CN110330850B - 一种水性电镀光油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性电镀光油及其制备方法，按照质量份数计包括如下组分：水性丙烯酸树脂45～55份、水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料10～20份、三乙醇胺0.5～1.5份、水性流平剂0.2～0.6份、消泡剂0.1～0.3份、附着力促进剂3～8份以及稀释剂20～40份。本发明具有对人体无害、对环境无污染的效果。

Description

一种水性电镀光油及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料的技术领域，尤其是涉及一种水性电镀光油及其制备方法。
背景技术
水性电镀光油是应用于服装拉链、拉链头、包扣、鞋扣、皮带头金属表面的一种耐盐雾的保护光油，水性电镀光油喷涂在金属表面作为透明保护漆，其硬度和耐磨性能比色漆好，可以对表面喷涂的涂料起到保护的作用，避免金属表面划伤或摩擦后掉漆，水性电镀光油还能够增加装饰件的光泽度和手感。
现有的光油采用油性丙烯酸树脂制成，由于油性涂料中含有双酚A等化学有害物质，易导致皮肤过敏甚至有致癌作用。生产过程中，废水排放量挥发性有机物(VOCs)排放量严重超标，易燃易爆，存在安全隐患。随着国家相关环保法规的逐步完善以及人们对自身健康、环境保护意识的提高，溶剂型涂料的使用受到越来越多的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性电镀光油及其制备方法,具有对人体无害、对环境无污染的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水性电镀光油及其制备方法,按照质量份数计包括如下组分：水性丙烯酸树脂45～55份、水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料10～20份、三乙醇胺0.5～1.5份、水性流平剂0.2～0.6份、消泡剂0.1～0.3份、附着力促进剂3～8份以及稀释剂20～40份。
通过采用上述技术方案，本发明制备水性电镀光油使用无毒的水性原料，在生产加工过程中，原料不会危害操作工人，光油在使用过程中，尤其是应用在会与人体接触到的服装拉链、拉链头、包扣、鞋扣上时，也不会对人体造成不良的影响。三乙醇胺由于氮原子上存在孤对电子，所以三乙醇胺呈弱碱性，弱碱性体系有利于水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料稳定存在。水性流平剂能够提高光油的流动性，促使光油在干燥成膜过程中形成一个平整光滑的涂膜。光油在生产过程中会产生大量的泡沫，泡沫会影响设备的有效容积，降低光油生产效率，施工过程中泡沫会使涂膜在干燥后产生表面缺陷，加入消泡剂能够有效抑制发泡。附着力促进剂能够提高涂层与被涂物件表面的粘结强度，避免光油与被涂物表面脱离。
本发明的进一步设置为：所述水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料的制备
方法为：
a、按照质量份数称取8～10份聚醚二元醇和有机蒙脱石0.5～1.5份，在70～90℃下，搅拌反应2～5小时，再高速剪切3～4小时，得到混合物；
b、按照质量份数称取聚醚二元醇5～6份、异佛尔酮二异氰酸酯5～6份、步骤a制备的混合物1～1.5份、催化剂0.01～0.02份，在70～80℃下反应1～2小时，再加入三羟甲基丙烷0.01～0.02份、二羟甲基丙烷0.5～0.7份、N-吡咯烷酮0.4～0.6份，在60～70℃下反应1～3小时，最后加入一缩二乙二醇0.7～0.9份继续反应，至异氰酸酯基含量达到2.5％，得到预聚体；
c、将步骤b中制备的预聚体用丙酮稀释，冷却至室温后倒入分散筒中，在1000～1500转速下加入三乙胺0.4～0.5份，分散10～20分钟，然后加入去离子水30～35份，乳化0.5～1小时，再加入异佛尔酮二胺0.4～0.5份，继续扩链反应0.5～1小时，得到复合乳液；
d、步骤c中制备的复合乳液在真空下脱除丙酮，经过滤得到水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料。
通过采用上述技术方案，有机蒙脱石硅酸盐片层的坚硬度和刚度特性，使得有机蒙脱石具有提高韧性和抗撕裂性能的效果，有机蒙脱石存在很多活性基团，能够与聚氨酯链发生作用生成氢键，从而起到增强的作用。有机蒙脱石在聚氨酯制备过程中能够均匀分散，不会发生团聚，另外有机蒙脱石表面的硅醇基具有亲水性，有机蒙脱石在水系条件下也能均匀分散。
