CN107793911A - 一种水性金属烤漆及其制备方法 - Google Patents

一种水性金属烤漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性金属烤漆及其制备方法，所述水性金属烤漆包括水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述交联剂的份数为8～10份，所述成膜助剂的份数为15～35份，所述润湿流平剂的份数为2～12份，所述去离子水的份数为15～40份，所述催化剂的份数为0.5～1.5份。所述水性金属烤漆采用聚碳酸酯聚氨酯分散体，聚碳酸酯强度高，提高涂层的强度，并且，采用醚化三聚氰胺树脂进行交联聚碳酸酯聚氨酯分散体，交联固化后的涂层强度进一步提高。所述水性金属烤漆的制备方法，操作简单，安全性高。

Description

一种水性金属烤漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及烤漆技术领域，尤其涉及一种水性金属烤漆及其制备方法。
背景技术
目前，市面上用于金属表面防护涂料主要是溶剂型涂料，在涂布过程中有机溶剂会给环境带来污染。随着人们环保意识的增加，溶剂型涂料的应用越来越收到限制，而水性烤漆的种类比较多，常用的有丙烯酸类、聚酯类、聚氨酯类等。但现有的水性烤漆的硬度较低，对金属表面防碰伤的保护不理想。
发明内容
本发明提供了一种水性金属烤漆，用以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种水性金属烤漆，包括水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述交联剂的份数为8～10份，所述成膜助剂的份数为15～35份，所述润湿流平剂的份数为2～12份，所述去离子水的份数为15～40份，所述催化剂的份数为0.5～1.5份。
作为优选，还包括填充料，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述填充料的份数为80～89份。
作为优选，所述填充料包括二氧化钛。
作为优选，所述填充料还包括滑石粉、云母粉、镁强粉和高岭土等中的至少一种。
作为优选，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述二氧化钛的份数为45～55份。
作为优选，所述水性聚氨酯分散体包括聚碳酸酯聚氨酯分散体，所述聚碳酸酯聚氨酯分散体的固含量为40～50％，所述聚碳酸酯聚氨酯分散体包括羟基基团，所述羟基基团含量为1～5％。
作为优选，所述交联剂为三聚氰胺类树脂，所述三聚氰胺类树脂的固含量小于90％，所述三聚氰胺类树脂主要包括丁醚化三聚氰胺树脂和甲醚化三聚氰胺树脂的醚化三聚氰胺树脂。在交联反应中，交联剂中的烷氧甲基是主要的交联基团，与聚合物中羟基之间的醚交换反应是一种最主要的固化反应，但是需要在较高的温度才能发生交联反应。
作为优选，所述催化剂采用酸催化剂，如对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺基、二壬基二磺基和磷酸盐等中的至少一种，具体为对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺基和二壬基二磺基等中的至少一种，用于催化水性聚氨酯分散体和交联剂进行交联固化。
作为优选，所述成膜助剂包括乙二醇单丁醚。
作为优选，所述成膜助剂还包括二丙二醇甲醚。
作为优选，所述润湿流平剂包括丙烯酸树脂和有机硅类流平剂中的至少一种。
作为优选，所述润湿流平剂包括聚醚改性硅氧烷。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：所述水性金属烤漆包括水性聚氨酯分散体、交联剂、交联助剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水，所述水性聚氨酯分散体采用聚碳酸酯聚氨酯分散体，提高了涂层的强度和光泽度，并且，采用醚化三聚氰胺树脂进行交联聚碳酸酯聚氨酯分散体，交联固化后的涂层强度进一步提高。
本发明还公开了上述水性金属烤漆的制备方法，包括如下步骤：
将所述水性金属烤漆中的各组分：水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水按照配方混合，常温下搅拌均匀即得成品。
作为优选，所述水性金属烤漆还包括填充料，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述填充料的份数为80～89份。
作为优选，所述填充料包括二氧化钛。
