CN109735186B - 一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料及其制备方法，该涂料包括A组分和B组分，所述A组分包含以下百分比含量的组分：钛白粉15～20％，消泡剂0.1～0.2％，分散剂1～2％，10～20％；所述B组分包含以下百分比含量的组分：水性丙烯酸树脂A35～45％，水性丙烯酸树脂B10～15％，消泡剂0.2～0.5％，润湿剂0.2～0.5％，pH调节剂2～5％，流平剂0.1～0.5，去离子水5～20％。与现有技术相比，本发明漆膜外观优异，并具有高光泽、高丰满度、高耐候性、高耐化性以及具备抗菌效果等优点。

Description

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车内外饰塑件涂料或3C涂料技术领域，具体涉及一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料及其制备方法。

背景技术

如今，社会发展日新月异，科技水平也在更新迭代，工业的发展壮大的同时，环保问题也深入人心。涂料发展也逐渐从传统油性向水性转型。在我们身边经常接触的3C电子产品及汽车等所用涂层对环保的要求也是越来越看重；汽车内饰和3C产品这些直接接触我们皮肤的部位，抗菌功能也将很有必要。

目前，目前市售的一涂钢琴白涂料在追求廉价的结果上存在着易黄变、无抗菌性、耐化学品性能差、手汗污染腐蚀引起涂膜变色，气泡，脱落等不良状况，严重影响客户的体验感受和对产品的整体品质印象。

专利CN107523203A公开了一种双组份水性丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法。双组份水性丙烯酸聚氨酯涂料包括主剂和固化剂，主剂包括80-100份水性羟基丙烯酸分散体、1-3份消泡剂、1-3份分散剂、1-3份润湿剂、30-40份钛白粉、1-3份炭黑、4-5份去离子水、3-5份助溶剂、0.5-1份防爆泡剂和0.5-1份增稠剂；固化剂包括30-50份水性多异氰酸酯固化剂、5-10份PMA和5-10份DMM。但仍然存在膜外观观感较差，光泽暗淡，耐候性和耐化性等较低的不足。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料及其制备方法，该涂料具有良好附着力、高耐候性、高耐化性且又具备抗菌性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料，其特征在于，该涂料由A组分和B组分组成，其中，所述A组分和B组分分别包含以下质量百分比含量的组分：

进一步地，所述钛白粉的晶型为锐钛型。进一步优化地，所述钛白粉为自合成的二氧化锆包裹锐钛型二氧化钛钛白粉，其原料包括四氯化钛、无水乙醇、正硅酸乙酯、四氯化锆和二氯甲烷，采用非水解溶胶凝胶法制备而成。

