CN109627854A - 一种水性通用色浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水性通用色浆及其制备方法，包括如下重量份数的原料组分：去离子水5‑20份，丙烯酸改性聚氨酯树脂15‑30份，甘油2‑5份，分散剂5‑10份，消泡剂0.1‑0.5份，增稠剂0.3‑0.5份，pH调节剂0.1‑1份，小分子量润湿剂1‑3份，防腐剂0.1‑0.5份和颜料25‑50份。本发明制备的水性通用色浆流动性好，色差度小，色浆本身的稳定性高，与各种涂料体系相容性良好，与基础漆混合后漆膜具有优异的表面效果，不含VOC，安全环保，具有较高的实用价值。

Description

一种水性通用色浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性通用色浆及其制备方法。

背景技术

随着人们对各种涂料装饰性能要求的提高，色浆的应用越来越广泛。相对于颜料，色浆具有添加方便，易于体积计量，与涂料相容性好，容易分散的优点。目前市场上现有的色浆种类繁多，但是很少有通用于汽车涂料的色浆。色浆分为纯水浆和添加通用树脂的色浆两种。纯水浆不添加通用树脂，以水为分散介质，在配色时不会引起基础漆相容性问题，但在后续的贮存和使用过程中，常出现色浆体系分层，颜料粒子重新聚集、返粗等不良现象，导致配制的色漆出现浮色、发花、色差等弊病；而且加入涂料体系以后影响涂料的耐水、耐盐雾等性能。因此，目前应用较多的是添加通用树脂的色浆。为了增加色浆与涂料体系的相容性，通用树脂一般选择醇酸树脂。醇酸树脂作为通用树脂，虽然在一定程度上增加了色浆与涂料的相容性，但是，其在与各个体系的混溶性上还存有一定的缺陷，通常只能用于部分涂料体系中，而且加到涂料中，涂料成膜后耐水性、耐侯性等性能也会发生不同程度的下降。因此，如何开发出与涂料体系相容性好，并且不影响涂料耐候性等性能的通用色浆一直是色浆领域难以解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中水性色浆通用性较差以及加入涂料后会导致涂料性能下降、VOC升高的问题，本发明提供一种水性通用色浆及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种水性通用色浆，包括如下重量份数的原料组分：去离子水5-20份，丙烯酸改性聚氨酯树脂15-30份，甘油2-5份，分散剂5-10份，消泡剂0.1-0.5份，增稠剂0.3-0.5份，pH调节剂0.1-1份，小分子量润湿剂1-3份，防腐剂0.1-0.5份和颜料25-50份。

相对于现有技术，本发明提供的水性通用色浆，选择丙烯酸改性聚氨酯树脂作为通用树脂，使得制备的色浆对各种涂料均具有很好的相容性，且通过甘油和丙烯酸改性聚氨酯树脂的协同作用，提高了丙烯酸改性聚氨酯树脂对各种颜料粒子的表面亲和性，有利于颜料粒子在体系中分散；通过小分子量润湿剂和丙烯酸改性聚氨酯树脂的协同作用，使得丙烯酸改性聚氨酯树脂具有较高的亲水性，能在水中形成稳定的分散体，从而尽可能的降低通用色浆对涂料性能的影响。本发明中各组分之间协同作用，显著提高了色浆与其他树脂体系的相容性，使得制备的色浆能适用于各种树脂体系，同时还有效提高了色浆的稳定性，使得制备的色浆能长时间放置而不发霉并且能保持稳定的流变性，加入涂料以后也不影响涂料的光泽和耐候性、耐水性等性能，且加入涂料以后不会导致VOC含量升高，有利于环境保护，对人无毒无害，适用性较强，易于推广应用。

聚氨酯树脂具有硬度高，柔韧性好，与其他树脂匹配性好的优点，通过丙烯酸改性后的聚氨酯树脂，与其他树脂具有更好的匹配性，丙烯酸改性还可降低聚氨酯树脂的粘度，增加其对颜料的润湿性，同时，色浆加入涂料以后，丙烯酸改性聚氨酯树脂还可以其他树脂相互交联，提高漆膜密度，改善漆膜的耐水性、耐候性等性能。

普通色浆体系中一般需要加入高含量的乙二醇、丙二醇等高沸点溶剂来调节色浆的干结性，加入涂料以后不仅影响涂料的耐候性、耐水性，而且还会对环境造成很大的污染。本发明通过加入小剂量的甘油有效地解决了这一问题，不但可以提高丙烯酸改性聚氨酯树脂对各种颜料粒子的表面亲和性，有利于颜料粒子在体系中分散，改善颜料的分散效果，提高颜料的稳定性，还能降低色浆的结块现象，显著降低色浆中的VOC含量。