本发明的进一步设置为：所述步骤a中有机蒙脱石的制备方法为：蒙脱石分散在水中，加入十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵于60～100℃下搅拌2～4小时，离心分离后，使用去离子水洗涤至检测不出溴离子或氯离子即可，然后烘干研磨成粉末状即为有机蒙脱石。
通过采用上述技术方案，蒙脱石本身具有亲水疏油性，与有机相之间的相容性差，蒙脱石在有机相中不能均匀分散，会发生团聚。改性后的有机蒙脱石与有机相的相容性能大大增加，十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵中的有机阳离子与蒙脱石层间的阳离子进行离子交换，蒙脱石层间由亲水性转化为疏水性，蒙脱石片层间的间距也增大了，同时还能够增强蒙脱石片层与聚合物分子链的亲和性并减小蒙脱石的表面能，使得聚合物的单体或分子链更容易插入蒙脱石的片层间形成纳米复合材料。
本发明的进一步设置为：所述步骤b中催化剂为二月桂酸二丁基锡。
通过采用上述技术方案，二月桂酸二丁基锡作为聚氨酯合成过程中的催化剂，能够促进聚氨酯合成反应的进行。
本发明的进一步设置为：所述水性流平剂为BYK-333。
通过采用上述技术方案，BYK-333属于聚醚聚酯改性有机硅氧烷类物质，其与水的相容性好，能够在水系条件下分散均匀。通过降低光油表面张力，提高光油的流动性，促使光油在干燥成膜过程中形成一个平整光滑的涂膜。
本发明的进一步设置为：所述消泡剂为810水性消泡剂。
通过采用上述技术方案，体系加入810消泡剂后，消泡剂分子杂乱无章的分布在液体表面，抑制形成弹性膜，终止泡沫的产生。若体系大量产生产生泡沫后，加入的消泡剂，分散在泡沫表面，进一步扩散、渗透、层状入侵从而取代原泡膜的薄壁，由于其表面张力低，便流向产生泡沫的高表面张力的液体，这样低表面张力的消泡剂在气液界面间不断扩散、渗透，使其膜壁迅速变薄，泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层牵引力，使得泡沫周围应力失衡后，会导致破泡。
本发明的进一步设置为：所述附着力促进剂为4901附着力促进剂。
通过采用上述技术方案，4901附着力促进剂能够显著提高涂层与被涂物件之间的粘接强度，提高光油的附着力。
本发明的进一步设置为：按照质量份数计，所述稀释剂包括乙二醇单丁醚5～15份以及纯净水15～25份。
通过采用上述技术方案，纯净水单独作为稀释剂时，会导致光油喷涂后干燥速度慢，加入异二醇单丁醚，乙二醇单丁醚首先能够与纯净水以任意比例互溶且乙二醇单丁醚易挥发，能够使得光油的干燥速度变快。
本发明的进一步设置为：所述水性电镀光油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取配方中的物质；
步骤2，依次加入稀释剂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯/蒙脱石复合材料以及消泡剂搅拌分散均匀；
步骤3，再向步骤2中依次加入三乙醇胺、水性流平剂、附着力促进剂，搅拌均匀，转速为500～1000r/min，搅拌时间为1～2小时；
步骤4，将步骤3中制备的混合料经过200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性电镀光油。
通过采用上述技术方案，水性电镀光油的制备方法简单，容易操作，且制备的水性电镀光油各种物质分散均匀，不会出现团聚。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.本发明制备水性电镀光油使用无毒的水性原料，在生产加工过程中，原料不会危害操作工人，光油在使用过程中，尤其是应用在会与人体接触到的服装拉链、拉链头、包扣、鞋扣上时，也不会对人体造成不良的影响；
2.有机蒙脱石硅酸盐片层的坚硬度和刚度特性，使得有机蒙脱石具有提高韧性和抗撕裂性能的效果，有机蒙脱石存在很多活性基团，能够与聚氨酯链发生作用生成氢键，从而起到增强的作用；有机蒙脱石在聚氨酯制备过程中能够均匀分散，不会发生团聚，另外有机蒙脱石表面的硅醇基具有亲水性，有机蒙脱石在水系条件下也能均匀分散；
3.有机改性后的蒙脱石层间由亲水性转化为疏水性，蒙脱石片层间的间距也增大了，同时还能够增强蒙脱石片层与聚合物分子链的亲和性并减小蒙脱石的表面能，使得聚合物的单体或分子链更容易插入蒙脱石的片层间形成纳米复合材料。
