CN109401510B - 改性丙烯酸涂料及其制备方法和光泽度调节方法及应用 - Google Patents

改性丙烯酸涂料及其制备方法和光泽度调节方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料生产技术领域，尤其是涉及一种改性丙烯酸涂料及其制备方法和光泽度调节方法及应用。所述改性丙烯酸涂料，主要由按重量份数计的如下组分制成：醇酸树脂10‑20份、丙烯酸树脂35‑50份、丙二醇甲醚2‑3份、二丙甲醇丁醚1‑2份、水0.5‑2份、色浆20‑26份、助剂3‑8份、聚醛树脂溶液0.1‑40份；其中，所述聚醛树脂溶液主要由聚醛树脂溶解于复合溶剂中制得。本发明采用聚醛树脂，其中含有多个高摩尔折射度的N，C＝O，‑OH基团和饱和环状结构，并将聚醛树脂预先溶解于复合溶剂中，促进聚醛树脂良好分散于水性漆体系中，能够使涂料制备出的涂层具有高光泽、硬度、抗降解性及耐候、耐水、耐热性。

Description

改性丙烯酸涂料及其制备方法和光泽度调节方法及应用
技术领域
本发明涉及涂料生产技术领域，尤其是涉及一种改性丙烯酸涂料及其制备方法和光泽度调节方法及应用。
背景技术
高铁、新能源车、客车、大巴车、货车、机械设备、五金构件等表面的涂装都要求一定的涂料美学，而这个涂料美学与文化、习惯有着密切的联系。对于化学研究人员来着，更多的关注涂料的物性，而对涂料美学缺乏重视。殊不知，在市场上涂料美学很大程度上影响消费者的选择，甚至比物性更重要。涂层美学是多元的，包括触觉美学和视觉美学。触觉美学又包含粗细、干湿、滑涩等；视觉美学包含色彩、质感、纹理、丰满度、光泽等。其中涂层光泽是一个很重要的美学指标。
材料的光泽实质上是涂层对外界光源的镜面反射和漫反射，主要受材料结构和表面粗糙度的影响。现有技术中，涂料的光泽不可控，无法满足不同的实际需求。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种改性丙烯酸涂料，通过调整各组分的用量，使改性丙烯酸涂料的光泽可控，以解决现有技术中涂料的光泽不可控的技术问题。
本发明的第二目的在于提供一种改性丙烯酸涂料的制备方法，所述制备方法操作简单，重复性好，有效改善改性丙烯酸涂料的光泽度，并使涂料光泽度可控，满足不同使用需求。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种改性丙烯酸涂料，主要由按重量份数计的如下组分制成：
醇酸树脂10-20份、丙烯酸树脂35-50份、丙二醇甲醚2-3份、二丙甲醇丁醚1-2份、水0.5-2份、色浆20-26份、助剂3-8份、聚醛树脂溶液0.01-40份；
其中，所述聚醛树脂溶液主要由聚醛树脂溶解于复合溶剂中制得。
本发明通过在丙烯酸涂料中引入含有多个高摩尔折射度的结构的分子，提高改性丙烯酸涂料的折射指数，从而提高光泽。高分子材料的折射指数可通过静电电磁学理论Lorentz-Loren公式计算，当基团的摩尔折射度越高、高摩尔折射度基团越多时，材料的折射指数越大，即光泽越高。通常具有较高摩尔折射度的基团有苯环、桥环、稠环、N、S、C l、Br、I、羟基和不饱和基团等。本发明采用聚醛树脂，其中含有多个高摩尔折射度的N，C＝O，-OH基团和饱和环状结构，并将聚醛树脂预先溶解于复合溶剂中，促进聚醛树脂良好分散于水性漆体系中，能够使涂料制备出的涂层具有高光泽、硬度、抗降解性及耐候、耐水、耐热性。
优选的，复合溶剂包括乙醇溶液和醋酸乙酯。
聚醛树脂在水和脂肪烃中溶解性较差，与水无法互溶，分散稳定性差，现有技术中多将聚醛树脂用于油性涂料中，极少用于水性涂料中。采用特定的复合溶剂，能够以一定比例溶解固体聚醛树脂，同时使其良好分散于水性漆体系中。
优选的，所述复合溶剂包括质量比为(0.8-1.2)﹕1的乙醇溶液和醋酸乙酯，优选为1﹕1。
优选的，乙醇溶液为体积分数为90-98％的乙醇水溶液，优选为95％的乙醇水溶液。
乙醇水溶液的成本低，由于本发明是水性漆，因而复合溶剂可以不使用成本较高的纯乙醇，采用上述乙醇水溶液的复合溶剂，可以兼顾成本和光泽度。
采用上述比例的复合溶剂，能够保证在得到的聚醛树脂溶液与水性漆混合后，最大化的兼顾光泽度和防腐性能；上述比例的复合溶剂充分溶解聚醛树脂的同时，乙醇溶液和醋酸乙酯的比例赋予了聚醛树脂在水性漆体系中的水分散性，保证聚醛树脂溶液的分散性，得到的涂料光泽度高且均匀，并且喷涂得到的涂层均匀性好，保证防腐性能。
优选的，聚醛树脂为A81聚醛树脂。A81聚醛树脂为巴斯夫有限公司提供。
