CN109762432A - 一种水性预涂卷材涂料背面漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料制备技术领域，特别涉及一种预涂卷材涂料及其制备方法。本发明所设计的一种水性预涂卷材涂料背面漆，首先采用环氧树脂和磷酸酯化生成环氧磷酸酯，再与丙烯酸单体进行接枝共聚反应，得到性能优异的水性环氧磷酸丙烯酸杂化体；制漆时，配合使用水溶性的高甲醚化氨基树脂和高亚氨基树脂及封闭型酸催化剂，使漆膜具有良好的T弯，并具有较好的干燥、硬度、附着力、耐MEK擦拭等性能；加入特种助剂降低水性涂料的表面张力，使其达到涂布均匀的要求；添加磷酸锌、三聚磷酸铝等颜填料形成钝化、配位保护膜，使漆膜具有较好的耐腐蚀性能；能够替代溶剂型卷材涂料背面漆，使用时有效降低挥发性有机物的排放。
Description
技术领域
本发明涉及涂料制备技术领域，特别涉及一种预涂卷材涂料及其制备方法。
背景技术
预涂卷材涂料用于涂覆钢板、铝板等金属薄板表面，制成预涂卷材而使用的一种专用涂料，为涂料行业的重要领域。预涂卷材涂料不论是溶剂型或是水性的类别，根据应用特点，包括底漆、背面漆和面漆，这三种不同类别的涂料，涂覆在金属薄板上发挥着不同的功能，保证预涂卷材板的不同要求。常用的预涂卷材背面漆主要有丙烯酸背面漆、环氧背面漆、聚酯背面漆和聚酯改性环氧背面漆；由于性能和成本方面的因素，其生产工艺仍以溶剂型为主，使用时产生较多的挥发性有机物，危害环境，影响操作人员身体。同时，在实践中发现卷材背面漆要求漆膜薄，且具有良好的抗划伤性、抗黏连性、加工性好以及较好的耐MEK擦拭和耐盐雾性能，大多数的水性树脂无法满足上述性能要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种漆膜薄，且具有良好的抗划伤性、抗黏连性、加工性好以及较好的耐MEK擦拭和耐盐雾性能的水性预涂卷材涂料背面漆。
为了达到上述目的，本发明所设计的一种水性预涂卷材涂料背面漆，由下列组分按重量份数比组成：
水性环氧磷酸丙烯酸杂化体30-70份
成膜助溶剂3-8份
颜料3-30份
填料0-20份
分散剂0.3-1份
润湿剂0.2-1份
氨基树脂5-15份
催化剂0.2-1.5份
流平剂0.2-1份
消泡剂0.1-1份
去离子水15-40份
所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体，通过如下方法制备得到：在装有搅拌装置、回流冷凝装置、滴加装置和控温装置的反应器中，加入(15-30)份环氧树脂和(10-20)份乙二醇丁醚，升温到130-140℃加热溶解后，保温0.5h，降温至100-110℃，滴加(1-8)份乙二醇丁醚和磷酸的混合液，其中乙二醇丁醚和磷酸的重量比为5:1，保温2h后，滴加(15-40)份丙烯酸单体和(0.2-3)份引发剂，2h滴完，反应1h，降温至80℃以下用(0.5-3)份二甲基乙醇胺中和后，加(30-50)份水，出料；所述份数为重量份数。
作为优选，所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体中环氧树脂为分子量为400-30000的双酚A环氧树脂。
作为优选，所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体中丙烯酸单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或几种。
作为优选，所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体中引发剂为叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯中的一种或几种。
作为优选，所述成膜助溶剂为异丙醇、异丁醇、正丁醇、丙二醇甲醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
作为优选，所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、碳黑、中铬黄、DPP红、23#紫、19#紫、氧化铁系列中的一种或几种。
作为优选，所述填料为沉淀硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝中的一种或几种。
作为优选，所述分散剂为迪高公司的tego760w分散剂、tego750w分散剂和BYK公司的BYK190分散剂中的一种或两种。
作为优选，所述润湿剂为BYK346。
