CN109181443A - 一种水性丙烯酸烘烤漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性丙烯酸烘烤漆及其制备方法，属于镀膜技术领域。本发明通过制备水性丙烯酸烘烤漆，以其无毒、环保、无气味、VOC含量低、不易燃易爆优点，改善现有溶剂型烤漆环保性差的缺点，同时利用异氰酸酯固化剂，在一定温度下会重新解封，生成异氰酸酯基团和封端剂，所生成的异氰酸酯官能团可以与配方中的活性氢组分发生反应，从而生成更稳定的氨基甲酸酯键，氨基甲酸酯键可赋予涂层良好的柔韧性，具有较长的碳链及共轭双键结构，可以提高漆膜的干性及硬度，提高了烤漆的涂膜干性，且羟基与羟甲基和烷氧基甲基发生醚交换反应而生成醚键，提高了漆膜的热稳定性，性能可以与溶剂型丙烯酸氨基烤漆的性能相媲美，适用于金属制品的装饰和保护。

Description

一种水性丙烯酸烘烤漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性丙烯酸烘烤漆及其制备方法，属于镀膜技术领域。

背景技术

烘烤漆属于一种常见的工业漆，它广泛地运用在机械制造、器械、家用电器和五金等行业，漆膜光泽度高、硬度大、附着力强，对金属材料有优异的装饰性和保护性。目前在国内的市场上，应用较广泛的仍为溶剂型烤漆，以三聚氰胺树脂作为固化剂的烤漆是机械设备、汽车车辆、家用电器等领域大量应用的涂料，属于涂料中的一大品种，在涂料中有着重要的地位。而单一品种树脂制备的水性涂料在性能上还无法与溶剂型涂料抗衡，限制了水性工业涂料的推广应用。为了解决单一品种树脂制备水性涂料的缺陷，人们试图将其进行物理或化学改性以改善其性能。比如，丙烯酸树脂以其色泽浅、光泽度高、保光、保色性优、耐候佳等优点，广泛应用于汽车涂装及家用电器等高装饰、高耐候的场合。但是，水溶性丙烯酸树脂通常会有耐冻融不稳定、表干时间较长、漆膜亲水性较强、热粘冷脆等缺点。需要通过与其他树脂物理混合、化学改性等方法克服这些缺陷。

由于水性烤漆存在耐水性能差、易起泡、耐化学品性能差等弊病，目前国内烤漆市场上，传统溶剂型烤漆的使用更为广泛。但是，烤漆水性化是必然趋势，而且水性烤漆的技术已经越来越成熟，一些水性烤漆的性能已能达到甚至超越传统溶剂型烤漆。

目前，汽车面漆中金属闪光漆的应用已经越来越广泛，和本色漆大致各占50%。但是，优异的装饰效果所采用的金属漆只能在很低的固体含量下施工，它所释放出的VOC（发挥性有机化合物）居各涂层之首，统溶剂型金属闪光涂料中含有80%左右的VOC，在涂装过程中被排放到大气中，造成光化学烟雾等严重的环境污染，金属闪光漆水性化是必然趋势，所以，水性金属闪光漆在汽车制造和修复市场中得到了广大认可。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有溶剂型烤漆环保性差、涂膜干性差的问题，提供了一种水性丙烯酸烘烤漆及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种水性丙烯酸烘烤漆，由下列重量份的组分制备而成：

100～120份羟基丙烯酸树脂，10～50份去离子水，2～5份二甲基乙醇胺，10～25份丙二醇，0.1～0.5份消泡剂，0.3～0.6份润湿剂，8～10份质量分数为50%的乙二醇单丁醚水溶液，16～20份水性氨基树脂325，10～15份异氰酸酯固化剂，0.4～0.5份流平剂，1.2～1.5份增稠剂。

所述羟基丙烯酸树脂的固含量为45～75%。

所述水性氨基树脂325的固含量为60～80%。

所述异氰酸酯固化剂为3，5-二甲基吡唑与异佛尔酮二异氰酸酯的反应物经环氧树脂E-51扩链制得。

所述异氰酸酯固化剂中原料重量份为4.8～9.6份3，5-二甲基吡唑，11～22份异佛尔酮二异氰酸酯50～80份丙酮，18～20份环氧树脂E-51，5～6份三乙烯四胺，80～100份去离子水。

