CN106947338A - 一种卷尺专用的水性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分，改性膨润土10～30份、非离子表面活性剂1～3份阴离子表面活性剂3～8份、改性正磷酸锌5～7份、改性硫酸钡12～16份、三聚磷酸铝13～15份、水性环氧酯树脂41～43份、聚氨酯改性丙烯酸树脂38～42份、丙烯酸乳液43～47份、消泡剂2～4份、防闪锈剂1.5～2.5份、流平剂1～2份、羟乙基六氢均三嗪3～5份、水性TPU10～15份、蒸馏水25～30份。该种水性涂料不仅具有良好的附着力和机械强度，同时，其还具有较强的弹性，保证了水性涂料不会随着钢卷尺的弯折而出现裂痕，并且其还具有高效的杀菌作用，保证了钢卷尺能够长时间保持洁净。

Description

一种卷尺专用的水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，特别涉及一种卷尺专用的水性涂料及其制备方法。
背景技术
卷尺是日常生活中常用的工量具。大家经常看到的是钢卷尺，建筑和装修常用，也是家庭必备工具之一。其在制作的过程中首先会在钢卷尺的金属基材上涂上底漆，再印刷上所需的刻度，最后再在钢卷尺上敷上尼龙保护膜。
在此期间，传统的底漆普遍是使用含大量二甲苯及苯的油性涂料。然而，大部分生产钢卷尺的企业又往往是劳动密集型的，不仅操作人员众多，且原料堆放也比较密集，因此，油性涂料不仅会产生很大的气味，而且也很容易失火燃烧，同时二甲苯和苯等溶剂被人体吸入后又会对人体造成很大的健康危害。而水性涂料由于其以水代替有机溶剂，所以，大大消除了油性涂料的上述弊端。
但与此同时，由于钢卷尺在使用测量的过程中往往需要扭曲弯折，以便满足在不同情况下对距离或长度的测量，这样扭曲弯折处就很容易造成水性涂料的剥落问题，从而也就容易产生钢卷尺上刻度变模糊以及金属基材的锈变问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卷尺专用的水性涂料及其制备方法，其具有良好的抗折及附着性，能够对卷尺起到良好的保护作用。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分，改性膨润土10～30份、非离子表面活性剂1～3份阴离子表面活性剂3～8份、改性正磷酸锌5～7份、改性硫酸钡12～16份、三聚磷酸铝13～15份、水性环氧酯树脂41～43份、聚氨酯改性丙烯酸树脂38～42份、丙烯酸乳液43～47份、消泡剂2～4份、防闪锈剂1.5～2.5份、流平剂1～2份、羟乙基六氢均三嗪3～5份、水性TPU10～15份、蒸馏水25～30份。
作为优选，按重量份计，包括以下组分，改性膨润土20份、非离子表面活性剂2份、阴离子表面活性剂5.5份、改性正磷酸锌6份、改性硫酸钡14份、三聚磷酸铝14份、水性环氧酯树脂42份、聚氨酯改性丙烯酸树脂40份、丙烯酸乳液45份、消泡剂3份、防闪锈剂2份、流平剂1.5份、羟乙基六氢均三嗪4份、水性TPU12.5份、蒸馏水27.5份。
通过采用上述技术方案，由于水性环氧树脂在室温环境下能够发生化学交联反应，环氧树脂固化后就改变了原来可溶可熔的性质而变成不溶不熔的空间网状结构，显示出优异的性能。而聚氨酯改性丙烯酸树脂本身就是网状结构，这样在液态的情况下水性环氧树脂就会进入到聚氨脂改性丙烯酸树脂分子内部，而在室温状态下发生固化，从而水性环氧树脂和聚氨酯改性丙烯酸树脂之间就会形成IPN互穿网络，从而也就产生了强迫共溶的作用，体系的相溶性也得到了巨大的改善，并且也有利于增强固化后水性涂料的强度以及与金属基材的附着力。
同时，水性TPU在固化的过程中分子链会嵌于水性环氧树脂和聚氨酯改性丙烯酸树脂所构成的网络空间结构中，由于其具有良好的弹性性能，因此，能够有效地提高水性涂料的韧性和拉伸性能，这样即使水性涂料随着钢卷尺发生扭曲和弯折，也能够很快地复原，从而也就能够延长水性涂料附着在钢卷尺表面的时间。
另外，需要使用钢卷尺进行测量的行业一般都是劳动力比较大的工作，所以，使用人员的手掌上往往会带有大量的汗渍，这样这些汗渍就会附着在钢卷尺上，从而会滋生出大量的细菌和真菌，而羟乙基六氢均三嗪含有三嗪基，由于三嗪基分子中含有活泼H原子，能与聚氨脂改性丙烯酸树脂中聚氨酯所携带的-NCO反应，使得抗菌分子成为大分子中的一部分，从而使大分子中因含有抗菌基团而具有抗菌效果；同时由于抗菌基团是通过化学键形式与大分子连接在一起，故这类大分子具有长效的抗菌效果。