作为优选，所述氨基树脂为甲醇高度醚化的三聚氰胺甲醛树脂、高亚氨基高甲醚化氨基树脂中的一种或两种。
作为优选，所述催化剂为封闭型的对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基二萘磺酸中的一种或几种。
作为优选，所述流平剂为氟改性丙烯酸酯溶液。
作为优选，所述消泡剂为聚丙烯酸酯破泡溶液、有机硅聚合物破泡溶液中的一种。
本发明所设计的一种水性预涂卷材涂料背面漆，通过如下方法制备得到：
1、将水性环氧磷酸丙烯酸杂化体与分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助溶剂加入混合釜中，搅拌混合，再加入颜料、填料，加入适量去离子水，高速搅拌；
2、在砂磨机中砂磨，同时冷却，控制物料温度15-50℃，砂磨至细度≤20μm；
3、将步骤2制得的物料抽入调漆釜内，再加入氨基树脂、催化剂、润湿剂及剩余的去离子水，搅拌均匀。
本发明首先采用环氧树脂和磷酸酯化生成环氧磷酸酯，再与丙烯酸单体进行接枝共聚反应，得到性能优异的水性环氧磷酸丙烯酸杂化体。制漆时，配合使用水溶性的高甲醚化氨基树脂和高亚氨基树脂及封闭型酸催化剂，使漆膜具有良好的T弯，并具有较好的干燥、硬度、附着力、耐MEK擦拭等性能；加入特种助剂降低水性涂料的表面张力，使得水性涂料能在钢带、铝带表面均匀润湿和展开，使其达到涂布均匀的要求；添加磷酸锌、三聚磷酸铝等颜填料形成钝化、配位保护膜，使漆膜具有较好的耐腐蚀性能。
本发明通过加入一种环氧磷酸丙烯酸杂化体，并通过设计适当的基料氨基比、颜基比等参数，制备得到的水性预涂卷材涂料背面漆具有良好的硬度，柔韧性，附着力，该背面漆能够在204-232℃下快速固化(≥20s)，铅笔硬度达到3H，T弯达到2T，耐MEK擦拭≥100次，具有良好的防腐蚀性、抗划伤性和加工性，与泡沫板复合性能好；能够替代溶剂型卷材涂料背面漆，使用时有效降低挥发性有机物的排放，减少环境污染和对操作人员的身体伤害。
具体实施方式
实施例1：制备水性环氧磷酸丙烯酸杂化体A：
在装有搅拌装置、回流冷凝装置、滴加装置和控温装置的反应器中，加入160公斤E12环氧树脂和150公斤乙二醇丁醚，升温到130-140℃加热溶解后，保温0.5h，降温至100-110℃，滴加25公斤乙二醇丁醚和磷酸的混合液，其中乙二醇丁醚和磷酸的重量比为5:1，保温2h后，滴加60公斤甲基丙烯酸甲酯、80公斤苯乙烯、30公斤丙烯酸-2-羟基丙酯、50公斤丙烯酸丁酯、30公斤甲基丙烯酸和10公斤过氧化二叔丁基，2h滴完，反应1h，降温至80℃以下用12公斤二甲基乙醇胺中和后，加400公斤水，出料。
测得该水性环氧磷酸丙烯酸杂化体的粘度为95KU，pH值为8.3，固体份为42.3％(重量)。
实施例2：制备水性环氧磷酸丙烯酸杂化体B：
在装有搅拌装置、回流冷凝装置、滴加装置和控温装置的反应器中，加入180公斤E44环氧树脂和150公斤乙二醇丁醚，升温到130-140℃加热溶解后，保温0.5h，降温至100-110℃，滴加60公斤乙二醇丁醚和磷酸的混合液，其中乙二醇丁醚和磷酸的重量比为5:1，保温2h后，滴加50公斤甲基丙烯酸甲酯、100公斤苯乙烯、50公斤丙烯酸-2-羟基丙酯、20公斤丙烯酸丁酯、30公斤甲基丙烯酸和10公斤过氧化二叔丁基，2h滴完，反应1h，降温至80℃以下用12公斤二甲基乙醇胺中和后，加400公斤水，出料。
测得该水性环氧磷酸丙烯酸杂化体的粘度为86KU，pH值为8.6，固体份为43.8％(重量)。
实施例3：制备水性预涂卷材涂料背面漆C
将600公斤水性环氧磷酸丙烯酸杂化体A与5公斤分散剂、5公斤流平剂、2公斤消泡剂、30公斤乙二醇丁醚加入混合釜中，搅拌混合，高速分散，再加入200公斤钛白粉、30公斤沉淀硫酸钡，加入适量去离子水，高速分散后；再进砂磨机中砂磨，同时冷却，控制物料温度15-50℃，砂磨至细度≤20μm；再加入120公斤氨基树脂、10公斤催化剂、2公斤润湿剂及剩余的去离子水调整粘度。
实施例4：制备水性预涂卷材涂料背面漆D
将600公斤水性环氧磷酸丙烯酸杂化体B与5公斤分散剂、5公斤流平剂、2公斤消泡剂、30公斤乙二醇丁醚加入混合釜中，搅拌混合，高速分散，再加入200公斤钛白粉、30公斤沉淀硫酸钡，加入适量去离子水，高速分散后；再进砂磨机中砂磨，同时冷却，控制物料温度15-50℃，砂磨至细度≤20μm；再加入120公斤氨基树脂、10公斤催化剂、2公斤润湿剂及剩余的去离子水调整粘度。
实施例5：制备水性预涂卷材涂料背面漆E