所述消泡剂为BYK025、BYK037、BYK346、BYK348中的一种或多种。

所述润湿剂为BYK333、BYK345中的一种或两种。

所述流平剂为流平剂2025，所述增稠剂为XS71。

所述的一种水性丙烯酸烘烤漆的制备方法，具体步骤为：

（1）取3，5-二甲基吡唑、异佛尔酮二异氰酸酯加入丙酮中，在60～65℃下搅拌反应3～5h，再滴加环氧树脂E-51，并加热至70～80℃保温反应3～4h，得预聚合反应液；

（2）向预聚合反应液中加入三乙烯四胺、去离子水，在70～80℃下搅拌反应1～2h，再减压蒸馏至原液体积的20～50%，得异氰酸酯固化剂；

（3）取羟基丙烯酸树脂装入反应釜中，并加入去离子水、二甲基乙醇胺、丙二醇、消泡剂、润湿剂搅拌8～10min，再加入乙二醇单丁醚水溶液、水性氨基树脂325、异氰酸酯固化剂，继续搅拌10～15min后加入流平剂、增稠剂，混合均匀后过300目筛网，去除不溶物得水性丙烯酸烘烤漆。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明通过制备水性丙烯酸烘烤漆，以其无毒、环保、无气味、VOC含量低、不易燃易爆等优点，改善现有溶剂型烤漆环保性差的缺点，同时利用异氰酸酯固化剂，在一定温度下会重新解封，生成异氰酸酯基团和封端剂，所生成的异氰酸酯官能团可以与配方中的活性氢组分发生反应，从而生成更稳定的氨基甲酸酯键，氨基甲酸酯键可赋予涂层良好的柔韧性，具有较长的碳链及共轭双键结构，可以提高漆膜的干性及硬度，提高了烤漆的涂膜干性，且羟基与羟甲基和烷氧基甲基发生醚交换反应而生成醚键，提高了漆膜的热稳定性，性能可以与溶剂型丙烯酸氨基烤漆的性能相媲美，适用于金属制品的装饰和保护。

具体实施方式

取4.8～9.6g3，5-二甲基吡唑，11～22g异佛尔酮二异氰酸酯加入50～80g丙酮中，在60～65℃恒温水浴下以300～400r/min搅拌反应3～5h，再以1～2g/min滴加18～20g环氧树脂E-51，滴加完毕后，加热至70～80℃，保持温度反应3～4h，得预聚合反应液，向预聚合反应液中加入5～6g三乙烯四胺，80～100mL去离子水，在70～80℃下以800～1000r/min搅拌反应1～2h，再减压蒸馏至原液体积的20～50%，得异氰酸酯固化剂，取100～120g羟基丙烯酸树脂装入反应釜中，并加入10～50mL去离子水，2～5g二甲基乙醇胺，10～25g丙二醇，0.1～0.5g消泡剂，0.3～0.6g润湿剂，以400～500r/min搅拌8～10min，再加入8～10g质量分数为50%的乙二醇单丁醚水溶液，16～20g水性氨基树脂325，10～15g异氰酸酯固化剂，继续搅拌10～15min后加入0.4～0.5g流平剂，1.2～1.5g增稠剂，混合均匀后过300目筛网，去除不溶物得水性丙烯酸烘烤漆。

实例1

取4.8g3，5-二甲基吡唑，11g异佛尔酮二异氰酸酯加入50g丙酮中，在60℃恒温水浴下以300r/min搅拌反应3h，再以1g/min滴加18g环氧树脂E-51，滴加完毕后，加热至70℃，保持温度反应3h，得预聚合反应液，向预聚合反应液中加入5g三乙烯四胺，80mL去离子水，在70℃下以800r/min搅拌反应1h，再减压蒸馏至原液体积的20%，得异氰酸酯固化剂，取100g羟基丙烯酸树脂装入反应釜中，并加入10mL去离子水，2g二甲基乙醇胺，10g丙二醇，0.1g消泡剂，0.3g润湿剂，以400r/min搅拌8min，再加入8g质量分数为50%的乙二醇单丁醚水溶液，16g水性氨基树脂325，10g异氰酸酯固化剂，继续搅拌10min后加入0.4g流平剂，1.2g增稠剂，混合均匀后过300目筛网，去除不溶物得水性丙烯酸烘烤漆。