所述钛白粉具体通过以下方法制备得到：

(1)将无水乙醇冷水浴，加入四氯化钛混合，形成TiCl₄乙醇溶液，再加入二氯甲烷，混合均匀，制得混合溶液A；

(2)将硅酸乙酯和无水乙醇混合均匀，得到溶液B；

(3)将四氯化锆混散于无水乙醇中，得到溶液C；

(4)分别将溶液B和溶液C，同时加到溶液A中，搅拌，得混合溶液D；

(5)将混合溶液D于100-120℃的烘箱中反应30-40h，得到湿凝胶；

(6)将湿凝胶烘干得到干凝胶，将其研磨成粉，之后高温煅烧一段时间，冷却，即得到二氧化锆包裹锐钛型二氧化钛钛白粉。

进一步地，所述水性丙烯酸树脂A中的羟基含量为3.0％-4.5％，高羟基含量可为涂膜提供高光泽及高丰满度的外观。

进一步地，所述润湿剂对塑件基材有着优良的润湿性能，为水性丙烯酸类润湿剂，所述流平剂水性体系里有着优良流平效果，为水性聚二甲基硅氧烷。

进一步地，所述分散剂在水性体系里对钛白颜料具有优良的分散效果，选自市售的Efka 4585(巴斯夫公司)或Efka 4550(巴斯夫公司)，所述水性丙烯酸树脂A选自市售的Bayhydrol A 2845XP(德国拜耳公司)或Bayhydrol A2695(德国拜耳公司)，所述水性丙烯酸树脂B对塑件具有优异附着力，为市售的Bayhydrol A 2427(德国拜耳公司)，所述润湿剂对塑件基材有着优良的润湿性能，为市售的BASF Hydropalat 140(巴斯夫公司)，所述消泡剂选自市售的BYK-028(德国毕克公司)或BASF FoamStar A38(巴斯夫公司)，所述流平剂选自市售的BYK-333(德国毕克公司)或TEGO Glide 410(德国迪高公司)，所述pH调节剂为二甲基乙醇胺。

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)按照各组分的百分比含量进行备料；

(2)按剂量依次将钛白粉、消泡剂、分散剂和去离子水投入研磨釜中，按照以上组份混合的总重量：研磨介质玻璃珠的重量＝1:0.8～1.2，上研磨机研磨；

(3)根据A组分研磨出量计算好B组份内各个物料所需加量，依次将水性丙烯酸树脂A、水性丙烯酸树脂B、消泡剂、润湿剂、PH调节剂、流平剂和去离子水加入至搅拌机进行搅拌，静置一段时间。

进一步地，步骤(2)中需将A组分研磨至细度≤5μm。

进一步地，步骤(3)中加入B组分时搅拌机的转速为300～600rpm，加入完毕之后继续搅拌的转速为1500～2000rpm，搅拌时间为15-20min。

本发明高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料使用时，与TDI型水性异氰酸酯固化剂Bayhydur XP 2655(德国拜耳公司市售)搭配，以NCO：OH＝1.2：1混合于主剂当中，涂膜在60-80℃下烘烤30-60min，得到高耐候性、高耐化性、具有抗菌性的单涂水性钢琴白涂层。

本发明选用的钛白粉是通过自合成的二氧化锆包裹锐钛型二氧化钛钛白粉。该自制钛白粉保持了锐钛型二氧化钛的光催化性能，以提供抗菌效果；并且由于有二氧化锆的包裹让锐钛型二氧化钛的晶型稳定性提高，以提供优异的耐候性。

本发明中水性丙烯酸树脂A与水性异氰酸酯固化剂的交联原理在于：在60-80℃烘烤下水性丙烯酸树脂中OH基团与水性异氰酸酯固化剂中NCO基团通过酯化反应而形成一种三维网络结构，从而使得涂膜固化。

本发明中选用的水性丙烯酸树脂B对多种塑件基材(如ABS、PC+ABS等)拥有良好的附着力，从而使得涂膜可以牢牢地附着在基材表面。

本发明中选用的水性丙烯酸树脂A拥有很高的OH含量，在与水性异氰酸酯固化剂交联反应后得到交联密度很高、很致密的网状高分子涂膜，从而使得涂膜拥有优异的耐化性、高光泽、高丰满度等性能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)耐候性优异。本发明中采用的钛白粉是自合成的二氧化锆包裹锐钛型二氧化钛钛白粉，二氧化锆的包裹让锐钛型二氧化钛的晶型稳定性提高，以提供优异的耐候性。

(2)高光泽、高丰满度及高耐化性。本发明中，由于基体树脂选用的是拥有很高的OH含量水性丙烯酸树脂，与固化剂交联而形成三维网络结构，因此得到的涂膜交联密度大，从而光泽高、丰满度高、耐化性优异。

(3)抗菌效果。本发明中采用的钛白粉是自合成的二氧化锆包裹锐钛型二氧化钛钛白粉，锐钛型二氧化钛拥有光催化作用，以达到抗菌效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。

本发明二氧化锆包裹锐钛型二氧化钛钛白粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)在通风橱中，量取无水乙醇放入干燥的广口瓶内，将其置于冷水浴中；