将600公斤水性环氧磷酸丙烯酸杂化体A与5公斤分散剂、5公斤流平剂、2公斤消泡剂、30公斤乙二醇丁醚加入混合釜中，搅拌混合，高速分散，再加入100公斤钛白粉、35公斤酞菁蓝、30公斤沉淀硫酸钡，加入适量去离子水，高速分散后；再进砂磨机中砂磨，同时冷却，控制物料温度15-50℃，砂磨至细度≤20μm；再加入120公斤氨基树脂、10公斤催化剂、2公斤润湿剂及剩余的去离子水调整粘度。
实施例6：制备水性预涂卷材涂料背面漆F
将600公斤水性环氧磷酸丙烯酸杂化体B与5公斤分散剂、5公斤流平剂、2公斤消泡剂、30公斤乙二醇丁醚加入混合釜中，搅拌混合，高速分散，再加入200公斤钛白粉、30公斤沉淀硫酸钡，加入适量去离子水，高速分散后；再进砂磨机中砂磨，同时冷却，控制物料温度15-50℃，砂磨至细度≤20μm；再加入150公斤氨基树脂、15公斤催化剂、2公斤润湿剂及剩余的去离子水调整粘度。
将上述实施例3～6所得的水性预涂卷材涂料背面漆C-F进行性能测试，结果如下：
Claims (10)
1.一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：由下列组分按重量份数比组成：
水性环氧磷酸丙烯酸杂化体30-70份
成膜助溶剂3-8份
颜料3-30份
填料0-20份
分散剂0.3-1份
润湿剂0.2-1份
氨基树脂5-15份
催化剂0.2-1.5份
流平剂0.2-1份
消泡剂0.1-1份
去离子水15-40份
所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体，通过如下方法制备得到：在装有搅拌装置、回流冷凝装置、滴加装置和控温装置的反应器中，加入(15-30)份环氧树脂和(10-20)份乙二醇丁醚，升温到130-140℃加热溶解后，保温0.5h，降温至100-110℃，滴加(1-8)份乙二醇丁醚和磷酸的混合液，其中乙二醇丁醚和磷酸的重量比为5:1，保温2h后，滴加(15-40)份丙烯酸单体和(0.2-3)份引发剂，2h滴完，反应1h，降温至80℃以下用(0.5-3)份二甲基乙醇胺中和后，加(30-50)份水，出料；所述份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体中环氧树脂为分子量为400-30000的双酚A环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体中丙烯酸单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述水性环氧磷酸丙烯酸杂化体中引发剂为叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述成膜助溶剂为异丙醇、异丁醇、正丁醇、丙二醇甲醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、碳黑、中铬黄、DPP红、23#紫、19#紫、氧化铁系列中的一种或几种；所述填料为沉淀硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述分散剂为迪高公司的tego760w分散剂、tego750w分散剂和BYK公司的BYK190分散剂中的一种或两种；所述润湿剂为BYK346；所述流平剂为氟改性丙烯酸酯溶液；所述消泡剂为聚丙烯酸酯破泡溶液、有机硅聚合物破泡溶液中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述氨基树脂为甲醇高度醚化的三聚氰胺甲醛树脂、高亚氨基高甲醚化氨基树脂中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的一种水性预涂卷材涂料背面漆，其特征在于：所述催化剂为封闭型的对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基二萘磺酸中的一种或几种。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述水性预涂卷材涂料背面漆的制备方法，其特征在于：(1)将水性环氧磷酸丙烯酸杂化体与分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助溶剂加入混合釜中，搅拌混合，再加入颜料、填料，加入适量去离子水，高速搅拌；(2)在砂磨机中砂磨，同时冷却，控制物料温度15-50℃，砂磨至细度≤20μm；(3)将步骤2制得的物料抽入调漆釜内，再加入氨基树脂、催化剂、润湿剂及剩余的去离子水，搅拌均匀。
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