作为优选，所述填充料还包括滑石粉、云母粉、镁强粉和高岭土等中的至少一种。
作为优选，在上述步骤之前，所述水性金属烤漆的制备方法还包括如下步骤：
将填充料中的二氧化钛，以及成膜助剂和部分去离子水进行研磨混合得混合物一；
将余下的填充料以及水性聚氨酯分散体和余下的去离子水进行研磨混合得混合物二。
作为优选，所述混合物一中填充料的平均粒径小于5μm，所述混合物二中填充料的平均粒径小于10μm，。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：所述水性金属烤漆的制备方法操作简单，安全性高。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。本发明采用的原料及设备均为市售。
实施例一
一种水性金属烤漆，包括水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述交联剂的份数为8～10份，所述成膜助剂的份数为15～35份，所述润湿流平剂的份数为2～12份，所述去离子水的份数为15～40份，所述催化剂的份数为0.5～1.5份。
所述水性聚氨酯分散体包括聚碳酸酯聚氨酯分散体，所述聚碳酸酯聚氨酯分散体的固含量为40～50％，所述聚碳酸酯聚氨酯分散体包括羟基基团，所述羟基基团含量为1～5％。
所述交联剂为氨类树脂，具体为三聚氰胺类树脂，所述三聚氰胺类树脂的固含量小于90％，所述三聚氰胺类树脂为醚化三聚氰胺树脂，主要包括丁醚化三聚氰胺树脂和甲醚化三聚氰胺树脂的醚化三聚氰胺树脂。在交联反应中，交联剂中的烷氧甲基是主要的交联基团，与聚合物中羟基之间的醚交换反应是一种最主要的固化反应，但是需要在较高的温度才能发生交联反应；
所述催化剂采用酸催化剂，如对甲基苯磺酸類及其盐类，具体包括对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺基、二壬基二磺基与磷酸盐等中的至少一种，具体包括对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺基和二壬基二磺基等中的至少一种，用于催化水性聚氨酯分散体和交联剂进行交联固化。
所述成膜助剂包括乙二醇单丁醚，还包括二丙二醇甲醚。
所述润湿流平剂包括丙烯酸树脂和有机硅类流平剂中的至少一种，所述润湿流平剂采用有机硅类流平剂，为聚醚改性硅氧烷，同时，聚醚改性硅氧烷还具有润湿的功能。
所述水性金属烤漆包括水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水，所述水性聚氨酯分散体采用聚碳酸酯聚氨酯分散体，提高了涂层的强度和光泽度，并且，采用醚化三聚氰胺树脂进行交联聚碳酸酯聚氨酯分散体，交联固化后的涂层强度进一步提高。所述水性金属烤漆的固含量为28～60％，pH＝8～8.5，所述水性金属烤漆相对乙酸乙酯的相对挥发度α＝0.6～0.9，烘干过程易挥干提高施工效率。
所述水性金属烤漆的制备方法为：将所述水性金属烤漆中的各组分，水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水按照配方混合，常温下，设置搅拌剪切速度为2～4m/s，搅拌10～15min至均匀混合即得成品。
作为优选，所述水性金属烤漆还包括填充料，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述填充料的份数为80～89份。所述填充料包括二氧化钛，二氧化钛平均粒径小于900nm，还包括滑石粉、云母粉、镁强粉和高岭土等中的至少一种，控制所述滑石粉、云母粉、镁强粉和高岭土等平均粒径为1～5μm，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述二氧化钛的份数为45～55份。
所述水性金属烤漆中加入填充料可以进一步提高漆膜的硬度，特别是加入二氧化钛，既可以增加硬度又赋予烤漆白色。加入填充料之后，所述水性金属烤漆的制备方法为：
将填充料中的二氧化钛，以及成膜助剂和部分去离子水进行研磨混合，研磨至二氧化钛平均粒径≤5μm，得混合物一；优选的，研磨至二氧化钛平均粒径≤1μm。
将余下的填充料以及水性聚氨酯分散体和余下的去离子水进行研磨混合，研磨至填充料平均粒径≤10μm，得混合物二；优选的，研磨至填充料平均粒径≤5μm。
将交联剂、催化剂、混合物一和混合物二混合，常温下，设置搅拌剪切速度为2～4m/s，搅拌10～15min至均匀即得成品。
加入填充料后，所述水性金属烤漆的固含量为55～60％，pH＝8～8.5，所述面漆相对乙酸乙酯的相对挥发度α＝0.6～0.6，烘干过程易挥干提高施工效率。
