CN108192438B - 一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料及其制备方法 - Google Patents

一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料及其制备方法。所述的水性辅料包括如下重量百分比的原料：水性聚氨酯乳液10～35％、碱溶胀增稠剂1～2.5％、缔合型增稠剂0.2～1％、改性有机膨润土0.05～0.5％、胺中和剂0.1～0.4％、正戊醇1～5％和去离子水60～80％。使用本发明提供的水性辅料可在90％以上的高湿环境下进行水性金属、珠光漆两道连续喷涂，保证水性金属、珠光漆在施工过程喷涂均匀，不流挂发花，光泽均匀，没有阴阳色，表面细腻流滑。

Description

一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料及其制备 方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料及其制备方法。
背景技术
面漆，又称为末道漆，是在多层涂装中的最后涂装的一层涂料，应具有良好的耐外界条件的作用，又必须具有必要的色相和装饰性，并对底涂层有保护作用。在户外使用的面漆还需具有优良的耐候性。面漆的装饰效果和耐候性不仅取决于所用的漆基，而且与所用的颜料及配制工艺关系很大。随着人们对涂料环保、装饰性及保护功能的进一步认识，消费者对装饰风格提出了更高的要求。与常规普通漆比较，水性金属漆和珠光漆具有优美的外观，且耐候性、耐磨性和附着力佳，越来越受到人们的青睐。
然而，普通水性金属漆主要是以珠光粉为填料，用大量乳液为粘结剂，由于珠光粉为片状，比重轻约0.9mg/kl，表面张力较大，珠光粉往往悬浮在乳液表面，造成局部堆积，干燥后会出现严重色差。此外，珠光粉粉体属于片状结构，经电渡着色处理，片与片之间会产生静电作用，通过水及乳液载体传递，喷涂墙面未干之前悬浮乳液表面的金片往往在排列上产生同性相斥问题，其中，部分珠光片一端翘起，无法排列整齐，出现阴阳色差，表面粗糙，有刺手感觉。就算添加防静电排列剂，由于乳液粘性及排列剂分布问题，无法完全解决阴阳色差的问题，另外，静电排列剂添加过多静电粉也会掩盖金片的颜色。综上所述，普通水性金属漆在施工过程中无法达到喷涂均匀性，存在表面易于发花、光泽不均、阴阳色、表面返粗、手感刺手等问题。
因此，有必要提供一种适用于水性金属、珠光漆的水性辅料，以提高水性金属、珠光漆的施工性以及排列效果，满足市场的需求。
发明内容
鉴于现有水性金属、珠光漆存在的不足，本发明的目的在于提供一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料及其制备方法，使用该水性辅料可在90％以上的高湿环境下进行水性金属、珠光漆两道连续喷涂，保证水性金属、珠光漆在施工过程喷涂均匀，不流挂发花，光泽均匀，没有阴阳色，表面细腻流滑。
本发明的技术方案如下：
一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其包括如下重量百分比的原料：
水性聚氨酯乳液 10～35％
碱溶胀增稠剂 1～2.5％
缔合型增稠剂 0.2～1％
改性有机膨润土 0.05～0.5％
胺中和剂 0.1～0.4％
正戊醇 1～5％
去离子水 60～80％。
优选地，所述的水性辅料包括如下重量百分比的原料：
水性聚氨酯乳液 10～30％
碱溶胀增稠剂 1～2％
缔合型增稠剂 0.4～0.8％
改性有机膨润土 0.1～0.2％
胺中和剂 0.1～0.3％
正戊醇 1～5％
去离子水 65～80％。
更优选地，所述的水性辅料包括如下重量百分比的原料：
水性聚氨酯乳液 17％
碱溶胀增稠剂 1.2％
缔合型增稠剂 0.6％
改性有机膨润土 0.1％
胺中和剂 0.1％
正戊醇 4％
去离子水 77％。
进一步地，所述的改性有机膨润土为二聚酸改性有机膨润土。
进一步地，所述的二聚酸改性有机膨润土的制备包括以下步骤：
(1)按钠基膨润土：钙基膨润土的重量比为5:1的比例分别称取钠基膨润土和钙基膨润土，混合，置于反应器中，加入膨润土重量10倍的异丙醇进行搅拌，得到膨润土悬浮液；
