CN108250865A - 双组分水性自干涂料及其制备方法 - Google Patents

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田菲
黄帅
朱正宝
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Abstract

本发明公开了一种双组分水性自干涂料及其制备方法，所述自干涂料包含包含如下组分：丙烯酸树脂、水性树脂、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、流变助剂、钛白粉填料、沉淀硫酸钡填料、流平剂、消泡剂、增稠剂以及羧酸盐催化剂。本发明提供的双组分水性自干涂料及其制备方法，通过不同的表面活性剂以及组合的高低沸点溶剂，使这些溶剂在常温下快速挥发的同时，稳定均匀的带出绝大多数水分，剩余的水分再由双组分反应后产生的热量(放热反应)，把多余的水彻底排出，从而达到快速表干以及实干的效果。

Description

双组分水性自干涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料及其制备方法，尤其涉及一种双组分水性自干涂料及其制备方法。
背景技术
随着环保压力日益增大，越来越多的生产制造型企业要求涂料厂商提供水性漆解决方案，降低生产过程中的VOC释放量，从而达到保护环境绿色生产的目的。市场对水性漆的需求量也越来越大，随着水性漆的逐渐投放市场应用，同时也带来了一系列的问题。
其中最主要的问题就是工艺的改变，由于水性漆主要是以水为稀释剂，而水的沸点相对于传统溶剂比较高，就导致水性涂料相比于溶剂型涂料自干速度慢很多，水性涂料体系在常温下里面的水溶剂很难挥发。溶剂型涂料1-2小时通常都能表干，实际干燥最多也就24小时甚至更短。这对涂料使用者以及涂料制造商就提出很大挑战，在不进行烘烤的情况下，既要考虑环保因素使用水性漆，又要求水性漆自干速度在相对一个比较快的时间内完成，至少要和溶剂型相当。普通的双组分水性漆系统自干至少要8-10小时，实干则更长有些需要5-7天时间，涂膜才能达到性能要求。这样的话严重影响制造厂的生产效率，也制约着涂料制造商的发展。
水性涂料的干燥速度关键在于溶剂的挥发，简而言之主要就是水的挥发，而水性涂料里面的水主要来自两部分，一部分是调整粘度后添加的水，另一部分主要来自主体树脂中的水。如何让这两部分水在没有烘烤的条件下快速而又均匀的从体系中出来一直是本领域的研究热点。
目前市场上有大量的工厂，需要使用涂料对他们的产品进行涂装，而环保压力又迫使他们不能使用或只能暗地里使用传统的溶剂型涂料；使得他们对水性漆的需求与日俱增，但是有一个矛盾点：不是每一个工厂都有烘烤设备烘烤线烤炉这种，或者说鉴于设备改造费用的压力，他们只能在涂料施工完成后物理自然干燥，无法使用烘烤。而又受制与场地环境等因素，无法提供一个相对较宽敞干净的地方使产品工件进行长时间的自然晾干。这样一种工艺条件就限制了很多普通的水性漆产品，在这样的条件下无法满足生产效率和节拍的需求，研究双组分水性自干涂料，提供成熟符合要求的解决方案，具有非常广阔的前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双组分水性自干涂料及其制备方法，干燥速度快，可以有效加快双组分产品反应速度，同时也不会发生相容性问题，特别适用于没有烘烤条件而又必须使用水性涂料的构件或产品。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种双组分水性自干涂料，包含如下组分：丙烯酸树脂、水性树脂、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、流变助剂、钛白粉填料、沉淀硫酸钡填料、流平剂、消泡剂、增稠剂以及羧酸盐催化剂。
上述的双组分水性自干涂料，其中，各组分的质量百分比如下：
上述的双组分水性自干涂料，其中，各组分的质量百分比如下：
本发明为解决上述技术问题还提供一种上述的双组分水性自干涂料的制备方法，其中，包括如下步骤：S1：首先将丙烯酸树脂加入到反应釜中，按400-600转/分钟进行搅拌，并依次加入溶剂丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯；然后加入流变助剂，按400-600转/分钟低速搅拌15分种；S2：再按每分钟4～10公斤的添加量加入钛白粉填料和沉淀硫酸钡填料,按1000-1200转/分钟高速预分散30分钟；S3：接着将预分散好的中间体加入到研磨机中进行研磨，并在研磨后的中间体中加入水性树脂，按400-600转/分钟缓慢搅拌30分钟；S4：再依次加入流平剂、消泡剂和增稠剂，按400-600转/分钟缓慢搅拌30分钟，然后用丙二醇甲醚调整涂料粘度到50秒；S5：取高活性金属羧酸盐催化剂，用丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯稀释后加入到步骤S4中制作好的涂料中，按800转/分钟低剪切搅拌30分钟形成双组分水性自干涂料。
