CN110527410B - 一种高抗划伤的金属包装涂料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高抗划伤的金属包装涂料及其制备工艺，涉及包装涂料技术领域，解决了因金属包装涂料的涂层容易被划伤的问题，提高了金属保证涂层的整体抗划伤性能，同时轻微划痕在25℃以上的室温条件下放置12h后会自动修复。一种高抗划伤的金属包装涂料，其包括如下重量份数的组分：聚酯树脂A40‑60份；聚酯树脂B5‑15份；丁醚化氨基树脂0.5‑6份；封闭HDI三聚体0.5‑6份；有机硅改性封闭异氰酸酯化合物1‑5份；钛白粉0‑35份；蜡粉0‑0.5份；消泡剂0.05‑0.5份；流平剂0.01‑1份；分散剂0.1‑0.5份；DBE1‑5份；150号溶剂油2‑10份；溶剂1‑4份。本发明中的高抗划伤的金属包装涂料，其所形成的涂层具有良好的抗划伤性能，且具有一定的自修复功能，整体应用效果好。

Description

一种高抗划伤的金属包装涂料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及包装涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种高抗划伤的金属包装涂料及其制备工艺。

背景技术

金属包装涂料具有隔绝窄气、光线、水汽进入和香气散出的作用，密闭性好，抗撞击，还可以长时间保存食品。在金属包装中，为了防止包装罐腐蚀生锈，通常会使用涂料对包装罐表面进行涂覆，起到保护和美观的作用。

由于设备的不断进步，目前罐体生产线的速度越来越快，外部生产过程中由于各种参数的小幅波动引起的划伤擦伤稳定成出不穷，引起废品率一定程度的上升，严重时候倒是无法按时交货，因此进一步提高金属包装涂层的抗划伤性能是行业的迫切需求。一般来说，可以通过提高蜡的含量或者通过降低摩擦系数的助剂来一定程度的提高抗划伤性能，但是蜡的过多加入会严重影响涂层光泽，而助剂往往会迁移而导致涂层重涂性的丧失。

在公开号为CN109207025A的中国发明专利申请文件中公开了一种金属包装涂料及其制备方法，其包括以下原料：双酚A缩水甘油醚环氧树脂、改性酚醛树脂、氨基树脂、水性聚氨酯树脂、纳米气相二氧化硅、颜料、硅溶胶、氧化锌、硅丙乳液、硼酸钠、尿素、苯甲酸环己胺、纳米三氧化二铁、纳米三氧化二铝、溶剂、助剂；所述的纳米气相二氧化硅、尿素、纳米三氧化二铁、纳米三氧化二铝的重量份比例为(22-47)：(10-20)：(30-50)：(20-45)。

上述申请文件中，通过使纳米气相二氧化硅、尿素、纳米三氧化二铁、纳米三氧化二铝在制备金属包装涂料中起到了协同作用，协同提高了金属包装涂料的耐酸碱性和耐高温性，但该金属包装涂料的涂层在应用过程中容易被划伤，由于加入过多纳米填料，体系粘度过大，并且触变性加强，因此导致涂层流平差，而且涂层长时间放置后，纳米填料会絮凝而导致涂层抗划伤和光泽严重下降。同时，由于纳米填料的加入，表面易导致脆性划伤，经过烘烤或者放置后划痕难以恢复，所以需要更新的解决方案来对应高速生产线对抗划伤越来越严苛的要求，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中因金属包装涂料的涂层容易被划伤，而导致其整体应用效果不佳的问题，本发明的目的一在于提供一种高抗划伤的金属包装涂料，以解决上述技术问题，其所形成的涂层具有良好的抗划伤性能，且具有一定的自修复功能，整体应用效果好。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种高抗划伤的金属包装涂料，包括如下重量份数的组分：

