CN109679465A - 水性涂料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种水性涂料，以所述水性涂料的重量百分比为100％计，包括：水性聚酯树脂15％‑35％，水性环氧改性聚酯树脂10％‑30％，水性氨基树脂5％‑15％，水性色浆10％‑30％，附着力促进剂1％‑3％，流平剂0.2％‑0.5％，消泡剂0.1％‑0.5％，中和剂1％‑3％，去离子水20％‑35％，水性封闭型异氰酸酯1‑3％。本发明提供的水性涂料具有优异的耐水洗性能，光泽度高，漆膜柔韧性好，硬度高，且挥发性有机化合物(VOC)含量低，符合绿色、环保理念。

Description

水性涂料及其使用方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种水性涂料及其使用方法。

背景技术

金属制品的防腐蚀能力和耐候性一直是影响其使用寿命的主要因素之一。一般通过对其金属表面进行喷涂处理，可以增强其防腐性能，从而增加其使用年限。目前，金属制品表面使用的涂料多为油性溶剂型涂料，油性溶剂型涂料的载体为挥发性有机溶剂，在成膜过程及后续的使用过程中，油性涂料中有机溶剂会不断向大气挥发有机化合物。这些挥发性有机化合物不断释放到空气中，不但对环境造成污染，而且对人体健康产生一定的危害。

水性涂料作为一种低挥发性有机化合物(VOC)含量的涂料受到越来越广泛的应用。但是，目前水性涂料的耐水洗性能、光泽度、漆膜柔韧性等方面还有待提高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种水性涂料，旨在解决现有水性涂料耐水洗性能、光泽度、漆膜柔韧性、硬度等方面欠佳的技术问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种水性涂料使用方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水性涂料，以所述水性涂料的重量百分比为100％计，包括：

优选地，所述水性聚酯树脂由多元醇和多元酸缩聚得到。

优选地，所述水性环氧改性聚酯树脂为采用7％～9％的环氧树脂对水性聚酯树脂进行改性获得。

优选地，所述水性氨基树脂为六甲氧基甲基三聚氰胺树脂。

优选地，所述附着力促进剂为芳基或烷基磷酸酯类。

优选地，所述流平剂为硅氧烷类，聚酯或烷基乙烯醚共聚物。

优选地，所述消泡剂为矿物油类、有机硅类或聚醚类中的至少一种；和/或，

所述的中和剂为二甲基乙醇胺。

一种水性涂料的使用方法，包括以下步骤：

获取水性涂料，用去离子水将所述水性涂料开稀，获得开稀后的水性涂料；

获取待涂装的工件，对所述待涂装的工件进行预处理，获得预处理后的工件；

将所述开稀后的水性涂料涂覆于所述预处理后的工件的表面，干燥，干膜厚度为20～30微米，获得涂装完成的工件。

优选地，所述用去离子水将所述水性涂料开稀的方法为：用去离子水将所述水性涂料开稀至粘度为岩田2#杯40～50秒，25℃。

优选地，所述对所述待涂装的工件进行预处理具体为：对所述待涂装的工件进行除油、除尘处理；和/或，

所述干燥的方法包括但不限于：烘箱或者高温隧道干燥，干燥温度为150～170℃，干燥时间为30～40分钟；和/或，

所述涂覆的方式包括：喷涂、刮涂、刷涂、滚涂。

本发明提供的水性涂料，由于包含有水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂、水性氨基树脂、水性封闭型异氰酸酯等组分，其中，水性聚酯树脂链上含有的反应基团，其与水性氨基树脂和水性封闭型异氰酸酯均有较好的协同作用，能有效提高涂料的冲压成形、耐水洗等性能。封闭性异氰酸酯常温下可与水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂和水性氨基树脂长期稳定共存，热处理时解封闭释放出异氰酸酯(-NCO)基团与水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂和水性氨基树脂水性树脂分子链上羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联结构，进一步提高交联密度同时漆膜柔韧性保持平衡，可显著提高水性涂料的耐水洗性能、光泽度、硬度和漆膜柔韧性等性能。通过水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂、水性氨基树脂、水性封闭型异氰酸酯等组分之间的协同交联作用，使本发明提供的水性涂料具有优异的耐水洗性能，光泽度高，漆膜柔韧性好，硬度高，且挥发性有机化合物(VOC)含量低，符合绿色、环保理念。