(2)往步骤(1)的膨润土悬浮液中加入预先溶解好的二聚酸乙醇溶液，搅拌均匀，然后加入催化剂，所述催化剂在体系中的重量为0.1～0.2％，加热回流至反应完全，分离出产物；
(3)将产物转入压滤设备，滤饼用无水乙醇清洗2～3次，然后用纯化水清洗洗涤2～3次，在60～80℃温度条件下烘干，干燥即得到产品；
其中，上述步骤(2)的二聚酸乙醇溶液中二聚酸的浓度为5～10％(v/v)，所述的二聚酸乙醇溶液加入量为膨润土悬浮液重量的45～55％。
进一步地，所述的催化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
进一步地，所述的碱溶胀增稠剂为巴斯夫1130。
进一步地，所述的缔合型增稠剂为海名斯1070。
进一步地，所述的胺中和剂为二甲基乙醇胺、三异丙醇胺或海名斯MA-95。
优选地，所述的胺中和剂为海名斯MA-95。
此外，本发明还提供一种所述的水性辅料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将改性有机膨润土溶于水，制成2％(m/v)的溶液备用；分别将胺中和剂、缔合型增稠剂溶于水制成20％(m/v)和50％(m/v)的溶液备用；
(2)以300-600转/分的转速边搅边依次投入配方量的水性聚氨酯乳液、步骤(1)制得的2％(m/v)的有机膨润土稀释液、20％(m/v)的胺稀释液和余量的水，搅拌5～10分钟；
(3)往步骤(2)中投入配方量的碱溶胀增稠剂，继续搅拌5～10分钟；
(4)往步骤(3)中缓慢滴加配方量的正戊醇，继续搅拌5～10分钟；
(5)往步骤(4)中投入步骤(1)制得的50％(m/v)的缔合型增稠剂稀释液，继续搅拌30分钟，检测合格即可出料。
在本发明水性辅料中，碱溶胀增稠剂与胺中和剂反应，随着中和度增加，聚合物链上大量羧基被碱中和成盐，分子内产生静电排斥和水合作用，大分子结构由卷曲状态逐渐伸展，周围大量的水分子被吸附，自由水减少黏度升高。然而，本发明人在前期的试验中发现，仅含碱溶胀增稠剂的水性辅料经喷涂后体系的粘度恢复速度较慢，不能满足水性金属、珠光漆两道连续喷涂的快速施工需求。本发明人通过大量的试验，发现以碱溶胀增稠剂复配缔合型增稠剂，制得的水性辅料可以使体系的粘度恢复速度提升，有较强假塑性，有利于施工，并且以复配海名斯1070缔合型增稠剂对色相影响最小，效果最佳，推测这是由于缔合型增稠剂氢键的形成远远快于高分子的蠕动，使得喷涂涂料后可以迅速恢复粘度，不容易出现发花的情况。此外，碱溶胀增稠剂和缔合型增稠剂的使用，可使水性聚氨酯乳液的表面张力降低，使珠光粉无悬浮和堆积，一旦喷涂就能直接排布上漆面，表面光滑而不刺手。
另一方面，本发明人发现添加常规的市售的有机膨润土作为触变剂，制得的水性辅料不能满足施工需求，水性金属、珠光漆中的珠光片存在一定的静电反应，导致珠光片排列不均，出现流挂发花，光泽不均，阴阳色，表面刺手等现象。最终，本发明人发现以二聚酸改性有机膨润土作为触变剂，可克服上述的现象。所述的二聚酸改性有机膨润土可降低体系中静电效应，使漆料喷涂干燥后无静电反应，使珠光片排列整齐。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)本发明提供的水性辅料以水为主要分散介质，可应用于水性汽车漆的喷涂，使用该水性辅料可在90％以上的高湿环境下进行水性金属、珠光漆两道连续喷涂，保证水性金属、珠光漆在施工过程喷涂均匀，不流挂发花，光泽均匀，没有阴阳色，表面细腻流滑。
(2)本发明采用二聚酸改性有机膨润土、碱溶胀增稠剂、缔合型增稠剂搭配使用制得具有较强假塑性的水性辅料，使涂料具有优异的施工性，并在施工后快速恢复粘度，保持优良的板面效果。
具体实施方式
以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。
实施例1二聚酸改性有机膨润土制备
(1)按钠基膨润土：钙基膨润土的重量比为5:1的比例分别称取钠基膨润土和钙基膨润土，混合，置于反应器中，加入膨润土重量10倍的异丙醇进行搅拌，得到膨润土悬浮液；
(2)往步骤(1)的膨润土悬浮液中加入预先溶解好的二聚酸乙醇溶液，搅拌均匀，然后加入过硫酸钠，所述过硫酸钠在体系中的重量为0.15％，加热回流至反应完全，分离出产物；