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述。
实施例1
表1实施例1的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000041
如图1，该水性电镀光油的制备方法具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取配方中的物质；
步骤2，依次加入纯净水、乙二醇单丁醚、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯/蒙脱石复合材料以及消泡剂搅拌分散均匀；
步骤3，再向步骤2中依次加入三乙醇胺、BYK-333、4901附着力促进剂，搅拌均匀，转速为500r/min，搅拌时间为1小时；
步骤4，将步骤3中制备的混合料经过200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性电镀光油。
水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料的制备方法为：
a、按照质量份数称取8份聚醚二元醇和有机蒙脱石0.5份，在70℃下，搅拌反应5小时，再高速剪切3小时，得到混合物；
b、按照质量份数称取聚醚二元醇5～6份、异佛尔酮二异氰酸酯5～6份、步骤a制备的混合物1份、二月桂酸二丁基锡0.01份，在70℃下反应1小时，再加入三羟甲基丙烷0.01份、二羟甲基丙烷0.5份、N-吡咯烷酮0.4份，在60℃下反应1小时，最后加入一缩二乙二醇0.7份继续反应，至异氰酸酯基含量达到2.5％，得到预聚体；
c、将步骤b中制备的预聚体用丙酮稀释，冷却至室温后倒入分散筒中，在1500转速下加入三乙胺0.4份，分散10分钟，然后加入去离子水30份，乳化1小时，再加入异佛尔酮二胺0.5份，继续扩链反应1小时，得到复合乳液；
d、步骤c中制备的复合乳液在真空下脱除丙酮，经过滤得到水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料；
其中有机蒙脱石的制备方法为：蒙脱石分散在水中，加入十六烷基三甲基溴化铵于60℃下搅拌4小时，离心分离后，使用去离子水洗涤至检测不出溴离子即可，然后烘干研磨成粉末状即为有机蒙脱石。
实施例2
表2实施例2的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000051
该水性电镀光油的制备方法具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取配方中的物质；
步骤2，依次加入纯净水、乙二醇单丁醚、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯/蒙脱石复合材料以及消泡剂搅拌分散均匀；
步骤3，再向步骤2中依次加入三乙醇胺、BYK-333、4901附着力促进剂，搅拌均匀，转速为800r/min，搅拌时间为1.5小时；
步骤4，将步骤3中制备的混合料经过200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性电镀光油。
水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料的制备方法为：
a、按照质量份数称取9份聚醚二元醇和有机蒙脱石1.5份，在90℃下，搅拌反应3小时，再高速剪切4小时，得到混合物；
b、按照质量份数称取聚醚二元醇6份、异佛尔酮二异氰酸酯6份、步骤a制备的混合物1.5份、催化剂0.02份，在80℃下反应1小时，再加入三羟甲基丙烷0.01份、二羟甲基丙烷0.5份、N-吡咯烷酮0.4份，在70℃下反应3小时，最后加入一缩二乙二醇0.9份继续反应，至异氰酸酯基含量达到2.5％，得到预聚体；
c、将步骤b中制备的预聚体用丙酮稀释，冷却至室温后倒入分散筒中，在1000转速下加入三乙胺00.5份，分散20分钟，然后加入去离子水35份，乳化0.5小时，再加入异佛尔酮二胺0.5份，继续扩链反应0.5小时，得到复合乳液；
d、步骤c中制备的复合乳液在真空下脱除丙酮，经过滤得到水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料。
其中有机蒙脱石的制备方法为：蒙脱石分散在水中，加入十八烷基三甲基氯化铵于80℃下搅拌3小时，离心分离后，使用去离子水洗涤至检测不出氯离子即可，然后烘干研磨成粉末状即为有机蒙脱石。
实施例3
