CN110105856A - 水性羟基丙烯酸树脂和3c涂料的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了水性羟基丙烯酸树脂和3C涂料的制备方法及其应用，所述水性羟基丙烯酸树脂，包括原料A剂、原料B剂、原料C剂、原料D剂、原料E剂、原料F剂、原料G剂、原料H剂、原料I剂和原料J剂；所述3C涂料包括所述水性羟基丙烯酸树脂和主剂组份和固化剂组份；本发明解决了现实市场中的水性羟基丙烯酸树脂普遍干燥速度不够快，珠光粉、铝银浆、变色龙等片状颜料排布性差，很容易发花和流挂，严重影响金属颜料的金属感呈现，且水性双组份涂料普遍硬度不高、耐水性差、耐磨耐刮伤性差、耐化学药品性差等严重影响使用寿命和应用效果的问题；且本发明材料来源广，操作简单，制造成本低，有利于广泛应用推广。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其是水性羟基丙烯酸树脂和3C涂料的 制备方法及其应用。
背景技术
随着社会的发展，人们生活质量不断的提高，对家电、电子产品、 汽车内饰、高档家具等产品性能的要求也越来越高了，主要表现在对 这些产品的外观、硬度、耐刮伤、银粉排布、纸带耐磨(RCA)、耐 酸性、耐碱性等有较高要求。
在现实市场中，水性双组份涂料用水性羟基丙烯酸树脂普遍干燥 速度不够快，珠光粉、铝银浆、变色龙等片状颜料排布性差，很容易 发花和流挂，严重影响金属颜料的金属感呈现；且水性双组份涂料普 遍硬度不高、耐水性差、耐磨耐刮伤性差、耐化学药品性差等严重影 响使用寿命和应用效果，因此多数产品不能满足高档市场的性能要 求。
发明内容
针对上述现实市场中的水性羟基丙烯酸树脂普遍干燥速度不够 快，珠光粉、铝银浆、变色龙等片状颜料排布性差，很容易发花和流 挂，严重影响金属颜料的金属感呈现，且水性双组份涂料普遍硬度不 高、耐水性差、耐磨耐刮伤性差、耐化学药品性差等严重影响使用寿 命和应用效果的问题，本发明提供了水性羟基丙烯酸树脂和3C涂料 的制备方法及其应用。
为了实现以上目的，本发明是通过如下技术方案来实现：
水性羟基丙烯酸树脂，包括原料A剂、原料B剂、原料C剂、原 料D剂、原料E剂、原料F剂、原料G剂、原料H剂、原料I剂和原 料J剂；按照重量百分比计，所述原料A剂包括软水25-31％、十二 烷基磺酸钠(28％)1.5-2.5％和丙烯酸丁酯0.3-1％，所述原料B剂包括 软水4-5.5％、过硫酸钠0.05-0.1％和叔丁基过氧化氢(70％) 0.01-0.05％，所述原料C剂包括软水0.5-1％，所述原料D剂包括软 水0.5-1％、过硫酸钠0.02-0.05％和十二烷基磺酸钠(28％)0.3-0.6％， 所述原料E剂包括软水0.3-0.6％，所述原料F剂包括软水6-8％、十 二烷基磺酸钠(28％)0.6-1.2％、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯8-11％、丙烯 酸0.6-1.5％、苯乙烯4.5-7％、甲基丙烯酸正丁酯8.5-11％、甲基丙 烯酸甲酯8.5-11％、丙烯酯丁酯2.5-4.5％、甲基丙烯酸三氟乙酯 3.5-6％和特种耐RCA功能单体3-5％，所述原料G剂包括软水1-2％，所述原料H剂包括AMP-95(2-胺基-2-甲基丙醇)0.3-0.6％和纯净水 0.5-1％，所述原料I剂包括防腐杀菌剂0.4-0.7％、软水0.5-1％和水 性复合金属化合物乳液催干剂0.2-0.8％，所述原料J剂包括软水 0.9-1.4％。
优选的，所述水性羟基丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
①准备所述原料B剂：将所述过硫酸钠搅拌溶解于所述软水中， 投入所述叔丁基过氧化氢，混合并投入1号滴液漏斗；准备所述原料 D剂：将所述原料D剂投入2号滴液漏斗；准备所述原料F剂：将所 述原料F剂投入3号滴液漏斗；