作为优选，所述改性膨润土由季铵盐型阳离子改性剂和膨润土混合搅拌均匀制成。
通过采用上述技术方案，由于季铵盐阳离子进入到膨润土的层间不但使有机膨润土的层间距离增大，而且改善了其疏水性，从而使得膨润土能够成一个载体，有利于组分之间充分地进行混合。
作为优选，所述季铵盐型阳离子改性剂为双(3-氯-2-羟丙基)四甲基二氯化乙二铵。
通过采用上述技术方案，利用双(3-氯-2-羟丙基)四甲基二氯化乙二铵来对膨润土进行改性，其不仅提高了膨润土相应的性能，同时，当涂料中的组分在混合的时候，双(3-氯-2-羟丙基)四甲基二氯化乙二铵就会有部分流入到涂料体系中，这样当水性涂料涂布在钢卷尺的时候，其能够增强涂料的各项色牢度的性能，保证了油墨刻度能够长度清晰的显示在钢卷尺的表面。
作为优选，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠是一种表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量，从而提高乳状液的能量。这样更有利于增强各组分在水中的分散效果，提高了整个体系的水溶的性能。
作为优选，所述防闪锈剂为碳酰胺。
通过采用上述技术方案，将碳酰胺加入到涂料中，这样能够有效地提高涂料对钢卷尺的防锈能力，同时其与十二烷基苯磺酸钠协同作用，具有良好的抗虫害的能力。这个过程中，当昆虫在钢卷尺上爬行的时候，涂料中的碳酰胺和十二烷基苯磺酸钠会被虫子吸入到体内，这时碳酰胺就会破坏昆虫体壁几丁质，而十二烷基苯磺酸钠会将体壁蜡质层溶解，并附着在上面形成不透水和不透气的一层膜，从而也就能够使昆虫气孔堵塞并窒息死亡，从而也就降低了昆虫对钢卷尺的破坏。
作为优选，所述消泡剂为水性矿物油消泡剂AD-78。
通过采用上述技术方案，该种消泡剂不会引起涂料稠度的改变，在涂布面工艺中既能快速，干净地消除细小的泡沫，又不会产生针孔、斑点和鱼眼现象，保证了涂布面的质量和美观。并且在涂料混合制备的时候也能够快速地使泡沫消除，从而避免泡沫附着在金属设备的表面而加快其金属腐蚀。
一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：S1、按规定重量组分，将改性膨润土、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、改性正磷酸锌、改性硫酸钡、三聚磷酸铝和1/3的蒸馏水加入到混合器一中进行搅拌混合得到混合物一；S2、按规定重量组分，将水性环氧酯树脂、聚氨酯改性丙烯酸树脂、丙烯酸乳液、羟乙基六氢均三嗪、水性TPU、消泡剂和2/5的蒸馏水加入到混合器二中进行搅拌混合得到混合物二；S3、将S2中的混合物二加入到混合器一中进行进一步的搅拌混合得到混合物三；S4、按规定重量组分，将防闪锈剂、流平剂和剩余的蒸馏水加入到混合器一中进行最后的搅拌混合，得到成品的水性涂料。
通过采用上述技术方案，这样通过分布进行混合，不仅能够有效地提高各组分之间的相互分散的效率，同时也有利于提高各组分在水中的混合效果，从而有利于保证水性涂料的稳定。
作为优选，整个混合的步骤过程中温度控制40℃～60℃。
通过采用上述技术方案，这样有利于提高各组分的分子动能，从而有利于提高各组份分子在水中的扩散效率，增强了它们在水中的溶解性。进而，也就能够增强涂料的稳定性。
作为优选，混合器二的真空度控制在0.02～0.04MPa。
通过采用上述技术方案，这样能够及时地除去混合器中易挥发的物质，保证了操作环境的洁净。同时，这样能够使混合过程中产生的气泡的内部压力大于外界压力，从而加快了气泡破灭的效率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、水性环氧树脂和聚氨酯改性丙烯酸树脂之间在水性涂料固化过程中，会形成IPN互穿网络，从而也就产生了强迫共溶的作用，体系的相溶性也得到了巨大的改善，并且也有利于增强固化后水性涂料的强度以及与金属基材的附着力；
2、水性TPU在固化的过程中分子链会嵌于水性环氧树脂和聚氨酯改性丙烯酸树脂所构成的网络空间结构中，由于其具有良好的弹性性能；
3、羟乙基六氢均三嗪的三嗪基中含有活泼H原子，能与聚氨脂改性丙烯酸树脂中聚氨酯所携带的-NCO反应，使得抗菌分子成为大分子中的一部分，从而使大分子中因含有抗菌基团而具有抗菌效果。