所述水性金属烤漆可涂布于马口铁、铝板上，适用于洗衣机、冷气机和冰箱等白色家电以及灯具。在材料表面所述水性金属烤漆涂布的乾膜厚度为20～30μm，水性金属烤漆涂布后，将材料设置在120～140℃温度下烘干，烘干的时间为30min。
实施例二
一种水性金属烤漆，包括聚碳酸酯聚氨酯分散体、三聚氰胺类树脂、对甲基苯磺酸、乙二醇单丁醚、聚醚改性硅氧烷和去离子水，其质量份数如下：
所述水性金属烤漆的固含量为31.8％。闪火点大于60℃，不易发生火灾。将所述水性金属烤漆涂布在材料表面后，对涂层进行光泽度测试和铅笔硬度测试，采用BYK光泽仪进行光泽度测试，测试结果为涂层的光泽度大于90度，采用涂膜硬度铅笔测定法测定涂抹铅笔硬度，测试结果为铅笔硬度≥HB，对材料表面防碰伤的保护理想。
实施例三
一种水性金属烤漆，包括聚碳酸酯聚氨酯分散体、三聚氰胺类树脂、对甲基苯磺酸、乙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚、丙二醇、聚醚改性硅氧烷、二氧化钛、高岭土和去离子水，其质量份数如下：
所述水性金属烤漆的固含量为57.2％。闪火点大于60℃，不易发生火灾。将所述水性金属烤漆涂布在材料表面后，对涂层进行光泽度测试和铅笔硬度测试，采用BYK光泽仪进行光泽度测试，测试结果为涂层的光泽度大于90度，采用涂膜硬度铅笔测定法测定涂抹铅笔硬度，测试结果为铅笔硬度≥HB，对材料表面防碰伤的保护理想。
所述水性金属烤漆包括水性聚氨酯分散体、交联剂、交联助剂、成膜助剂、流平剂和去离子水，所述水性聚氨酯分散体采用聚碳酸酯聚氨酯分散体，提高了涂层的强度和光泽度，并且，采用醚化三聚氰胺树脂进行交联聚碳酸酯聚氨酯分散体，交联固化后的涂层强度进一步提高。
本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种水性金属烤漆，其特征在于，包括水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、流平剂和去离子水，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述交联剂的份数为8～10份，所述成膜助剂的份数为15～35份，所述润湿流平剂的份数为2～12份，所述去离子水的份数为15～40份，所述催化剂的份数为0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述的水性金属烤漆，其特征在于，还包括填充料，以100份所述水性聚氨酯分散体为基准，所述填充料的份数为80～89份。
3.根据权利要求2所述的水性金属烤漆，其特征在于，所述填充料包括二氧化钛，还包括滑石粉、云母粉、镁强粉和高岭土中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水性金属烤漆，其特征在于，所述水性聚氨酯分散体包括聚碳酸酯聚氨酯分散体，所述聚碳酸酯聚氨酯分散体的固含量为40～50％，所述聚碳酸酯聚氨酯分散体包括羟基基团，所述羟基基团含量为1～5％。
5.根据权利要求1所述的水性金属烤漆，其特征在于，所述交联剂为三聚氰胺类树脂，所述三聚氰胺类树脂的固含量为小于90％。
6.根据权利要求1所述的水性金属烤漆，其特征在于，所述催化剂采用酸催化剂，所述酸催化剂包括对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺基、二壬基二磺基和磷酸盐等中的至少一种。
7.一种如权利要求1～6任一所述的水性金属烤漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述水性金属烤漆中的各组分，水性聚氨酯分散体、交联剂、催化剂、成膜助剂、润湿流平剂和去离子水按照配方混合，常温下搅拌均匀即得成品。
8.根据权利要求7所述的水性金属烤漆的制备方法，其特征在于，所述水性金属烤漆还包括填充料，所述填充料包括二氧化钛，还包括滑石粉、云母粉、镁强粉和高岭土等中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的水性金属烤漆的制备方法，其特征在于，在权利要求8所述的步骤之前，所述水性金属烤漆的制备方法还包括如下步骤：
将填充料中的二氧化钛，以及成膜助剂和部分去离子水进行研磨混合得混合物一；
将余下的填充料以及水性聚氨酯分散体和余下的去离子水进行研磨混合得混合物二。
10.根据权利要求9所述的水性金属烤漆的制备方法，其特征在于，所述混合物一中填充料的平均粒径小于5μm，所述混合物二中填充料的平均粒径小于10μm。
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