②将所述原料A剂的所述软水打底，通N2,开启搅拌，搅拌转速 为150-300转每分，升温85±2℃；在升温时将所述原料A剂的所述 十二烷基磺酸钠(28％)和所述丙烯酸丁酯加入反应釜；
③在85℃时，投入所述原料D剂，用所述原料C剂冲洗2号滴 液漏斗并投入反应釜；在温度峰值时开始滴加1号滴液漏斗中的所述 原料B剂及3号滴液漏斗中的所述原料F剂，120分钟滴加完毕；之 后用所述原料E剂冲洗1号滴液漏斗和用所述原料G剂冲洗3号滴液漏斗并投入反应釜中保温60分钟；
④降温至30℃，在30分钟内逐步投入所述原料H剂，检测PH 值7-7.6，混合30分钟；之后将所述原料I剂缓慢投入反应釜，混 合30min；
⑤检测固含量，必要时用所述原料J剂进行调整，之后经过过滤 即可得到所述水性羟基丙烯酸树脂。
3C涂料，其原料成分包括所述水性羟基丙烯酸树脂。
优选的，所述3C涂料，主要包括主剂组份和固化剂组份；所述 主剂组份包括A原料、B原料、C原料、D原料和E原料，按照重量 百分比计，所述A原料包括所述水性羟基丙烯酸树脂60-75％、水性 分散剂0.2-1％、水性聚乙烯蜡浆0.5-3％和水性聚酰胺蜡浆0.3-3％；所述B原料包括水性消泡剂0.1-0.2％，所述C原料包括去离子水 3-6％、成膜助剂1为2-8％、成膜助剂2为2-8％、水性铝银浆5-10％ 和耐磨粉0-5％；所述D原料包括水性润湿流平剂0.3-1％、水性抗刮 流平剂0.1-0.3％和水性消泡剂0.1-0.4％；所述E原料包括中和剂0.1-0.5％、去离子水6-7％和水性增稠剂0.2-1％；
所述固化剂组份包括F原料和H原料，按照重量百分比计，所述 F原料包括氨酯级有机溶剂24-35％和脱水剂0-0.6％；所述H原料包 括水性异氰酸酯固化剂65-75％。
优选的，所述3C涂料的制备方法，包括以下步骤：
制备主剂组份：
①将所述A原料投入分散缸，搅拌转速为400转每分，分散10-15 分钟；
②将所述B原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分，分 散15-20分钟；
③将所述C原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分，分 散15-20分钟；
④将所述D原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分,分散 25-30分钟；
⑤将所述E原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分,分散 10-15分钟，并调整到需求粘度65±5KU，过滤；
制备固化剂组份：
①将所述F原料投入分散缸，搅拌转速为400转每分，分散5-10 分钟；
②将所述H原料投入分散缸，搅拌转速为500-800转每分，分散 10-15分钟；
混合：将主剂组份和固化剂组份均匀混合，得到所述3C涂料。
更优选的，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚(DPM)、丙二醇甲醚 (PM)、丙二醇丁醚(PnB)、二丙二醇二甲醚(DMM)、乙二醇单丁 醚(BCS)中的一种；所述成膜助剂能够对乳液中的聚合物粒子产生 溶解和溶胀作用，使粒子在较低温度也能随水分的挥发产生塑性流动和弹性变形而聚结成膜，但在成膜以后较短时间内又能挥发逸出，而 不影响膜的玻璃化转变温度，高温下膜不回粘。
更优选的，所述中和剂为2-胺基-2-甲基丙醇；所述中和剂的优 点是调节涂料的PH值稳定，随后的挥发，对涂膜的耐水性没有影响， 耐洗刷性也能得到提高，还兼有分散作用，能提高有光涂料的光泽， 对铁系颜料的贮存和使用稳定性影响最小。