表3实施例3的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000061
该水性电镀光油的制备方法具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取配方中的物质；
步骤2，依次加入纯净水、乙二醇单丁醚、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯/蒙脱石复合材料以及消泡剂搅拌分散均匀；
步骤3，再向步骤2中依次加入三乙醇胺、BYK-333、4901附着力促进剂，搅拌均匀，转速为1000r/min，搅拌时间为2小时；
步骤4，将步骤3中制备的混合料经过200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性电镀光油。
水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料的制备方法为：
a、按照质量份数称取9份聚醚二元醇和有机蒙脱石1份，在80℃下，搅拌反应4小时，再高速剪切3小时，得到混合物；
b、按照质量份数称取聚醚二元醇6份、异佛尔酮二异氰酸酯5份、步骤a制备的混合物1.3份、催化剂0.02份，在75℃下反应2小时，再加入三羟甲基丙烷0.02份、二羟甲基丙烷0.6份、N-吡咯烷酮0.5份，在65下反应2小时，最后加入一缩二乙二醇0.8份继续反应，至异氰酸酯基含量达到2.5％，得到预聚体；
c、将步骤b中制备的预聚体用丙酮稀释，冷却至室温后倒入分散筒中，在1300转速下加入三乙胺0.5份，分散15分钟，然后加入去离子水33份，乳化0.5小时，再加入异佛尔酮二胺0.4份，继续扩链反应1小时，得到复合乳液；
d、步骤c中制备的复合乳液在真空下脱除丙酮，经过滤得到水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料。
其中有机蒙脱石的制备方法为：蒙脱石分散在水中，加入十六烷基三甲基溴化铵于100℃下搅拌2小时，离心分离后，使用去离子水洗涤至检测不出溴离子即可，然后烘干研磨成粉末状即为有机蒙脱石。
实施例4
表4实施例4的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000071
该水性电镀光油的制备方法同实施例2。
实施例5
表5实施例5的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000072
该水性电镀光油的制备方法同实施例2。
实施例6
表6实施例6的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000073
该水性电镀光油的制备方法同实施例2。
对比例1
表7对比例1的一种水性电镀光油的各组分及其质量
组分 质量(kg) 组分 质量(kg)
水性丙烯酸树脂 50 810水性消泡剂 0.2
水性聚氨酯 15 4901附着力促进剂 5
三乙醇胺 1 乙二醇单丁醚 10
BYK-333 0.5 纯净水 18
该水性电镀光油的制备方法，与实施例2的区别在于，水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料换为直接制备的水性聚氨酯，其它同实施例2。
对比例2
表8对比例2的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000081
该水性电镀光油的制备方法，与实施例2的区别在于，水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料换为水性聚氨酯/蒙脱石复合材料，蒙脱石为未经过有机改性的蒙脱石，其它同实施例2。
对比例3
表9对比例3的一种水性电镀光油的各组分及其质量
Figure BDA0002138346180000082
该水性电镀光油的制备方法同实施例2。
下面对实施例1～实施例6，对比例1～对比例3制备的水性电镀光油的性能检测。
VOCs含量测定：采用GB18582-2001标准测定；
粘度测量：使用福特4号杯测量，通过测定铝杯中一定容量的试料由底部的小孔中流出所需的时间来表示粘度；
干燥时间：喷涂在相同的工件上，在120℃下测定完全烤干的时间；
冲击强度：在铁片上喷涂水性电镀光油、烤干，然后将铁片置于漆膜冲击实验仪上，将1千克的冲击块移至50厘米位置，松手放开，冲击块冲击漆膜，若漆膜未见碎裂，则视为合格，否则不合格；
柔韧性测试：参照GB1731-79标准测试；