优选的，所述分散剂为带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。

色浆的分散程度直接决定了色浆的性能，因此分散剂的选择至关重要。带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液对有机颜料和无机颜料的颗粒表面均具有较强的结合力，使得颜料颗粒一旦与分散剂结合，便不易脱落，而且带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物还具有足够的碳链长度，能够产生足够大的空间位阻，阻止颜料颗粒絮凝。分散剂的用量也是决定颜料分散程度的重要因素，当分散剂的用量低于5份或者高于10份时，均会使颜料颗粒聚集，导致色浆与涂料的相容性变差。

优选的，所述消泡剂为非硅类消泡剂和聚硅氧烷消泡剂的混合物，其中，所述非硅类消泡剂和聚硅氧烷消泡剂的混合物的质量比为2-4:1。

有机硅类消泡剂的消泡效率高，添加量少，但是有机硅类消泡剂与体系相容性差，容易出现缩孔及鱼眼现象，聚硅氧烷消泡剂与体系的相容性好，本发明通过选择消泡剂为非硅类消泡剂和聚硅氧烷消泡剂的混合物作为消泡剂，不仅具有消泡、抑泡的作用，且长效消泡，有效避免色浆加入涂料中出现缩孔以及鱼眼问题，同时，还能尽量避免消泡剂对色浆相容性的影响。优选的消泡剂的用量可兼顾色浆与涂料的相容性和消泡性的平衡，过多或过少均会导致相容性和消泡性变差。

优选的，所述增稠剂为气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂的混合物，其中所述气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂的质量比为1:1-3。

气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂协同可使色浆具有良好的触变性，不仅可以防止颜料颗粒沉降，两者以特定比例配合还能达到不影响涂料流平性的目的。由于色浆在调色过程中，需要经常露置于空气中，本发明优选的增稠剂和甘油相互协同，可降低调色过程中的水分收缩、将分色、结皮现象降至最低。

优选的，所述pH调节剂为二甲基乙醇胺。

二甲基乙醇胺是一种高效的胺中和剂，有效调节体系pH值，用于涂料具有低气味、低挥发性的优点，并能赋予体系很好的pH值稳定性，有良好的助颜料分散性。

优选的，所述小分子量润湿剂为Carbowet GA-210表面活性剂。

小分子量润湿剂选择赢创空气化学的Carbowet GA-210表面活性剂，其是由非离子润湿剂和稳定化表面活性剂组成，具有低泡润湿基材和颜料的功效，可有效提高丙烯酸改性聚氨酯树脂对颜料的亲和力，使得颜料在体系中易分散，分子间包容性好，不会发生色粉沉淀的问题，同时，Carbowet GA-210表面活性剂在涂料及分散体中具有优异的兼容性和稳定性，还可提高色浆的相容性和稳定性。同时，加入小分子量润湿剂增强丙烯酸改性聚氨酯树脂润湿颜料的能力，还可以大大减少色浆研磨所需要的时间，提高了生产效率，降低了生产成本。

优选的，所述防腐剂为异噻唑啉酮防腐剂。

更优选的，所述防腐剂为美国特洛伊的MERGAL K9N防腐剂。

所述防腐剂为广谱罐内保护剂，可避免水性体系由于细菌、真菌和酵母引起的降解和变质，且不影响色浆与涂料的相容性，MERGAL K9N防腐剂中不含有VOC和甲醛，更加环保。

可选的，所述色粉为179红，177红，PG36，永固紫，铁红，铁黄等。可根据色粉的不同特性设计色粉的含量。一般无机颜料类为40-50份的含量，有机颜料类为25-35份的含量。

本发明中所述的颜料并不仅限于以上几种，可为涂料领域常用的有机颜料或者无机颜料，具体根据客户的要求进行选择合适的颜料或者将几种颜料进行组合。

本发明还提供了上述水性通用色浆的制备方法，至少包括以下步骤：

步骤a，按照上述水性通用色浆的设计配比称取各组分，在搅拌的条件下，依次加入称取的丙烯酸改性聚氨酯树脂、甘油、小分子量润湿剂、去离子水、分散剂、消泡剂和防腐剂，混合均匀，得第一混合物料；

步骤b，将称取的颜料和pH调节剂加入所述第一混合物料中，分散混匀，加入增稠剂，调节粘度为3000-4000mPa·S，得第二混合物料；

步骤c，将所述第二混合物料研磨至细度≤5μm，过滤，得水性通用色浆。

上述制备方法操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产，制备的水性色浆适用于各种树脂体系，且色浆的稳定性好，能够贮存1年以上不会出现分水沉淀的现象，且不返粗，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种水性通用色浆，包括如下重量份数的原料组分：去离子水5份，丙烯酸改性聚氨酯树脂20份，甘油5份，分散剂8份，消泡剂0.1份，增稠剂0.3份，pH调节剂0.5份，小分子量润湿剂1份，防腐剂0.1份和颜料50份。