优选的，聚醛树脂与复合溶剂的质量比为(1-2)﹕1，优选为3﹕2。
优选的，改性丙烯酸涂料，主要由按重量份数计的如下组分制成：
醇酸树脂13-16份、丙烯酸树脂39-48份、丙二醇甲醚2.55-3份、二丙甲醇丁醚1.7-2份、水0.88-1.8份、色浆23份、助剂4.5-6.5份、聚醛树脂溶液5-30份。
优选的，醇酸树脂的固含量为42±1％，pH为7.0-9.0。
优选的，丙烯酸树脂的固含量为42±1％，pH为7.0-9.0。丙烯酸树脂为水溶性丙烯酸树脂。
优选的，色浆包括白浆。如可采用色粉含量为60-70％的白浆。优选为W1008-SI白浆(广东科迪新材料科技有限公司)。
优选的，助剂包括按重量份数计的如下组分：
分散剂0.4-0.5份、消泡剂0.4-0.5份、流平剂0.5-0.6份、润湿剂0.4-0.5份、pH调节剂0.08-0.1份、防流挂剂3-4份。
优选的，分散剂包括TEGO 755W分散剂。
优选的，消泡剂包括TEGO 830(有机聚合物，不含有机硅)或TEGO 810(聚醚硅氧烷共聚物)。
优选的，流平剂包括KN-ZJ744水性流平剂。
优选的，润湿剂包括TEGO 245(聚醚硅氧烷共聚物)。
优选的，pH调节剂包括DMEA。
优选的，防流挂剂包括AQ 633E防流挂剂。
优选的，改性丙烯酸涂料为双组份改性丙烯酸涂料，还包括固化剂组分。更优选的，固化剂组分包括聚氨酯固化剂。进一步优选的，固化剂组分的质量为改性丙烯酸涂料的质量的20-30％，优选25％。
本发明还提供了一种改性丙烯酸涂料的制备方法，包括如下步骤：
将各原料按比例混合均匀，得到改性丙烯酸涂料。
优选的，聚醛树脂溶液的制备方法包括：乙醇溶液和醋酸乙酯按比例混合得到复合溶剂，加入聚醛树脂，搅拌溶解，得到所述聚醛树脂溶液。更优选的，搅拌20-40min，密封静置。
优选的，改性丙烯酸涂料的制备方法，包括如下步骤：
(a)将醇酸树脂和丙烯酸树脂搅拌混合均匀，加入丙二醇甲醚、二丙甲醇丁醚、水混合均匀；
(b)加入pH调节剂调节pH值至8.0-8.5，加入余下助剂和色浆，搅拌均匀，加入聚醛树脂溶液，得到改性丙烯酸涂料。
优选的，步骤(a)中，搅拌转速为700-900rpm/min，优选800rpm/min。
优选的，步骤(b)中，搅拌转速为1000-1200rpm/min，搅拌时间为5-10min。
本发明还提供了一种调节光泽度的方法，通过调节改性丙烯酸涂料中聚醛树脂溶液的加入量来调节光泽度。
优选的，聚醛树脂溶液的加入质量与基料的质量比为(0.01-40)﹕(99.9-60)，优选为(5-30)﹕(95-70)。
其中，基料是指改性丙烯酸涂料中，除了聚醛树脂溶液外的其他组分，醇酸树脂、丙烯酸树脂、丙二醇甲醚、二丙甲醇丁醚、水、色浆、助剂的混合物。
本发明的改性丙烯酸涂料可用于各类车辆如高铁、新能源汽车、客车、大巴车、货车和各类对材料美观要求较高的工业产品等的表面涂装，不仅具有优异的物理性能，还具有可观的美学价值。
优选的，表面涂装的方法包括：改性丙烯酸涂料加入固化剂组分，用水开稀，喷涂于基材表面，室温干燥20-28h。
优选的，加水开稀至粘度为18-20s。所述粘度由盐田2号杯方法测试得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的改性丙烯酸涂料，采用特定复合溶剂溶解聚醛树脂，能够促进聚醛树脂良好的分散于水性漆体系中，在提高涂层光泽度的同时，具有优异的物理性能；并解决了聚醛树脂应用的绿色环保问题；
(2)本发明的改性丙烯酸涂料，以聚氨酯固化剂作为固化组分的双组份涂料，不仅附着力好、冲击强度高、柔韧性好、硬度高，而且光泽可控，能满足不同的实际需求；
(3)本发明的改性丙烯酸涂料无毒、无味，在使用时，以水为稀释剂，大大降低了有机污染物的排放，绿色环保；
(4)本发明的制备方法，操作简单，重复性好；
(5)本发明的改性丙烯酸涂料，可用于各类车辆如高铁、新能源汽车、客车、大巴车、货车和各类对材料美观要求较高的工业产品等的表面涂装，不仅具有优异的物理性能，还具有可观的美学价值。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例采用的部分原料信息如下：
醇酸树脂：采用专利申请公开号为CN106380967A“超耐候性水性涂料、水性蓖麻油改性醇酸树脂及其制备方法”中实施例1的方法制得，并调节固含量为42％；
水溶性丙烯酸树脂：采用专利申请公开号为CN101735379A“自干型低脂肪链硅氧烷改性的水性丙烯酸树脂的制备方法”中实施例1的方法制得，并调节固含量为42％；