本发明提供的水性涂料的使用方法，将涂料用水开稀后便可在预处理的工件表面进行涂覆，干燥后，便可获得涂装完成的工件，使用方法简单方便，便于施工和工业化应用。由于本发明提供的水性涂料，VOC含量低，降低大气中有机溶剂的排放，减轻大气污染，使用安全，环保，施工性好。同时，本发明提供的水性涂料具有不易燃的防火性，有效减少火灾发生，生产、储存、运输更安全，也有利于该水性涂料的使用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的水性涂料的使用方法步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供了一种水性涂料，以所述水性涂料的重量百分比为100％计，包括：

本发明提供的水性涂料，由于包含有水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂、水性氨基树脂、水性封闭型异氰酸酯等组分，其中，水性聚酯树脂链上含有的反应基团，其与水性氨基树脂和水性封闭型异氰酸酯均有较好的协同作用，能有效提高涂料的冲压成形、耐水洗等性能。封闭性异氰酸酯常温下可与水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂和水性氨基树脂长期稳定共存，热处理时解封闭释放出异氰酸酯(-NCO)基团与水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂和水性氨基树脂水性树脂分子链上羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联结构，进一步提高交联密度同时漆膜柔韧性保持平衡，可显著提高水性涂料的耐水洗性能、光泽度、硬度和漆膜柔韧性等性能。通过水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂、水性氨基树脂、水性封闭型异氰酸酯等组分之间的协同交联作用，使本发明提供的水性涂料具有优异的耐水洗性能，光泽度高，漆膜柔韧性好，硬度高，且挥发性有机化合物(VOC)含量低，符合绿色、环保理念。

具体地，本发明实施例提供的水性涂料可广泛应用于各种金属制品的表面处理工艺。优选地，由于本发明实施例提供的水性涂料，具有较好的耐水洗、硬度、丰满光泽亮度、柔韧性以及低VOC含量等特性，因此，本发明实施例提供的水性涂料适于轻工产品的装饰性面漆，如：适用于服装金属纽扣等五金配件的表面处理。

作为优选实施例，所述水性聚酯树脂由多元醇和多元酸缩聚得到。其中，所述多元酸选自：间苯二甲酸、领苯二甲酸酐、对苯二甲酸、己二酸、四氢苯酐、葵二酸、偏苯三酸酐、壬二酸中的一种或几种；所述多元醇选自：乙二醇、新戊二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、丙三醇中的一种或几种。本发明实施例中水性聚酯树脂是在使用中以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚酯体系，配合水性涂料中的水性氨基树脂和水性封闭型异氰酸酯，形成多组分的水性聚酯，能有效提高水性涂料的附着力，耐水洗性，施工抗流挂性，深冲加工性等性能。

作为优选实施例，所述水性环氧改性聚酯树脂为采用7％～9％的环氧树脂对水性聚酯树脂进行改性获得。环氧树脂具有出色的粘接能力，还具备高模量、高强度和热稳定性好等特点。采用环氧树脂对水性聚酯树脂进行改性，通过机械共混法或共聚法使水性聚酯树脂自乳化形成环氧树脂改性的水性聚酯树脂，达到了对水性聚酯树脂结构的交联改性，提高水性涂料的附着力，耐盐雾性，耐化性等特性。进一步优选地，通过共聚法使水性聚酯树脂自乳化形成环氧树脂改性的水性聚酯树脂，达到了对水性聚酯树脂结构的交联改性，提高水性涂料的附着力，耐盐雾性，耐化性等特性。随着环氧树脂含量的增加，其水性环氧改性聚酯树脂的粘度、涂膜硬度、耐水性提高，但过高的粘度，涂膜硬度对工业生产不利，采用7％～9％的环氧树脂对水性聚酯树脂进行改性获得的水性环氧改性聚酯树脂，最适用于本发明实施例水性涂料，从而提高水性涂料的附着力，耐盐雾性，耐化性等特性。