附图说明
图1是卷尺专用的水性涂料的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例一、
一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将10kg改性膨润土、1kg非离子表面活性剂、3kg十二烷基苯磺酸、5kg改性正磷酸锌、12kg改性硫酸钡、13kg三聚磷酸铝和8.5kg蒸馏水加入到混合器一中进行搅拌混合得到混合物一，其中搅拌的转速为800rpm；
S2、将41kg水性环氧酯树脂、38kg聚氨酯改性丙烯酸树脂、43kg丙烯酸乳液、3kg羟乙基六氢均三嗪、10kg水性TPU、2kg水性矿物油消泡剂AD-78和10kg蒸馏水加入到混合器二中进行搅拌混合得到混合物二，其中搅拌的转速为800rpm，并利用真空泵控制混合器二中的真空度为0.02～0.04MPa；
S3、将S2中的混合物二加入到混合器一中进行进一步的搅拌混合得到混合物三，其中搅拌的转速为500rpm；
S4、将1.5kg碳酰胺、1kg流平剂和6.5kg蒸馏水加入到混合器一中进行最后的搅拌混合，搅拌的转速为1000rpm，得到成品的水性涂料。
另外，整个制备过程中的温度被控制在40℃～60℃。
非离子表面活性剂为Surfynol465-非离子表面活性剂，来源于深圳市硅腾化工有限公司；
水性矿物油消泡剂AD-78来源于广州昂迪化工有限公司；
流平剂为BLD-306流平剂，来源于合肥新万成环保科技有限公司。
实施例二、
一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将30kg改性膨润土、3kg非离子表面活性剂、8kg十二烷基苯磺酸、7kg改性正磷酸锌、16kg改性硫酸钡、15kg三聚磷酸铝和10kg蒸馏水加入到混合器一中进行搅拌混合得到混合物一，其中搅拌的转速为800rpm；
S2、将43kg水性环氧酯树脂、42kg聚氨酯改性丙烯酸树脂、47kg丙烯酸乳液、5kg羟乙基六氢均三嗪、15kg水性TPU、4kg水性矿物油消泡剂AD-78和12kg蒸馏水加入到混合器二中进行搅拌混合得到混合物二，其中搅拌的转速为800rpm，并利用真空泵控制混合器二中的真空度为0.02～0.04MPa；
S3、将S2中的混合物二加入到混合器一中进行进一步的搅拌混合得到混合物三，其中搅拌的转速为500rpm；
S4、将2.5kg碳酰胺、2kg流平剂和8kg蒸馏水加入到混合器一中进行最后的搅拌混合，搅拌的转速为1000rpm，得到成品的水性涂料。
实施例三、
一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将20kg改性膨润土、2kg非离子表面活性剂、5.5kg十二烷基苯磺酸、6kg改性正磷酸锌、14kg改性硫酸钡、14kg三聚磷酸铝和9kg蒸馏水加入到混合器一中进行搅拌混合得到混合物一，其中搅拌的转速为800rpm；
S2、将42kg水性环氧酯树脂、40kg聚氨酯改性丙烯酸树脂、45kg丙烯酸乳液、4kg羟乙基六氢均三嗪、12.5kg水性TPU、3kg水性矿物油消泡剂AD-78和11kg蒸馏水加入到混合器二中进行搅拌混合得到混合物二，其中搅拌的转速为800rpm，并利用真空泵控制混合器二中的真空度为0.02～0.04MPa；
S3、将S2中的混合物二加入到混合器一中进行进一步的搅拌混合得到混合物三，其中搅拌的转速为500rpm；
S4、将2kg碳酰胺、1.5kg流平剂和7.5kg蒸馏水加入到混合器一中进行最后的搅拌混合，搅拌的转速为1000rpm，得到成品的水性涂料。
实施例四、
一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将20kg改性膨润土、1kg非离子表面活性剂、8kg十二烷基苯磺酸、6kg改性正磷酸锌、14kg改性硫酸钡、15kg三聚磷酸铝和9kg蒸馏水加入到混合器一中进行搅拌混合得到混合物一，其中搅拌的转速为800rpm；
S2、将43kg水性环氧酯树脂、40kg聚氨酯改性丙烯酸树脂、43kg丙烯酸乳液、4kg羟乙基六氢均三嗪、15kg水性TPU、4kg水性矿物油消泡剂AD-78和11kg蒸馏水加入到混合器二中进行搅拌混合得到混合物二，其中搅拌的转速为800rpm，并利用真空泵控制混合器二中的真空度为0.02～0.04MPa；