(3)将产物转入压滤设备，滤饼用无水乙醇清洗3次，然后用纯化水清洗洗涤3次，在60～80℃温度条件下烘干，干燥即得到产品；
其中，所述的二聚酸乙醇溶液中二聚酸的浓度为6％(v/v)，所述的二聚酸乙醇溶液加入量为膨润土悬浮液重量的45％。
实施例2水性辅料制备
实施例2水性辅料制备的配方如表所示。
制备方法：
(1)将改性有机膨润土溶于水，制成2％(m/v)的溶液备用；分别将胺中和剂、缔合型增稠剂溶于水制成20％(m/v)和50％(m/v)的溶液备用；
(2)以450转/分的转速边搅边依次投入配方量的水性聚氨酯乳液、步骤(1)制得的2％(m/v)的有机膨润土稀释液、20％(m/v)的胺稀释液和余量的水，搅拌8分钟；
(3)往步骤(2)中投入配方量的碱溶胀增稠剂，继续搅拌8分钟；
(4)往步骤(3)中缓慢滴加配方量的正戊醇，继续搅拌8分钟；
(5)往步骤(4)中投入步骤(1)制得的50％(m/v)的缔合型增稠剂稀释液，继续搅拌30分钟，检测合格即可出料。
对比例1水性辅料制备
对比例1水性辅料制备的配方如表所示。
配方6中的丙烯酸改性有机膨润土的制备参考专利CN 102533042A“丙烯酸有机膨润土聚醋酸乙烯酯乳胶漆的制备方法”公开的方法进行制备，具体为：
在装有机械搅拌、冷凝装置及温控设备的反应釜中，加入100份碱性钙基膨润土，加入30份的环己烷分散剂，称取45份的有机改性剂丙烯酸，溶解于35份无水乙醇与10份环己烷的混合溶剂中，当温度在70℃，达到环己烷沸腾回流时，保持70℃恒温，待分水器内液面回流平衡后，开始将丙烯酸溶液泵送入反应釜，控制加料速度在0.3份/分钟，在2.5小时之内加完，再反应3.5小时，反应结束后，产物转入压滤设备，滤饼用30份无水乙醇和环己烷混合溶剂洗涤3次，在80℃温度条件下烘干、干燥即得到产品丙烯酸有机膨润土。
对比例1水性辅料的制备参考上述实施例2所示。
实施例3-8水性金属漆制备
实施例3-8水性金属漆制备的配方如表所示。
制备：按上表所示的配方量，在600转/分下边搅拌边依次加入水性丙烯酸多元醇分散体、水性聚氨酯分散体、珠光颜料、水性辅料，搅拌50分钟，即得水性金属漆。
对比例2-7水性金属漆制备
对比例2-7水性金属漆制备的配方如表所示。
制备：按上表所示的配方量，在600转/分下边搅拌边依次加入水性丙烯酸多元醇分散体、水性聚氨酯分散体、珠光颜料、水性辅料，搅拌50分钟，即得水性金属漆。
试验例一、水性金属漆的施工效果
分别对实施例3-8和对比例2-7制得的水性金属漆的施工效果进行检测，结果见下表1和2所示。
表1涂覆效果检测
组别 出漆顺畅 相对湿度为90％的涂覆效果 剥落现象
实施例3 合格 涂覆二道较为困难 轻微剥落
实施例4 合格 涂覆二道无障碍 未剥落
实施例5 合格 涂覆二道较为困难 未剥落
实施例6 合格 涂覆二道较为困难 未剥落
实施例7 合格 涂覆二道无障碍 未剥落
实施例8 合格 涂覆二道无障碍 未剥落
对比例2 合格 涂覆二道较为困难 未剥落
对比例3 合格 涂覆二道较为困难 未剥落
对比例4 合格 涂覆二道较为困难 未剥落
对比例5 合格 涂覆二道较为困难 未剥落
对比例6 合格 涂覆二道较为困难 未剥落
对比例7 不合格 涂覆二道较为困难 轻微剥落
表2板面效果检测
组别 金属排布 色泽 光泽 表面
实施例3 凹凸不平 发花 珠光，但有阴阳色 略刺手
实施例4 整齐光亮 均匀 珠光 细腻流滑
实施例5 整齐光亮 发花 珠光，但有阴阳色 细腻流滑
实施例6 整齐光亮 发花 珠光，但有阴阳色 细腻流滑
实施例7 整齐光亮 均匀 珠光 细腻流滑
实施例8 整齐光亮 均匀 珠光 细腻流滑
对比例2 整齐光亮 发花 珠光，但有阴阳色 细腻流滑
对比例3 整齐光亮 发花 珠光，但有阴阳色 细腻流滑
对比例4 整齐光亮 发花 珠光，但有阴阳色 细腻流滑
对比例5 凹凸不平 发花 珠光，但有阴阳色 略刺手
对比例6 凹凸不平 发花 珠光，但有阴阳色 略刺手
对比例7 凹凸不平 发花 珠光，但有阴阳色 略刺手