作为优选实施例，所述水性氨基树脂为六甲氧基甲基三聚氰胺树脂。本发明实施例提供的水性氨基树脂，可以提供水性涂料的耐水性，反应活性和交联密度。水性氨基树脂可改善水性聚酯树脂、水性环氧改性树脂、水性封闭型异氰酸酯之间的交联剂效果，使水性涂料具有优良的光泽、保色性、硬度、耐药品性、耐水等特性。六甲氧基甲基三聚氰胺树脂黏度低，交联度高，与水性聚酯树脂、水性环氧改性树脂、水性封闭型异氰酸酯都有良好的混溶性，有效提高水性涂料的耐水性、反应活性和交联密度。

作为优选实施例，所述水性封闭型异氰酸酯可以是多异氰酸根用甲乙酮肟封端，形成的封闭型异氰酸酯。本发明实施例提供的水性封闭型异氰酸酯可与水性涂料中的水性树脂(水性氨基树脂、水性聚酯树脂、水性环氧改性树脂等)长期稳定共存，热处理时解封闭释放出异氰酸酯(-NCO)基团与水性树脂分子链上羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联结构，可显著提高水性树脂的耐水性和耐化性等性能。

作为优选实施例，所述附着力促进剂为芳基或烷基磷酸酯类。对于被涂覆的金属表面来说，附着力促进剂尤为重要。因为金属不稳定，通常涂料的涂层内部有含有微孔，这些微孔能够渗透氧气、水分子如水及离子类物质会加速其氧化过程。如果涂层能够与金属表面黏结良好，这样有渗透而引起的腐蚀就可以避免。芳基或烷基磷酸酯类附着力促进剂是一种新型密着促进剂，具有较宽的溶解性，可改进涂料体系的附着力，明显提高涂料与各种基材的结合力，提高涂料的抗潮湿性能、抗盐雾性能与耐热性能。并且，芳基或烷基磷酸酯类附着力促进剂在水性涂料体系中比较稳定。

作为优选实施例，所述流平剂为硅氧烷类、聚酯或烷基乙烯醚共聚物。流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，能有效降低涂料表面张力，提高其流平性和均匀性，改善涂料的渗透性，减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。硅氧烷类，聚酯或烷基乙烯醚共聚物，具备良好的表面状态控制能力，能有效的改善本发明水性涂料的相容性、降低表面张力，控制表面流动的能力，同时，具有增滑性、抗缩孔、抗粘连的效果。

作为优选实施例，所述消泡剂为矿物油类、有机硅类或聚醚类中的至少一种。消泡剂是抑制和消除泡沫，有机硅类消泡剂一般包括聚二甲基硅氧烷等，在常温下具有消泡速度很快、抑泡较好。聚醚类消泡剂包括聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚等。聚醚类消泡剂具有抑泡时间长、效果好、消泡速度快、热稳定性好等特点。本发明实施例提供的消泡剂能有效改善水性涂料的稳定性。

作为优选实施例，所述中和剂为二甲基乙醇胺。中和剂在涂料中能使水性树脂形成高分子树脂盐而溶于水的物质，对涂料中树脂的水溶性、涂料的贮存稳定性、粘度、固化速度，以及漆膜的泛黄性改善作用。二甲基乙醇胺是一种高效的胺中和剂，呈液态，有一定的吸湿性、温和的碱度与良好的水溶性，具有调整、稳定及辅助溶剂等效能。能有效提高水性涂料的增溶性、增强稳定性，使涂料的水溶性好、涂膜不泛黄、干燥较快。