分散剂：德国迪高，TEGO Dispers 755W；
消泡剂：德国迪高，TEGO Foamex 810或TEGO Foamex 830；本发明实施例中采用TEGO Foamex 810；
流平剂：广州市科沱仕新材料有限公司，型号KN-ZJ744水性流平剂；
润湿剂：德国迪高，型号TEGO 245；
pH调节剂：扬子石化-巴斯夫有限公司，型号DMEA；
防流挂剂：日本帝斯巴隆，型号AQ-633E；
白浆：广东科迪新材料科技有限公司，型号W1008-SI；
聚氨酯固化剂：科思创，型号XP 2655。
实施例1
本实施例的改性丙烯酸涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按下表重量比称取原料
Figure BDA0001888462550000071
(2)将醇酸树脂与水溶性丙烯酸树脂在机械搅拌800rpm/min的转速下混合均匀，然后加入丙二醇甲醚、二丙甲醇丁醚、水的混合液搅拌10min，搅拌均匀；
(3)在步骤(2)得到的物料中加入pH调节剂调节pH值至8.0-8.5，然后再加入余下的助剂和白浆，在1000-1200rpm/min的转速下搅拌5-10min，得到基料；
(4)然后取基料，按照基料和聚氨酯固化剂的重量比为1﹕0.25，将基料与固化剂混合均匀，加水开稀至粘度为18-20s(盐田2号杯)，再喷涂于马口贴片上，室温干燥24h后即得20°光泽为40左右的水性双组份涂层。
实施例2
本实施例的改性丙烯酸涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按下表重量比称取原料
Figure BDA0001888462550000081
其中，A81聚醛树脂溶液的制备方法为：将95％vol的乙醇水溶液与醋酸乙酯按质量比为1﹕1混合，制成复合溶剂，备用；取复合溶剂400g放入分散罐中，边搅拌边加入600g固体聚醛树脂A81，常温搅拌30min后，密封静置，得到A81聚醛树脂溶液；
(2)将醇酸树脂与水溶性丙烯酸树脂在机械搅拌800rpm/min的转速下混合均匀，然后加入丙二醇甲醚、二丙甲醇丁醚、水的混合液搅拌10min，搅拌均匀；
(3)在步骤(2)得到的物料中加入pH调节剂调节pH值至8.0-8.5，然后再加入余下的助剂和白浆，在1000-1200rpm/min的转速下搅拌5-10min，得到基料；
(4)将基料与A81聚醛树脂溶液按上述比例混合，得到混合物，然后按照混合物和聚氨酯固化剂的重量比为1﹕0.25，将混合物与固化剂混合均匀，加水开稀至粘度为18-20s(盐田2号杯)，再喷涂于马口贴片上，室温干燥24h后即得20°光泽为70左右的水性双组份涂层。
实施例3
本实施例的改性丙烯酸涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按下表重量比称取原料
Figure BDA0001888462550000091
Figure BDA0001888462550000101
其中，A81聚醛树脂溶液的制备方法为：将95％vol的乙醇水溶液与醋酸乙酯按质量比为1﹕1混合，制成复合溶剂，备用；取复合溶剂400g放入分散罐中，边搅拌边加入600g固体聚醛树脂A81，常温搅拌30min后，密封静置，得到A81聚醛树脂溶液；
(2)将醇酸树脂与水溶性丙烯酸树脂在机械搅拌800rpm/min的转速下混合均匀，然后加入丙二醇甲醚、二丙甲醇丁醚、水的混合液搅拌10min，搅拌均匀；
(3)在步骤(2)得到的物料中加入pH调节剂调节pH值至8.0-8.5，然后再加入余下的助剂和白浆，在1000-1200rpm/min的转速下搅拌5-10min，得到基料；
(4)将基料与A81聚醛树脂溶液按上述比例混合，得到混合物，然后按照混合物和聚氨酯固化剂的重量比为1﹕0.25，将混合物与固化剂混合均匀，加水开稀至粘度为18-20s(盐田2号杯)，再喷涂于马口贴片上，室温干燥24h后即得20°光泽为80左右的水性双组份涂层。
实施例4
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：A81聚醛树脂溶液与基料的质量比为10﹕90。
实施例5
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：A81聚醛树脂溶液与基料的质量比为20﹕80。
实施例6