更优选的，所述水性分散剂为BYK190或Tego760W解絮凝，所述 水性消泡剂为BYK022或Tego822有机硅消泡剂，所述水性润湿流平 剂为Tego245或Tego270或Tego500丙烯酸酯，所述水性抗刮流平剂 为聚醚改性有机硅或有机硅流平剂，所述水性增稠剂为无机增稠剂或 聚氨酯增稠剂的组合物；所述解絮凝对颜填料展色性好、鲜艳度高、 光泽好；所述水性消泡剂与水或含极性基团的物质不相溶或部份相 溶，与烃类或含烃基的有机物相溶，并且不仅能有效地破除已经生成 的泡沫，还可以显著地抑制泡沫，防止泡沫的生成；所述水性润湿流 平剂和所述水性抗刮流平剂可改善涂饰液的渗透性，能减少刷涂时产 生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然，并且低稳 泡，防缩孔性强和强烈降低表面张力，增滑和抗刮伤性；所述水性增 稠剂可以提高物系粘度，使物系保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状 态，或形成凝胶。
更优选的，所述水性异氰酸酯固化剂为磺酸改性HDI或磺酸改性 IPDI和HDI加成物；提供异氰酸酯基团与羟基基团反应固化，增加固 化速率、耐化学品性、硬度、附着力等。
更优选的，所述脱水剂为对甲基苯磺酰异氰酸酯和原甲酸三乙酯 (活性酯)的混合物；能有效反应掉氨酯级有机溶剂里的水份和吸收的 空气中的水份，保证水性异氰酸酯固化剂的贮存稳定性。
本发明的有益效果是：所述过硫酸钠与所述叔丁基过氧化氢等引 发剂的用量增加，使得分子量相对下降，提高了3C涂料的流平干燥速 度；加入所述水性复合金属化合物乳液催干剂，提高了实干进程；所 述水性聚乙烯蜡浆、所述水性聚酰胺蜡浆和所述水性增稠剂等具有改 变粘度、增稠、防沉、防止颜料发花，防流挂、提高颜料排布性的功 能；所述水性羟基丙烯酸树脂中，如丙烯酸、甲基丙烯酸等羧基单体 含量高有利颜料润湿分散、贮存稳定性、水溶解性、固化剂混溶性， 如所述甲基丙烯酸甲酯和所述苯乙烯提高耐水耐化学品性，如所述甲 基丙烯酸三氟乙酯提高透明度，有利金属感的呈现和银粉排布；且本 发明材料来源广，操作简单，制造成本低，有利于广泛应用推广。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做详细描述：
所述水性羟基丙烯酸树脂的制备实施例：
所述水性羟基丙烯酸树脂的制备实施例的操作步骤均为：
①准备所述原料B剂：将所述过硫酸钠搅拌溶解于所述软水中， 投入所述叔丁基过氧化氢，混合并投入1号滴液漏斗；准备所述原料 D剂：将所述原料D剂投入2号滴液漏斗；准备所述原料F剂：将所 述原料F剂投入3号滴液漏斗；
②将所述原料A剂的所述软水打底，通N2,开启搅拌，搅拌转速 为150-300转每分，升温85±2℃；在升温时将所述原料A剂的所述 十二烷基磺酸钠(28％)和所述丙烯酸丁酯加入反应釜；
③在85℃时，投入所述原料D剂，用所述原料C剂冲洗2号滴 液漏斗并投入反应釜；在温度峰值时开始滴加1号滴液漏斗中的所述 原料B剂及3号滴液漏斗中的所述原料F剂，120分钟滴加完毕；之 后用所述原料E剂冲洗1号滴液漏斗和用所述原料G剂冲洗3号滴液漏斗并投入反应釜中保温60分钟；
④降温至30℃，在30分钟内逐步投入所述原料H剂，检测PH 值7-7.6，混合30分钟；之后将所述原料I剂缓慢投入反应釜，混 合30min；
⑤检测固含量，必要时用所述原料J剂进行调整，之后经过过滤 即可得到所述水性羟基丙烯酸树脂。
3C涂料中主剂组份的实施例如下表：
3C涂料中固化剂组份的实施例如下表：
所述3C涂料的制备实施例的操作步骤均为：
制备主剂组份：
①将所述A原料投入分散缸，搅拌转速为400转每分，分散10-15 分钟；
②将所述B原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分，分 散15-20分钟；
③将所述C原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分，分 散15-20分钟；