所述丙烯酸改性聚氨酯树脂为比利时Allnex的VTW1262；所述甘油为山东旭灰化工有限公司生产的95％工业级甘油；所述分散剂为赢创公司的ZetaSperse 3800分散剂；消泡剂为德国毕克的BYK-011和上海立奇化工助剂有限公司的L-101，其中BYK-011和L-101的质量比为2:1；增稠剂为赢创德固赛的气相二氧化硅R972和毕克的BYK-420聚氨酯增稠剂的混合物，其中气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂的质量比为1:1；pH调节剂为南京海之蓝化工有限公司生产的二甲基乙醇胺；所述小分子量润湿剂为赢创空气化学的CarbowetGA-210表面活性剂；所述防腐剂为美国特洛伊的MERGAL K9N防腐剂；所述颜料为铁红。

上述水性通用色浆的制备步骤如下：

步骤a，按照上述设计配比称取各组分，在转速为500r/min的条件下，加入称取的丙烯酸改性聚氨酯树脂、甘油和小分子量润湿剂，调节转速至1000r/min搅拌30min，降低转速至500r/min，缓慢加入去离子水、分散剂搅拌至完全分散均匀，然后缓慢加入消泡剂和防腐剂，调节转速至1000r/min，高速分散30min，得第一混合物料；

步骤b，调节转速至500r/min，加入称取的颜料，调节转速至1000r/min，高速分散30min，加入pH调节剂，继续搅拌5min，调节转速至800r/min，缓慢加入增稠剂，调节粘度为2000mPa·S，得第二混合物料；

步骤c，将所述第二混合物料研磨至细度≤5μm，过滤，得水性通用色浆。

实施例2

一种水性通用色浆，包括如下重量份数的原料组分：去离子水20份，丙烯酸改性聚氨酯树脂30份，甘油3份，分散剂5份，消泡剂0.5份，增稠剂0.4份，pH调节剂0.1份，小分子量润湿剂2份，防腐剂0.3份和颜料25份。

所述丙烯酸改性聚氨酯树脂为比利时Allnex的35W；消泡剂为德国毕克的BYK-011和上海立奇化工助剂有限公司的L-101，其中BYK-011和L-101的质量比为3:1；增稠剂为赢创德固赛的气相二氧化硅R972和毕克的BYK-420聚氨酯增稠剂的混合物，其中气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂的质量比为1:2；所述颜料为R179；其余组分与实施例1相同。

上述水性通用色浆的制备步骤如下：

步骤a，按照上述设计配比称取各组分，在转速为500r/min的条件下，加入称取的丙烯酸改性聚氨酯树脂、甘油和小分子量润湿剂，调节转速至1000r/min搅拌30min，降低转速至500r/min，缓慢加入去离子水、分散剂搅拌至完全分散均匀，然后缓慢加入消泡剂和防腐剂，调节转速至1000r/min，高速分散30min，得第一混合物料；

步骤b，调节转速至500r/min，加入称取的颜料，调节转速至1000r/min，高速分散30min，加入pH调节剂，继续搅拌5min，调节转速至800r/min，缓慢加入增稠剂，调节粘度为3000mPa·S，得第二混合物料；

步骤c，将所述第二混合物料研磨至细度≤5μm，过滤，得水性通用色浆。

实施例3

一种水性通用色浆，包括如下重量份数的原料组分：去离子水15份，丙烯酸改性聚氨酯树脂15份，甘油2份，分散剂10份，消泡剂0.3份，增稠剂0.5份，pH调节剂1份，小分子量润湿剂3份，防腐剂0.5份和颜料35份。

消泡剂为德国毕克的BYK-011和上海立奇化工助剂有限公司的L-101，其中BYK-011和L-101的质量比为4:1；增稠剂为赢创德固赛的气相二氧化硅R972和毕克的BYK-420聚氨酯增稠剂的混合物，其中气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂的质量比为1:3；所述颜料为PG36；其余组分与实施例1相同。

上述水性通用色浆的制备步骤如下：

步骤a，按照上述设计配比称取各组分，在转速为500r/min的条件下，加入称取的丙烯酸改性聚氨酯树脂、甘油和小分子量润湿剂，调节转速至1000r/min搅拌30min，降低转速至500r/min，缓慢加入去离子水、分散剂搅拌至完全分散均匀，然后缓慢加入消泡剂和防腐剂，调节转速至1000r/min，高速分散30min，得第一混合物料；