S3、将S2中的混合物二加入到混合器一中进行进一步的搅拌混合得到混合物三，其中搅拌的转速为500rpm；
S4、将2.5kg碳酰胺、1kg流平剂和7.5kg蒸馏水加入到混合器一中进行最后的搅拌混合，搅拌的转速为1000rpm，得到成品的水性涂料。
实施例五、
一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将10kg改性膨润土、2kg非离子表面活性剂、3kg十二烷基苯磺酸、5kg改性正磷酸锌、12kg改性硫酸钡、15kg三聚磷酸铝和10kg蒸馏水加入到混合器一中进行搅拌混合得到混合物一，其中搅拌的转速为800rpm；
S2、将42kg水性环氧酯树脂、42kg聚氨酯改性丙烯酸树脂、47kg丙烯酸乳液、4kg羟乙基六氢均三嗪、10kg水性TPU、34kg水性矿物油消泡剂AD-78和12kg蒸馏水加入到混合器二中进行搅拌混合得到混合物二，其中搅拌的转速为800rpm，并利用真空泵控制混合器二中的真空度为0.02～0.04MPa；
S3、将S2中的混合物二加入到混合器一中进行进一步的搅拌混合得到混合物三，其中搅拌的转速为500rpm；
S4、将1.5kg碳酰胺、2kg流平剂和8kg蒸馏水加入到混合器一中进行最后的搅拌混合，搅拌的转速为1000rpm，得到成品的水性涂料。
下表一和表二分别为实施例一至实施例五的相应的测试方法和测试结果：
表一
表二
从上述数据的结果可以看出，本发明的水性涂料不仅环保性能优越，并且具有很强的附着力和抗弯折断裂的能力，从而当钢卷尺的表面在弯曲形变的时候，其也不容易发生剥离，并且其盐水和耐盐雾的能力也比较的高，所以对钢卷尺的金属基材具有很强的保护能力。再者，其抑制细菌的能力也超出了普通水性涂料的能力，因此，适合钢尺行业的大规模使用。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分，
2.根据权利要求1所述的一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：按重量份计，包括以下组分，
3.根据权利要求1所述的一种挂卷尺专用的水性涂料，其特征在于：所述改性膨润土由季铵盐型阳离子改性剂和膨润土混合搅拌均匀制成。
4.根据权利要求3所述的一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：所述季铵盐型阳离子改性剂为双(3-氯-2-羟丙基)四甲基二氯化乙二铵。
5.根据权利要求1所述的一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
6.根据权利要求5所述的一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：所述防闪锈剂为碳酰胺。
7.根据权利要求1所述的一种卷尺专用的水性涂料，其特征在于：所述消泡剂为水性矿物油消泡剂AD-78。
8.如权利要求1至7中任意一项权利要求所述的一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按规定重量组分，将改性膨润土、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、改性正磷酸锌、改性硫酸钡、三聚磷酸铝和1/3的蒸馏水加入到混合器一中进行搅拌混合得到混合物一；
S2、按规定重量组分，将水性环氧酯树脂、聚氨酯改性丙烯酸树脂、丙烯酸乳液、羟乙基六氢均三嗪、水性TPU、消泡剂和2/5的蒸馏水加入到混合器二中进行搅拌混合得到混合物二；
S3、将S2中的混合物二加入到混合器一中进行进一步的搅拌混合得到混合物三；
S4、按规定重量组分，将防闪锈剂、流平剂和剩余的蒸馏水加入到混合器一中进行最后的搅拌混合，得到成品的水性涂料。
9.根据权利要求8所述的一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，其特征在于：整个混合的步骤过程中温度控制40℃～60℃。
10.根据权利要求8所述的一种卷尺专用的水性涂料的制备方法，其特征在于：混合器二的真空度控制在0.02～0.04MPa。
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