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：A81聚醛树脂溶液与基料的质量比为30﹕70。
实施例7
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：A81聚醛树脂溶液与基料的质量比为40﹕60。
实施例8
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，复合溶剂为质量比为0.8﹕1的95％vol的乙醇水溶液和醋酸乙酯。
实施例9
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，复合溶剂为质量比为1.2﹕1的95％vol的乙醇水溶液和醋酸乙酯。
实施例10
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，复合溶剂为质量比为2﹕1的95％vol的乙醇水溶液和醋酸乙酯。
实施例11
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，复合溶剂为质量比为1﹕2的95％vol的乙醇水溶液和醋酸乙酯。
实施例12
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，仅采用95％vol的乙醇水溶液和固体聚醛树脂A81制备A81聚醛树脂溶液。
实施例13
本实施例参考实施例2的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，仅采用醋酸乙酯和固体聚醛树脂A81制备A81聚醛树脂溶液。
实验例1
为了对比说明本发明各实施例和比较例的改性丙烯酸涂料的性能，对不同A81聚醛树脂溶液的加入量对涂料涂层光泽的影响进行测试，测试结果见表1。
表1不同A81聚醛树脂溶液加入量的涂料涂层光泽的测试结果
Figure BDA0001888462550000121
Figure BDA0001888462550000131
从表1中可知，随着A81聚醛树脂溶液含量的不断增加，涂层20°光泽不断提升，直至A81聚醛树脂溶液的含量为15％时基本趋于稳定，20°光泽在80％以上。60°光泽随着A81聚醛树脂的加入有一个明显的提升，但受A81聚醛树脂溶液加入量的影响较小。85°光泽基本不受A81聚醛树脂溶液的影响，维持在96-102％范围之内。
当本发明的改性丙烯酸涂料作为面漆使用时，涂层的20°光泽备受关注。当采用本发明实施例12的方法制备涂料时，涂层的20°光泽仅为65％左右，同时均匀性差；当采用本发明实施例13的方法制备涂料时，涂层的20°光泽接近80％，但均匀性相对较差，并且得到的涂料气味重，环保性差。
实验例2
为了进一步说明本发明的改性丙烯酸双组份涂料的性能，对涂料和涂层主要性能进行测试，测试结果见下表2。
表2主要性能
Figure BDA0001888462550000132
Figure BDA0001888462550000141
从表2中可知，本发明的水性双组份涂料均具有优异的附着力、耐冲击强度、柔韧性和硬度，同时光泽可调控，可以满足不同的使用需求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (24)

1.一种改性丙烯酸涂料，其特征在于，主要由按重量份数计的如下组分制成：
醇酸树脂10-20份、丙烯酸树脂35-50份、丙二醇甲醚2-3份、二丙甲醇丁醚1-2份、水0.5-2份、色浆20-26份、助剂3-8份、聚醛树脂溶液0.01-40份；
其中，所述聚醛树脂溶液主要由聚醛树脂溶解于复合溶剂中制得；
所述复合溶剂包括质量比为（0.8-1.2）﹕1的乙醇溶液和醋酸乙酯。
2.根据权利要求1所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述复合溶剂包括质量比为1﹕1的乙醇溶液和醋酸乙酯。
3.根据权利要求1所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述乙醇溶液为体积分数为90-98%的乙醇水溶液。
4.根据权利要求3所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述乙醇溶液为体积分数为95%的乙醇水溶液。
5.根据权利要求1所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述聚醛树脂为A81聚醛树脂。