(2)用移液管移取四氯化钛缓慢的与乙醇混合，充分搅拌，即形成TiCl₄乙醇溶液；

(3)用量筒量取二氯甲烷，倒入TiCl₄乙醇溶液中，混合均匀，制得混合溶液A；

(4)用移液管移取硅酸乙酯和无水乙醇倒入烧杯中，放入搅拌子，在磁力搅拌器上搅拌30min，得到溶液B；

(5)称取四氯化锆粉末倒入烧杯中，加入无水乙醇，并添加少量LiF(或不加LiF)，加入搅拌子，在磁力搅拌器上加热搅拌至澄清，制备溶液C；

(6)用胶头滴管分别吸取溶液B和溶液C，同时逐滴滴加到溶液A中，并不停搅拌，得混合溶液D；

(7)将混合溶液D倒入内衬为聚四氟乙烯的压力溶弹中，并将溶弹置于110℃的烘箱中反应38h，得到湿凝胶；

(8)将湿凝胶在鼓风干燥箱中80℃进行烘干，烘干24个小时得到干凝胶，再将其在研钵中研磨成粉；

(9)将干燥后的凝胶粉置于箱式电阻炉中，在大于等于1000℃下进行煅烧，保温1个小时，随炉冷却，即得到二氧化锆包裹锐钛型二氧化钛钛白粉。

实施例1

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料，其制备包括以下步骤：

(1)组分称取：

(2)A组分制备：

按剂量依次将自制钛白粉、BASF FoamStar A38、Efka 4550、去离子水投入研磨釜中，按照以上混合总重量：研磨介质玻璃珠的重量＝1:0.8～1.2，后上研磨机研磨，研磨至细度≤5μm；

(3)B组分制备：

根据A组分研磨出量计算好B组份内各个物料所需加量，在300～600rpm的搅拌机转速下依次将Bayhydrol A 2845XP、Bayhydrol A 2427、BYK-028、BASF Hydropalat 140、二甲基乙醇胺、TEGO Glide 410和去离子水加入至容器中，之后在1500-2000rpm的转速下搅拌15-20min，静置一段时间便可以得到一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料。

将制备的高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料搭配Bayhydur XP 2655，以NCO：OH＝1.2：1和去离子水按照质量比3：1：1-2混合均匀，喷涂于ABS&PC+ABS基材上，在60-80℃下烘烤30-60min分钟。涂膜性能实测结果如表1所示：

表1涂膜性能实测结果

实施例2

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料，该其的制备包括以下步骤：

(1)组分称取：

(2)A组分制备：

按剂量依次将自制钛白粉、BASF FoamStar A38、Efka 4585、去离子水投入研磨釜中，按照以上混合总重量：研磨介质玻璃珠的重量＝1:0.8～1.2，加入玻璃珠后上研磨机研磨，研磨至细度≤5μm；

(3)B组分制备：

根据A组分研磨出量计算好B组份内各个物料所需加量，在300～600rpm的搅拌机转速下依次将Bayhydrol A 2695、Bayhydrol A 2427、BYK-028、BASF Hydropalat 140、二甲基乙醇胺、BYK-333和去离子水加入至容器中，之后在1500-2000rpm的转速下搅拌15-20min，静置一段时间便可以得到一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料。

将制备的高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料搭配Bayhydur XP 2655，以NCO：OH＝1.2：1和去离子水按照质量比3：1：1-2混合均匀，喷涂于ABS&PC+ABS基材上，在60-80℃下烘烤30-60min分钟。涂膜性能实测结果如表2所示：

表2涂膜性能实测结果

实施例3

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料，该其的制备包括以下步骤：

(1)组分称取：

(2)A组分制备：

按剂量依次将自制钛白粉、BASF FoamStar A38、Efka 4585、去离子水投入研磨釜中，1：1加入玻璃珠后上研磨机研磨，研磨至细度≤5μm；

(3)B组分制备：

根据A组分研磨出量计算好B组份内各个物料所需加量，在300～600rpm的搅拌机转速下依次将Bayhydrol A 2845XP、Bayhydrol A 2427、BYK-028、BASF Hydropalat 140、二甲基乙醇胺、TEGO Glide 410和去离子水加入至容器中，之后在1500-2000rpm的转速下搅拌15-20min，静置一段时间便可以得到一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料。