上述的双组分水性自干涂料的制备方法，其中，所述步骤S3中研磨时间为1-3小时，控制中间体细度为5-10目。
上述的双组分水性自干涂料的制备方法，其中，所述步骤S5中丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯按照体积比2:1的比例将金属羧酸盐催化剂的质量百分浓度稀释到10％，并按300-500转/分钟搅拌15分钟。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的双组分水性自干涂料及其制备方法，通过不同的表面活性剂以及组合的高低沸点溶剂，使这些溶剂在常温下快速挥发的同时，稳定均匀的带出绝大多数水分，剩余的水分再由双组分反应后产生的热量(放热反应)，把多余的水彻底排出，从而达到快速表干以及实干的效果。
附图说明
图1为本发明双组分水性自干涂料制备流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明提供的双组分水性自干涂料，包含如下组分：丙烯酸树脂、水性树脂、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、流变助剂、钛白粉填料、沉淀硫酸钡填料、流平剂、消泡剂、增稠剂以及羧酸盐催化剂；各组分的质量百分比如下：
上述的双组分水性自干涂料，其中，各组分的优选质量百分比如下：
本发明涉及一种双组分水性自干涂料，其特点是干燥速度快，使用于没有烘烤条件而又必须使用水性涂料的构件或产品。利用高活性金属羧酸盐催化剂，将其水性化，可用于水性体系中从而可以有效加快双组分产品反应速度，同时也不会发生相容性问题。通过添加水性化高活性金属羧酸盐催化剂，关键点在于寻找到合适的溶剂配比，将高活性金属羧酸盐催化剂融入到主体配方中，达到一个亲水亲油平衡。传统认为高活性金属羧酸盐催化剂都为油性产品几乎不能用于水性体系，如果强行用在水性体系中，其干燥速度是可以提高，但随之而来会出现很多副作用，比如大量缩孔，润湿不良或最终涂膜失光发雾等现象都会出现。究其原因就是这类催化剂的亲水性太差。本发明将这种催化剂水性化开稀，加入到涂料体系中，其表干时间大约4-6小时，实干时间大约在12-15小时，其光泽能达到60度角90以上，最关键的是机械性能达标，如硬度要达到2H及以上(在没有烘烤的条件下自然干燥)。
请参见图1，本发明提供的双组分水性自干涂料，制备方法如下：
S1：首先将丙烯酸树脂加入到反应釜中，按400-600转/分钟进行搅拌，并依次加入溶剂丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯；然后加入流变助剂，按400-600转/分钟低速搅拌15分种；
S2：再按每分钟4～10公斤的添加量加入钛白粉填料和沉淀硫酸钡填料,按1000-1200转/分钟高速预分散30分钟；
S3：接着将预分散好的中间体加入到研磨机中进行研磨，并在研磨后的中间体中加入水性树脂，按400-600转/分钟缓慢搅拌30分钟；
S4：再依次加入流平剂、消泡剂和增稠剂，按400-600转/分钟缓慢搅拌30分钟，然后用丙二醇甲醚调整涂料粘度到50秒；
S5：取高活性金属羧酸盐催化剂，用丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯稀释后加入到步骤S4中制作好的涂料中，按800转/分钟低剪切搅拌30分钟形成双组分水性自干涂料。
下面给出具体实施例及效果对比。
首先，制作对比样品(水性双组分自干漆)，将主体树脂A加入到反应釜中，依次强调一个加完再加另外一个，同时慢速搅拌500转/分钟，先后顺序没有影响加入溶剂B,C,D，添加剂E，慢速搅拌400-600转/分钟，优选500转/分钟15分钟后慢慢倒入，速度控制在每分钟不超过10KG所需的填料F和G，进行高速预分散30分钟。
各组分质量百分比如下：
主体树脂A，烟台万华公司Ancote2042丙烯酸树脂20-30％，优选26.5％；
主体树脂B，德国科思创公司Bayhydrol2227-1 25-35％，优选30％；
溶剂B，丙二醇甲醚5-10％，优选8％；