步骤b，调节转速至500r/min，加入称取的颜料，调节转速至1000r/min，高速分散30min，加入pH调节剂，继续搅拌5min，调节转速至800r/min，缓慢加入增稠剂，调节粘度为4000mPa·S，得第二混合物料；

步骤c，将所述第二混合物料研磨至细度≤5μm，过滤，得水性通用色浆。

对比例1

本对比例提供一种水性通用色浆，包括如下重量份数的原料组分：去离子水5份，丙烯酸改性聚氨酯树脂20份，丙二醇5份，分散剂8份，消泡剂0.1份，增稠剂0.3份，pH调节剂0.5份，润湿剂1份，防腐剂0.1份和颜料50份。

上述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，除润湿剂、丙二醇之外的各组分的具体牌号与实施例1相同。

上述水性通用色浆的制备方法与实施例1相同，此处不再赘述。

对比例2

本对比例提供一种水性通用色浆，包括如下重量份数的原料组分：去离子水5份，醇酸树脂20份，丙二醇5份，分散剂8份，消泡剂0.1份，增稠剂0.3份，pH调节剂0.5份，润湿剂1份，防腐剂0.1份和颜料50份。

除醇酸树脂之外，其他各组分的具体牌号与实施例1相同。

上述水性通用色浆的制备方法与实施例1相同，此处不再赘述。

将本实施例和对比例制备的水性通用色浆按照行业标准进行质量检测，测试结果见表1。

表1

注：上述耐水性、耐酸碱性和耐盐雾性均为将水性色浆加入水性丙烯酸烤漆清漆中涂料的性能。

研磨时间为将浆料研磨至细度≤5μm需要的时间。

耐光性测试：采用氙灯光源，功率6500W，按英国标准BSIOOB02曝晒，结果用蓝羊毛尺评价，采用8级制，8级为最好，1级为最差。

将实施例1制备的水性色浆进行相容性测试，具体过程为：按20％的色浆量加入到用各类乳液及树脂制成的涂料中，混合均匀后用200μm的湿膜器进行涂膜制板，用指研法进行测试，待干后指研区域无浮色或发花现象，指研区域与未研磨区域的色差值ΔE≤0.5视为合格，实验结果如表2所示。

表2

由上表可以看出，本发明提供的水性色浆在各种水性树脂或油性树脂，单组份或者双组份体系中均具有很好的相容性。

本发明其他含量范围内的各组分也能达到与各种涂料体系良好的相容效果。

综上所述，本发明制备的水性通用色浆流动性好，色差度小，色浆本身的稳定性高，与各种涂料体系相容性良好，与基础漆混合后漆膜具有优异的表面效果，不含VOC，安全环保，具有较高的实用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水性通用色浆，其特征在于，包括如下重量份数的原料组分：去离子水5-20份，丙烯酸改性聚氨酯树脂15-30份，甘油2-5份，分散剂5-10份，消泡剂0.1-0.5份，增稠剂0.3-0.5份，pH调节剂0.1-1份，小分子量润湿剂1-3份，防腐剂0.1-0.5份和颜料25-50份。

2.如权利要求1所述的水性通用色浆，其特征在于，所述分散剂为带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。

3.如权利要求1所述的水性通用色浆，其特征在于，所述消泡剂为非硅类消泡剂和聚硅氧烷消泡剂的混合物，其中，所述非硅类消泡剂和聚硅氧烷消泡剂的混合物的质量比为2-4:1。

4.如权利要求1所述的水性通用色浆，其特征在于，所述增稠剂为气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂的混合物，其中所述气相二氧化硅和聚氨酯增稠剂的质量比为1:1-3。

5.如权利要求1所述的水性通用色浆，其特征在于，所述pH调节剂为二甲基乙醇胺。

6.如权利要求1所述的水性通用色浆，其特征在于，所述小分子量润湿剂为CarbowetGA-210表面活性剂。

7.如权利要求1所述的水性通用色浆，其特征在于，所述防腐剂为异噻唑啉酮防腐剂。

8.一种水性通用色浆的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤a，按照权利要求1-7任一项所述水性通用色浆的设计配比称取各组分，在搅拌的条件下，依次加入称取的丙烯酸改性聚氨酯树脂、甘油、小分子量润湿剂、去离子水、分散剂、消泡剂和防腐剂，混合均匀，得第一混合物料；

步骤b，将称取的颜料和pH调节剂加入所述第一混合物料中，分散混匀，加入增稠剂，调节粘度为3000-4000mPa·S，得第二混合物料；

步骤c，将所述第二混合物料研磨至细度≤5μm，过滤，得水性通用色浆。