份分散剂、0.5~5份消泡剂、0.5~5份润湿剂、0.5~5份着色颜料和80~130份去离子水。

2.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述环氧改性醇酸树脂由10~30份环氧树脂、50~70份醇酸树脂和10~30份助溶剂制成；所述醇酸树脂由植物油、多元醇、酸单体和催化剂制成。

3.根据权利要求2所述的水性涂料，其特征在于，所述环氧树脂是E51、E44、E20和E12中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的水性涂料，其特征在于，所述植物油是大豆油、椰子油、菜籽油、棉籽油、花生油和玉米油中的至少一种，所述多元醇是三羟甲基丙烷、己二醇、季戊四醇和新戊二醇中的至少一种，所述酸单体是邻苯二甲酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、偏苯三酸酐、己二酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的水性涂料，其特征在于，所述助溶剂是丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的水性涂料，其特征在于，所述环氧改性醇酸树脂按照以下方法制备：加入植物油、多元醇、催化剂，加热至180~230℃反应2~4h，然后降温至70~90℃，加入酸单体，保温反应20~40min，再升温至180~230℃反应至酸值降为50~150mgKOH/g，得到醇酸树脂；降温至130~150℃，加入环氧树脂，保温反应至酸值降至20~50mgKOH/g，加入助溶剂，降温出料即得。

7.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述甲醚化氨基树脂是CYMEL 303、CYMEL 325、CYMEL 327、Maprenal MF 904、Maprenal VMF 3950和Maprenal MF 915中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述防锈颜料是磷酸锌、三聚磷酸铝、磷钼酸铝锌和铁钛粉中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述中和剂是氨水、三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的至少一种。

10.一种制备权利要求1~9任一项所述的水性涂料的方法，其特征在于，所述方法为：将环氧改性醇酸树脂、分散剂、消泡剂、润湿剂、中和剂、约4/5去离子水混合后搅拌均匀，在搅拌条件下加入防锈颜料、着色颜料，搅拌均匀后研磨至细度＜15μm，再加入甲醚化氨基树脂，搅拌均匀，补加剩余去离子水即得。