④将所述D原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分,分散 25-30分钟；
⑤将所述E原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分,分散 10-15分钟，并调整到需求粘度65±5KU，过滤；
制备固化剂组份：
①将所述F原料投入分散缸，搅拌转速为400转每分，分散5-10 分钟；
②将所述H原料投入分散缸，搅拌转速为500-800转每分，分散 10-15分钟；
混合：将主剂组份和固化剂组份均匀混合，得到所述3C涂料。
实验结果参数如下：
(为突出本发明的有益效果，采用市面上常见的3C涂料作为参 照例)
| 序号 | 测试性能 | 专利产品 | 对比产品 |
| 1 | 光泽 | 90-98 | 90-95 |
| 2 | 硬度(ABS+PC料) | 2H | H |
| 3 | 附着力(百格法) | 100 | 100 |
| 4 | 耐磨(RCA) | 250次 | 100次 |
| 5 | 银粉排布 | 白度佳，金属感强 | 白度和金属感稍差些 |
| 6 | 耐酸性(5％HCl) | 250小时 | 200小时 |
| 7 | 耐高温高湿 | 240小时 | 160小时 |
结果显示，本发明的性能比参照例的效果好，且本发明材料来源 广，操作简单，制造成本低，有利于广泛应用推广。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保 护范围，凡是运用本发明说明书内容所作的等效结构变换，直接或间 接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.水性羟基丙烯酸树脂，其特征在于，包括原料A剂、原料B剂、原料C剂、原料D剂、原料E剂、原料F剂、原料G剂、原料H剂、原料I剂和原料J剂；按照重量百分比计，所述原料A剂包括软水25-31％、十二烷基磺酸钠(28％)1.5-2.5％和丙烯酸丁酯0.3-1％，所述原料B剂包括软水4-5.5％、过硫酸钠0.05-0.1％和叔丁基过氧化氢(70％)0.01-0.05％，所述原料C剂包括软水0.5-1％，所述原料D剂包括软水0.5-1％、过硫酸钠0.02-0.05％和十二烷基磺酸钠(28％)0.3-0.6％，所述原料E剂包括软水0.3-0.6％，所述原料F剂包括软水6-8％、十二烷基磺酸钠(28％)0.6-1.2％、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯8-11％、丙烯酸0.6-1.5％、苯乙烯4.5-7％、甲基丙烯酸正丁酯8.5-11％、甲基丙烯酸甲酯8.5-11％、丙烯酯丁酯2.5-4.5％、甲基丙烯酸三氟乙酯3.5-6％和特种耐RCA功能单体3-5％，所述原料G剂包括软水1-2％，所述原料H剂包括AMP-95(2-胺基-2-甲基丙醇)0.3-0.6％和纯净水0.5-1％，所述原料I剂包括防腐杀菌剂0.4-0.7％、软水0.5-1％和水性复合金属化合物乳液催干剂0.2-0.8％，所述原料J剂包括软水0.9-1.4％。
2.如权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
①准备所述原料B剂：将所述过硫酸钠搅拌溶解于所述软水中，投入所述叔丁基过氧化氢，混合并投入1号滴液漏斗；准备所述原料D剂：将所述原料D剂投入2号滴液漏斗；准备所述原料F剂：将所述原料F剂投入3号滴液漏斗；
②将所述原料A剂的所述软水打底，通N2,开启搅拌，搅拌转速为150-300转每分，升温85±2℃；在升温时将所述原料A剂的所述十二烷基磺酸钠(28％)和所述丙烯酸丁酯加入反应釜；