附着力测试(划格法)：参照GBT9286-1998，将水性电镀光油喷涂于铁片上，烤干，利用百格刀在漆膜上划出百格，用毛刷将漆膜粉末扫除，而后用胶粘带进行试验测试；
水洗测试：将喷涂好水性电镀光油的产品放进水里，水中加入洗衣液，60℃下水洗2小时，取出晾干后，观察产品表面是否异常，若产品表面无掉漆，说明正常，若表面有掉漆说明异常。
表10性能检测结果
Figure BDA0002138346180000091
根据性能检测结果表面，实施例6的各项性能均最优。实施例1～实施例6的冲击强度、柔韧性与对比例1和对比例2相比，实施例1～实施例6的结果优于对比例1和对比例2，说明水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料的加入能够提高光油的冲击强度和柔韧性。实施例1～实施例6的干燥时间与对比例3相比，说明稀释剂中加入乙二醇单丁醚能够缩短喷涂后的干燥时间。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种水性电镀光油，其特征在于：按照质量份数计包括如下组分：水性丙烯酸树脂45～55份、水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料10～20份、三乙醇胺0.5～1.5份、水性流平剂0.2～0.6份、消泡剂0.1～0.3份、附着力促进剂3～8份以及稀释剂20～40份, 按照质量份数计，所述稀释剂包括乙二醇单丁醚5～15份以及纯净水15～25份；
所述水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料的制备方法为：
a、按照质量份数称取8～10份聚醚二元醇和有机蒙脱石0.5～1.5份，在70～90℃下，搅拌反应2～5小时，再高速剪切3～4小时，得到混合物；
b、按照质量份数称取聚醚二元醇5～6份、异佛尔酮二异氰酸酯5～6份、步骤a制备的混合物1～1.5份、催化剂0.01～0.02份，在70～80℃下反应1～2小时，再加入三羟甲基丙烷0.01～0.02份、二羟甲基丙烷0.5～0.7份、N-吡咯烷酮0.4～0.6份，在60～70℃下反应1～3小时，最后加入一缩二乙二醇0.7～0.9份继续反应，至异氰酸酯基含量达到2.5%，得到预聚体；
c、将步骤b中制备的预聚体用丙酮稀释，冷却至室温后倒入分散筒中，在1000～1500转速下加入三乙胺0.4～0.5份，分散10～20分钟，然后加入去离子水30～35份，乳化0.5～1小时，再加入异佛尔酮二胺0.4～0.5份，继续扩链反应0.5～1小时，得到复合乳液；
d、步骤c中制备的复合乳液在真空下脱除丙酮，经过滤得到水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料。
2.根据权利要求1 所述的水性电镀光油，其特征在于：所述步骤a中有机蒙脱石的制备方法为：蒙脱石分散在水中，加入十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵于60～100℃下搅拌2～4小时，离心分离后，使用去离子水洗涤至检测不出溴离子或氯离子即可，然后烘干研磨成粉末状即为有机蒙脱石。
3.根据权利要求1所述的水性电镀光油，其特征在于：所述步骤b中催化剂为二月桂酸二丁基锡。
4.根据权利要求1所述的水性电镀光油，其特征在于：所述水性流平剂为BYK-333。
5.根据权利要求1所述的水性电镀光油，其特征在于：所述消泡剂为810水性消泡剂。
6.根据权利要求1所述的水性电镀光油，其特征在于：所述附着力促进剂为4901附着力促进剂。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的水性电镀光油的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取配方中的物质；
步骤2，依次加入稀释剂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯/有机蒙脱石复合材料以及消泡剂搅拌分散均匀；
步骤3，再向步骤2中依次加入三乙醇胺、水性流平剂、附着力促进剂，搅拌均匀，转速为500～1000r/min，搅拌时间为1～2小时；
步骤4，将步骤3中制备的混合料经过200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性电镀光油。
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