实例2

取5.4g3，5-二甲基吡唑，15g异佛尔酮二异氰酸酯加入60g丙酮中，在60℃恒温水浴下以300r/min搅拌反应4h，再以1g/min滴加18g环氧树脂E-51，滴加完毕后，加热至75℃，保持温度反应3h，得预聚合反应液，向预聚合反应液中加入5g三乙烯四胺，90mL去离子水，在75℃下以900r/min搅拌反应1h，再减压蒸馏至原液体积的30%，得异氰酸酯固化剂，取100g羟基丙烯酸树脂装入反应釜中，并加入30mL去离子水，3g二甲基乙醇胺，15g丙二醇，0.3g消泡剂，0.5g润湿剂，以400r/min搅拌8min，再加入8g质量分数为50%的乙二醇单丁醚水溶液，18g水性氨基树脂325，12g异氰酸酯固化剂，继续搅拌12min后加入0.4g流平剂，1.2g增稠剂，混合均匀后过300目筛网，去除不溶物得水性丙烯酸烘烤漆。

实例3

取9.6g3，5-二甲基吡唑，22g异佛尔酮二异氰酸酯加入80g丙酮中，在65℃恒温水浴下以400r/min搅拌反应5h，再以2g/min滴加20g环氧树脂E-51，滴加完毕后，加热至80℃，保持温度反应4h，得预聚合反应液，向预聚合反应液中加入6g三乙烯四胺，100mL去离子水，在80℃下以1000r/min搅拌反应2h，再减压蒸馏至原液体积的50%，得异氰酸酯固化剂，取120g羟基丙烯酸树脂装入反应釜中，并加入50mL去离子水，5g二甲基乙醇胺，25g丙二醇，0.5g消泡剂，0.6g润湿剂，以500r/min搅拌10min，再加入10g质量分数为50%的乙二醇单丁醚水溶液，20g水性氨基树脂325，15g异氰酸酯固化剂，继续搅拌15min后加入0.5g流平剂，1.5g增稠剂，混合均匀后过300目筛网，去除不溶物得水性丙烯酸烘烤漆。

对照例：山东某公司生产的水性丙烯酸烘烤漆。

将实例及对照例的水性丙烯酸烘烤漆进行检测，具体检测结果如表1。

表1性能表征对比表

由表1可知，本发明制备的水性丙烯酸烘烤漆性能优异，值得推广使用。

Claims (9)

1.一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，由下列重量份的组分制备而成：

100～120份羟基丙烯酸树脂，10～50份去离子水，2～5份二甲基乙醇胺，10～25份丙二醇，0.1～0.5份消泡剂，0.3～0.6份润湿剂，8～10份质量分数为50%的乙二醇单丁醚水溶液，16～20份水性氨基树脂325，10～15份异氰酸酯固化剂，0.4～0.5份流平剂，1.2～1.5份增稠剂。

2.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂的固含量为45～75%。

3.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，所述水性氨基树脂325的固含量为60～80%。

4.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，所述异氰酸酯固化剂为3，5-二甲基吡唑与异佛尔酮二异氰酸酯的反应物经环氧树脂E-51扩链制得。

5.如权利要求4所述的一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，所述异氰酸酯固化剂中原料重量份为4.8～9.6份3，5-二甲基吡唑，11～22份异佛尔酮二异氰酸酯50～80份丙酮，18～20份环氧树脂E-51，5～6份三乙烯四胺，80～100份去离子水。

6.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，所述消泡剂为BYK025、BYK037、BYK346、BYK348中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，所述润湿剂为BYK333、BYK345中的一种或两种。

8.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸烘烤漆，其特征在于，所述流平剂为流平剂2025，所述增稠剂为XS71。

9.如权利要求1～8任意一项所述的一种水性丙烯酸烘烤漆的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）取3，5-二甲基吡唑、异佛尔酮二异氰酸酯加入丙酮中，在60～65℃下搅拌反应3～5h，再滴加环氧树脂E-51，并加热至70～80℃保温反应3～4h，得预聚合反应液；

（2）向预聚合反应液中加入三乙烯四胺、去离子水，在70～80℃下搅拌反应1～2h，再减压蒸馏至原液体积的20～50%，得异氰酸酯固化剂；

（3）取羟基丙烯酸树脂装入反应釜中，并加入去离子水、二甲基乙醇胺、丙二醇、消泡剂、润湿剂搅拌8～10min，再加入乙二醇单丁醚水溶液、水性氨基树脂325、异氰酸酯固化剂，继续搅拌10～15min后加入流平剂、增稠剂，混合均匀后过300目筛网，去除不溶物得水性丙烯酸烘烤漆。