结果显示，本发明提供的水性金属漆具有较佳的施工效果，可在90％以上的高湿环境下进行水性金属、珠光漆两道连续喷涂，且无剥落现象，以实施例4、7和8制得的水性金属漆效果最佳，得到的板面金属排布整齐光亮，色泽均匀，呈珠光光泽，表面细腻流滑。以上结果表明，本发明实施例2提供的配方2、5、6水性辅料可有效提高水性金属、珠光漆的施工性，并改善珠光粉的排列效果。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改3进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：
水性聚氨酯乳液 10～35％
碱溶胀增稠剂 1～2.5％
缔合型增稠剂 0.2～1％
改性有机膨润土 0.05～0.5％
胺中和剂 0.1～0.4％
正戊醇 1～5％
去离子水 60～80％；
所述的改性有机膨润土为二聚酸改性有机膨润土，所述的二聚酸改性有机膨润土的制备包括以下步骤：
(1)按钠基膨润土：钙基膨润土的重量比为5:1的比例分别称取钠基膨润土和钙基膨润土，混合，置于反应器中，加入膨润土重量10倍的异丙醇进行搅拌，得到膨润土悬浮液；
(2)往步骤(1)的膨润土悬浮液中加入预先溶解好的二聚酸乙醇溶液，搅拌均匀，然后加入催化剂，所述催化剂在体系中的重量为0.1～0.2％，加热回流至反应完全，分离出产物；
(3)将产物转入压滤设备，滤饼用无水乙醇清洗2～3次，然后用纯化水清洗洗涤2～3次，在60～80℃温度条件下烘干，干燥即得到产品；
其中，所述的二聚酸乙醇溶液中二聚酸的浓度为5～10％(v/v)，所述的二聚酸乙醇溶液加入量为膨润土悬浮液重量的45～55％。
2.根据权利要求1所述的可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：
水性聚氨酯乳液 10～30％
碱溶胀增稠剂 1～2％
缔合型增稠剂 0.4～0.8％
改性有机膨润土 0.1～0.2％
胺中和剂 0.1～0.3％
正戊醇 1～5％
去离子水 65～80％。
3.根据权利要求2所述的可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：
水性聚氨酯乳液 17％
碱溶胀增稠剂 1.2％
缔合型增稠剂 0.6％
改性有机膨润土 0.1％
胺中和剂 0.1％
正戊醇 4％
去离子水 77％。
4.根据权利要求1所述的可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其特征在于，所述的催化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
5.根据权利要求1～3任一所述的可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其特征在于，所述的碱溶胀增稠剂为巴斯夫1130。
6.根据权利要求1～3任一所述的可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其特征在于，所述的缔合型增稠剂为海名斯1070。
7.根据权利要求1～3任一所述的可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料，其特征在于，所述的胺中和剂为二甲基乙醇胺、三异丙醇胺或海名斯MA-95。
8.根据权利要求1～7任一所述的可提高水性金属、珠光漆的施工性的水性辅料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将改性有机膨润土溶于去离子水，制成2％(m/v)的溶液备用；分别将胺中和剂、缔合型增稠剂溶于去离子水制成20％(m/v)和50％(m/v)的溶液备用；
(2)以300-600转/分的转速边搅边依次投入配方量的水性聚氨酯乳液、步骤(1)制得的2％(m/v)的改性有机膨润土稀释液、20％(m/v)的胺中和剂稀释液和余量的去离子水，搅拌5～10分钟；
(3)往步骤(2)中投入配方量的碱溶胀增稠剂，继续搅拌5～10分钟；
(4)往步骤(3)中缓慢滴加配方量的正戊醇，继续搅拌5～10分钟；
(5)往步骤(4)中投入步骤(1)制得的50％(m/v)的缔合型增稠剂稀释液，继续搅拌30分钟，检测合格即可出料。
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