溶剂C，丙二醇甲醚醋酸酯1-5％，优选3.5％；
溶剂D，乙二醇丁醚醋酸酯1-5％，优选2％；
添加剂E，德国毕克公司BYK-420 1-5％，优选2％；
填料F钛白粉，德国康诺斯公司2310 21-20％，优选20％；
填料G沉淀硫酸钡，亮江钛白公司1250目1-5％,优选5％；
助剂H，德国毕克公司BYK381(流平剂)0.3-1％，优选0.8％；
助剂I，德国迪高公司Tego-805N(消泡剂)0.5-2％,优选1.0％；
助剂J，德国巴斯夫公司HV-30(增稠剂)0.1-0.5，优选0.2；
羧酸盐催化剂CR2900上海宜添化工0.5-1％，优选1％。
将预分散好的中间体加入到研磨机中进行研磨，大约需要2小时细度控制要求小于10，过滤取出研磨好的中间体进行后配漆调稀工序。
将主体树脂B加入到研磨好的中间体中，缓慢搅拌30分钟，再按上述优选百分含量依次加入助剂H,I,J，再缓慢搅拌30分钟。最后用溶剂B丙二醇甲醚(PM)调整涂料粘度到50秒(福特4号粘度杯)，
取高活性金属羧酸盐催化剂CR2900，用丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯(PMA和BGA)按照2:1的比例开稀释到10％的浓度，低速300-500转/分钟，优选400转搅拌15分钟，然后将稀释后的样品是的加入到前面制作好的涂料中(粘度会上涨到100秒左右，所以前期要将涂料调整到50秒，就是为了预留粘度上涨的空间否则涂料粘度太大不利于各组分的充分均匀分散)，搅拌30分钟(800转，低剪切搅拌)即完成了所需的测试样品。
测试对比
将普通水性涂料按照推荐配比和固化剂配好；将测试样品和固化剂按照配比也配好，用去离子水调整粘度(同时调整到40秒，福特4号杯)，然后进行施工喷涂(这里需要控制膜厚，不同膜厚干燥时间会不一样，这里把膜厚都控制在30-35之间，做两块平行样)。结果显示如下：
表干时间 实干时间
普通双组分水性漆 9小时 72小时
自干双组分水性漆 4小时 15小时
本发明提供的双组分水性自干涂料，表干时间由9小时缩减到4小时，实干时间则由72小时大幅缩减到15小时，从而达到快速表干以及实干的效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种双组分水性自干涂料，其特征在于，包含如下组分：丙烯酸树脂、水性树脂、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、流变助剂、钛白粉填料、沉淀硫酸钡填料、流平剂、消泡剂、增稠剂以及羧酸盐催化剂。
2.如权利要求1所述的双组分水性自干涂料，其特征在于，各组分的质量百分比如下：
3.如权利要求2所述的双组分水性自干涂料，其特征在于，各组分的质量百分比如下：
4.一种如权利要求1所述的双组分水性自干涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：首先将丙烯酸树脂加入到反应釜中，按400-600转/分钟进行搅拌，并依次加入溶剂丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯；然后加入流变助剂，按400-600转/分钟低速搅拌15分种；
S2：再按每分钟4～10公斤的添加量加入钛白粉填料和沉淀硫酸钡填料,按1000-1200转/分钟高速预分散30分钟；
S3：接着将预分散好的中间体加入到研磨机中进行研磨，并在研磨后的中间体中加入水性树脂，按400-600转/分钟缓慢搅拌30分钟；
S4：再依次加入流平剂、消泡剂和增稠剂，按400-600转/分钟缓慢搅拌30分钟，然后用丙二醇甲醚调整涂料粘度到50秒；
S5：取高活性金属羧酸盐催化剂，用丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯稀释后加入到步骤S4中制作好的涂料中，按800转/分钟低剪切搅拌30分钟形成双组分水性自干涂料。
5.如权利要求4所述的双组分水性自干涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中研磨时间为1-3小时，控制中间体细度为5-10目。
6.如权利要求4所述的双组分水性自干涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中丙二醇甲醚醋酸酯和乙二醇丁醚醋酸酯按照体积比2:1的比例将金属羧酸盐催化剂的质量百分浓度稀释到10％，并按300-500转/分钟搅拌15分钟。
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