6.根据权利要求5所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述聚醛树脂与所述复合溶剂的质量比为（1-2）﹕1。
7.根据权利要求6所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述聚醛树脂与所述复合溶剂的质量比为3﹕2。
8.根据权利要求1所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述改性丙烯酸涂料，主要由按重量份数计的如下组分制成：
醇酸树脂13-16份、丙烯酸树脂39-48份、丙二醇甲醚2.55-3份、二丙甲醇丁醚1.7-2份、水0.88-1.8份、色浆23份、助剂4.5-6.5份、聚醛树脂溶液5-30份。
9.根据权利要求8所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述醇酸树脂的固含量为42±1%，pH为7.0-9.0。
10.根据权利要求8所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂的固含量为42±1%，pH为7.0-9.0。
11.根据权利要求8所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述色浆包括白浆。
12.根据权利要求1所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述助剂包括按重量份数计的如下组分：
分散剂0.4-0.5份、消泡剂0.4-0.5份、流平剂0.5-0.6份、润湿剂0.4-0.5份、pH调节剂0.08-0.1份、防流挂剂3-4份。
13.根据权利要求1所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述改性丙烯酸涂料为双组份改性丙烯酸涂料，还包括固化剂组分。
14.根据权利要求13所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述固化剂组分包括聚氨酯固化剂。
15.根据权利要求13所述的改性丙烯酸涂料，其特征在于，所述固化剂组分的质量为改性丙烯酸涂料的质量的20-30%。
16.根据权利要求1-15任一项所述的改性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将各原料按比例混合均匀，得到改性丙烯酸涂料。
17.根据权利要求16所述的改性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，所述聚醛树脂溶液的制备方法包括：乙醇溶液和醋酸乙酯按比例混合得到复合溶剂，加入聚醛树脂，搅拌溶解，得到所述聚醛树脂溶液。
18.根据权利要求17所述的改性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（a）将醇酸树脂和丙烯酸树脂搅拌混合均匀，加入丙二醇甲醚、二丙甲醇丁醚、水混合均匀；
（b）加入pH调节剂调节pH值至8.0-8.5，加入余下助剂和色浆，搅拌均匀，加入聚醛树脂溶液，得到改性丙烯酸涂料。
19.根据权利要求18所述的改性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（a）中，搅拌转速为700-900rpm。
20.根据权利要求18所述的改性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（b）中，搅拌转速为1000-1200rpm，搅拌时间为5-10min。
21.根据权利要求1-15任一项所述的改性丙烯酸涂料的光泽度调节的方法，其特征在于，包括调节所述改性丙烯酸涂料中所述聚醛树脂溶液的用量，得到不同光泽度的改性丙烯酸涂料。
22.根据权利要求21所述的改性丙烯酸涂料的光泽度调节的方法，其特征在于，所述聚醛树脂溶液的加入质量与基料的质量比为（0.01-40）﹕（99.9-60）。
23.根据权利要求22所述的改性丙烯酸涂料的光泽度调节的方法，其特征在于，所述聚醛树脂溶液的加入质量与基料的质量比为（5-30）﹕（95-70）。
24.根据权利要求1-15任一项所述的改性丙烯酸涂料在车辆的表面涂装中的应用。
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