作为优选实施例，所述水性色浆为水性无树脂型色浆。水性色浆是环保型色浆，具有广泛的相容性，可应用于各种环保产品的生产，。本发明实施例采用的水性色浆具有颜色鲜艳，热稳定性好，高遮盖力和耐迁移性，与水性涂料其他组分具有良好的相容性。

在一些实施例中，所述的消泡剂为矿物油类、有机硅类、聚醚类中的至少一种；所述中和剂为二甲基乙醇胺。

相应地，本发明实施例提供了一种水性涂料的使用方法，包括以下步骤：

S10.获取水性涂料，用去离子水将所述水性涂料开稀，获得开稀后的水性涂料；

S20.获取待涂装的工件，对所述待涂装的工件进行预处理，获得预处理后的工件；

S30.将所述开稀后的水性涂料涂覆于所述预处理后的工件的表面，干燥，干膜厚度为20～30微米，获得涂装完成的工件。

本发明实施例提供的水性涂料的使用方法，将涂料用水开稀后便可在预处理的工件表面进行涂覆，干燥后，便可获得涂装完成的工件，使用方法简单方便，便于施工和工业化应用。由于本发明实施例提供的水性涂料，VOC含量低，降低大气中有机溶剂的排放，减轻大气污染，使用安全，环保，施工性好。同时，本发明提供的水性涂料具有不易燃的防火性，有效减少火灾发生，生产、储存、运输更安全，也有利于该水性涂料的使用。

具体地，上述步骤S10中，获取水性涂料，用去离子水将所述水性涂料开稀，获得开稀后的水性涂料。所述用去离子水将所述水性涂料开稀的方法为：用去离子水将所述水性涂料开稀至粘度为岩田2#杯40～50秒，25℃。当粘度低于该粘度时，涂料会出现不利于防流挂，影响涂层厚度；当粘度高于该粘度时，不利于涂料的涂覆施工，漆膜表面易出现褶皱、麻点、橘皮等问题。

具体地，上述步骤S20中，获取待涂装的工件，对所述待涂装的工件进行预处理，获得预处理后的工件。所述对所述待涂装的工件进行预处理具体为：对所述待涂装的工件进行除油、除尘处理。所述除油、除尘处理可以是通过清洗等方式实现。本发明实施例对具体除油除尘的方式不做具体限定，只要能实现除尘除油的效果即可。

具体地，上述步骤S30中，将所述开稀后的水性涂料涂覆于所述预处理后的工件的表面，干燥，干膜厚度为20～30微米，获得涂装完成的工件。其中，干膜厚度20-30微米，当膜厚低于20微米时，耐水洗性能较差，盐雾较差；当膜厚高于30微米时，工件表面字母被填满，字体不清晰，同时增加成本。在一些实施例中，漆膜湿膜厚度70-90微米时，干燥后，干膜厚度20-30微米。

作为优选实施例，所述干燥的方法包括但不限于：烘箱或者高温隧道干燥，干燥温度为150～170℃，干燥时间为30～40分钟。对涂覆完成的工件进行干燥的作用，一方面是通过干燥高温加速水性聚酯树脂、水性环氧改性聚酯树脂、水性氨基树脂、水性封闭型异氰酸酯等水性涂料中各组分的交联反应；另一方面是干燥湿膜形成具有耐水洗、硬度、丰满光泽亮度、柔韧性的干膜。当干燥温度低于160℃，时间低于30分钟时，漆膜交联反应不完全，耐水洗差，漆膜干燥不充分；当干燥温度高于160℃，时间大于40分钟时，影响漆膜的重涂性和柔韧性。

作为优选实施例，所述涂覆的方式包括：喷涂、刮涂、刷涂、滚涂。本发明实施例制备的水性涂料使用条件宽泛，适用于喷涂、刮涂、刷涂、滚涂等各种涂覆工艺。

在一些实施例中，对所述待涂装的工件进行预处理具体为：对所述待涂装的工件进行除油、除尘处理；所述干燥的方法包括但不限于：烘箱或者高温隧道干燥，干燥温度为150～170℃，干燥时间为30～40分钟；所述涂覆的方式选自：喷涂、刮涂、刷涂、滚涂中至少一种。