③在85℃时，投入所述原料D剂，用所述原料C剂冲洗2号滴液漏斗并投入反应釜；在温度峰值时开始滴加1号滴液漏斗中的所述原料B剂及3号滴液漏斗中的所述原料F剂，120分钟滴加完毕；之后用所述原料E剂冲洗1号滴液漏斗和用所述原料G剂冲洗3号滴液漏斗并投入反应釜中保温60分钟；
④降温至30℃，在30分钟内逐步投入所述原料H剂，检测PH值7-7.6，混合30分钟；之后将所述原料I剂缓慢投入反应釜，混合30min；
⑤检测固含量，必要时用所述原料J剂进行调整，之后经过过滤即可得到所述水性羟基丙烯酸树脂。
3.3C涂料，其特征在于，其原料成分包括如权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂。
4.根据权利要求3所述的3C涂料，其特征在于，主要包括主剂组份和固化剂组份；所述主剂组份包括A原料、B原料、C原料、D原料和E原料，按照重量百分比计，所述A原料包括所述水性羟基丙烯酸树脂60-75％、水性分散剂0.2-1％、水性聚乙烯蜡浆0.5-3％和水性聚酰胺蜡浆0.3-3％；所述B原料包括水性消泡剂0.1-0.2％，所述C原料包括去离子水3-6％、成膜助剂1为2-8％、成膜助剂2为2-8％、水性铝银浆5-10％和耐磨粉0-5％；所述D原料包括水性润湿流平剂0.3-1％、水性抗刮流平剂0.1-0.3％和水性消泡剂0.1-0.4％；所述E原料包括中和剂0.1-0.5％、去离子水6-7％和水性增稠剂0.2-1％；
所述固化剂组份包括F原料和H原料，按照重量百分比计，所述F原料包括氨酯级有机溶剂24-35％和脱水剂0-0.6％；所述H原料包括水性异氰酸酯固化剂65-75％。
5.如权利要求4所述的3C涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
制备主剂组份：
①将所述A原料投入分散缸，搅拌转速为400转每分，分散10-15分钟；
②将所述B原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分，分散15-20分钟；
③将所述C原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分，分散15-20分钟；
④将所述D原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分,分散25-30分钟；
⑤将所述E原料投入分散缸，搅拌转速为800-1000转每分,分散10-15分钟，并调整到需求粘度65±5KU，过滤；
制备固化剂组份：
①将所述F原料投入分散缸，搅拌转速为400转每分，分散5-10分钟；
②将所述H原料投入分散缸，搅拌转速为500-800转每分，分散10-15分钟；
混合：将主剂组份和固化剂组份均匀混合，得到所述3C涂料。
6.根据权利要求4所述的3C涂料，其特征在于，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚(DPM)、丙二醇甲醚(PM)、丙二醇丁醚(PnB)、二丙二醇二甲醚(DMM)、乙二醇单丁醚(BCS)中的一种。
7.根据权利要求4所述的3C涂料，其特征在于，所述中和剂为2-胺基-2-甲基丙醇。
8.根据权利要求4所述的3C涂料，其特征在于，所述水性分散剂为BYK190或760W解絮凝，所述水性消泡剂为BYK022或Tego822有机硅消泡剂，所述水性润湿流平剂为Tego245或270或500氟改性丙烯酸酯，所述水性抗刮流平剂为聚醚改性有机硅或有机硅流平剂，所述水性增稠剂为无机增稠剂或碱性增稠剂的一种。
9.根据权利要求4所述的3C涂料，其特征在于，所述水性异氰酸酯固化剂为磺酸改性HDI或磺酸改性IPDI和HDI加成物。
10.根据权利要求4所述的3C涂料，其特征在于，所述脱水剂为对甲基苯磺酰异氰酸酯和原甲酸三乙酯(活性酯)的混合物。
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