将制备的高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料搭配Bayhydur XP 2655，以NCO：OH＝1.2：1和去离子水按照质量比3：1：1-2混合均匀，喷涂于ABS&PC+ABS基材上，在60-80℃下烘烤30-60min分钟。涂膜性能实测结果如表3所示：

表3涂膜性能实测结果

实施例4

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料，具体配方如表4，步骤详见实施例1，其中，在60-80℃下烘烤30-60min分钟

实施例5

一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料，具体配方如表4，步骤详见实施例1，其中，在60-80℃下烘烤30-60min分钟。

表4实施例4-5具体配方

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料的制备方法，其特征在于：该涂料由A组分和B组分组成，其中，以原料占涂料总质量百分比计，所述A组分为：钛白粉 15-20%；消泡剂0.1-0.2%；分散剂 1-2%；去离子水 10-20%；所述B组分为：水性丙烯酸树脂A 35-45%；水性丙烯酸树脂B 10-15%；消泡剂 0.2-0.5%；润湿剂 0.2-0.5%；pH调节剂 2-5%；流平剂 0.1-0.5%；去离子水 5-20%；所述涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)按照各组分的百分比含量进行备料；

(2)按剂量依次将钛白粉、消泡剂、分散剂和去离子水投入研磨釜中，加入玻璃珠后上研磨机研磨得A组分；

(3)根据A组分研磨出量计算好B组份内各个物料所需加量，依次将水性丙烯酸树脂A、水性丙烯酸树脂B、消泡剂、润湿剂、pH调节剂、流平剂和去离子水加入至搅拌机进行搅拌，静置一段时间得到B组分；所述钛白粉为自合成的二氧化锆包裹锐钛型钛白粉；

所述钛白粉通过以下方法制备得到：

(1)将无水乙醇冷水浴，加入四氯化钛混合，形成TiCl₄乙醇溶液，再加入二氯甲烷，混合均匀，制得混合溶液A；

(2)将硅酸乙酯和无水乙醇混合均匀，得到溶液B；

(3)将四氯化锆混散于无水乙醇中，得到溶液C；

(4)分别将溶液B和溶液C，同时加到溶液A中，搅拌，得混合溶液D；

(5)将混合溶液D于100-120℃的烘箱中反应30-40h，得到湿凝胶；

(6)将湿凝胶烘干得到干凝胶，将其研磨成粉，之后高温煅烧一段时间，冷却，得到二氧化锆包裹锐钛型钛白粉；

所述水性丙烯酸树脂A选自Bayhydrol A 2845XP或Bayhydrol A 2695，所述水性丙烯酸树脂B为Bayhydrol A 2427。

2.根据权利要求1所述的一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料的制备方法，其特征在于：所述水性丙烯酸树脂A中的羟基含量为3.0％-4.5％。

3.根据权利要求1所述的一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料的制备方法，其特征在于：所述润湿剂为水性丙烯酸类润湿剂，所述流平剂为水性聚二甲基硅氧烷。

4.根据权利要求1所述的一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料的制备方法，其特征在于：所述润湿剂采用BASF Hydropalat 140，所述流平剂采用BYK-333或TEGO Glide 410。

5.根据权利要求1所述的一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料的制备方法，其特征在于：所述分散剂选自Efka 4585或Efka 4550，所述B组分中消泡剂选自BYK-028，A组分中消泡剂选自BASF FoamStar A38，所述pH调节剂为二甲基乙醇胺。

6.根据权利要求1所述的一种高耐候抗菌单涂水性钢琴白涂料的制备方法，其特征在于，所述涂料的制备方法(2)中需将A组分研磨至细度≤5μm。