以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

本实施例提供一种水性涂料，包括：水性聚酯树脂20％、水性环氧改性聚酯20％、中和剂2％、水性氨基树脂10％、附着力促进剂2％、流平剂0.3％、消泡剂0.2％、水性色浆15％、水性封闭型异氰酸酯2％、去离子水28.5％。

实施例2

本实施例提供一种水性涂料，包括：水性聚酯树脂30％、水性环氧改性聚酯10％、中和剂2％、水性氨基树脂10％、附着力促进剂2％、流平剂0.3％、消泡剂0.2％、水性色浆15％、水性封闭型异氰酸酯2％、去离子水28.5％。

实施例3

本实施例提供一种水性涂料，包括：水性聚酯树脂15％、水性环氧改性聚酯25％、中和剂2％、水性氨基树脂10％、附着力促进剂2％、流平剂0.3％、消泡剂0.2％、水性色浆15％、水性封闭型异氰酸酯2％、去离子水28.5％。

对比例

对比例采用中华制漆(深圳)有限公司的8300类油性涂料。

性能测试

对本发明实施例1、2和3制备的水性涂料，进行光泽度、硬度、附着力、耐冲击、耐酒精、耐MEK、耐盐雾、VOC、耐水性等性能方面的测试，具体结果如下表1所示：

表1

其中，AATCC为美国纺织化学师与印染师协会。

通过以上性能测试对比可见，本发明实施例制备的水性涂料VOC含量低，降低大气中有机溶剂的排放，减轻大气污染，使用安全，环保，施工性好，涂层具有优异的耐水洗性能，光泽度高，漆膜柔韧性好，硬度高优点。并且，本发明实施例制备的水性涂料与溶剂型油性涂料的易燃性相反，水性涂料不易燃的防火性，有效减少火灾发生，生产、储存、运输更安全。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性涂料，其特征在于，以所述水性涂料的重量百分比为100％计，括：

2.如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述水性聚酯树脂由多元醇和多元酸缩聚得到。

3.如权利要求2所述的水性涂料，其特征在于，所述水性环氧改性聚酯树脂为采用质量百分含量为7％～9％的环氧树脂对水性聚酯树脂进行改性获得。

4.如权利要求1～3任一项所述的水性涂料，其特征在于，所述水性氨基树脂为六甲氧基甲基三聚氰胺树脂。

5.如权利要求1～3任一项所述的水性涂料，其特征在于，所述附着力促进剂为芳基或烷基磷酸酯类。

6.如权利要求1～3任一项所述的水性涂料，其特征在于，所述流平剂为硅氧烷类、聚酯类或烷基乙烯醚共聚物。

7.如权利要求1～3任一项所述的水性涂料，其特征在于，所述消泡剂为矿物油类、有机硅类、聚醚类中的至少一种；和/或，

所述中和剂为二甲基乙醇胺。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的水性涂料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取水性涂料，用去离子水将所述水性涂料开稀，获得开稀后的水性涂料；

获取待涂装的工件，对所述待涂装的工件进行预处理，获得预处理后的工件；

将所述开稀后的水性涂料涂覆于所述预处理后的工件的表面，干燥，干膜厚度为20～30微米，获得涂装完成的工件。

9.如权利要求8所述的水性涂料的使用方法，其特征在于，所述用去离子水将所述水性涂料开稀的方法为：用去离子水将所述水性涂料开稀至粘度为岩田2#杯40～50秒，25℃。

10.如权利要求8或9所述的水性涂料的使用方法，其特征在于，所述对所述待涂装的工件进行预处理具体为：对所述待涂装的工件进行除油、除尘处理；和/或，

所述干燥的方法包括但不限于：烘箱或者高温隧道干燥，干燥温度为150～170℃，干燥时间为30～40分钟；和/或，

所述涂覆的方式选自：喷涂、刮涂、刷涂、滚涂中至少一种。