聚酯树脂A 40-60份；

聚酯树脂B 5-15份；

丁醚化氨基树脂 0.5-6份；

封闭HDI三聚体 0.5-6份；

有机硅改性封闭异氰酸酯化合物 1-5份；

钛白粉 0-35份；

蜡粉 0-0.5份；

消泡剂 0.05-0.5份；

流平剂 0.01-1份；

分散剂 0.1-0.5份；

DBE 1-5份；

150号溶剂油 2-10份；

溶剂 1-4份。

通过采用上述技术方案，聚酯树脂的硬度和韧性都突出，并具有良好的耐沾污性，为金属包装涂料的主要成分，而丁醚化氨基树脂的润湿流平好、丰满度好、重涂性好、耐酸碱性好、硬度高，与聚酯树脂具有良好的混溶性，且选用不同分子量的聚酯树脂A和聚酯树脂B，并与丁醚化氨基树脂混合制得柔韧性好、对金属附着力良好的金属包装涂料。封闭HDI三聚体是一种良好的交联剂和固化剂，其具有良好的耐候性、柔韧性与优异的附着力，使金属包装涂料在高温多次烘烤后不黄变。蜡粉可以为金属包装涂料提供极佳的抗刮伤和优良的消光性、透明性和手感。

有机硅改性封闭异氰酸酯化合物能够有效提高金属包装涂料涂层的抗划伤值，并使金属包装涂料的涂层具有一定的自修复功能，一些轻微的划伤能够在室温放置12h左右消失，进而使涂层整体保持良好的光泽和外观，并对工件起到良好的保护作用，具有良好的应用效果。同时，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的引入有效提高了涂层的耐蒸煮性能以及加工性能，提高了目前高速冲床条件下产品的成品率。

进一步优选为，所述有机硅改性封闭异氰酸酯化合物，包括如下重量份数的合成组分：

DesmodurZ4470 90-110份；

封闭剂 13-22份；

改性硅油 35-95份；

二甲苯 8-12份。

通过采用上述技术方案，DesmodurZ4470是一种良好的聚异氰酸酯原料，是一异佛尔酮二异氰酸酯为基料的脂肪族聚异氰酸酯，其具有良好的溶解性、稀释性和相容性。封闭剂具有合适的反应速度和良好的封闭作用，而二甲苯是一种良好的反应溶剂。改性硅油使普通二甲基硅油通过导入各种有机基团，在刚性的异氰酸酯结构中引入柔韧性有机硅结构，使得涂层具有优异的柔韧性与划痕修复能力。

进一步优选为，所述封闭剂选用甲乙酮肟，己内酰胺，二异丙基胺和吡唑中的任意一种或两种。

通过采用上述技术方案，甲乙酮肟，己内酰胺，二异丙基胺，吡唑都是封闭效果稳定的异氰酸酯封闭剂，通过选取不同的封闭剂，可以得到解封温度不同的有机硅改性封闭异氰酸酯化合物，从而有效控制反应速度。

进一步优选为，所述改性硅油选用改性硅油KF-6000、改性硅油KF-6001、改性硅油KF-6002和改性硅油KF-6003中的任意一种。

通过采用上述技术方案，改性硅油KF-6000、改性硅油KF-6001、改性硅油KF-6002和改性硅油KF-6003均为良好的烃羟基改性硅油，能够得到性能稳定良好的有机硅改性封闭异氰酸酯化合物。

进一步优选为，所述溶剂选用二乙二醇乙醚、乙二醇正丁醚、乙二醇丁醚和丙二醇甲醚中的任意一种。

通过采用上述技术方案，二乙二醇乙醚、乙二醇正丁醚、乙二醇丁醚和丙二醇甲醚均为体系的良溶剂，有利于使各组分原料充分混合，且能使高抗划伤的金属包装涂料保持良好的储存稳定性。

进一步优选为，所述改性硅油中加入有重量份数为0.02-0.05份的二月桂酸二丁基锡。

通过采用上述技术方案，二月桂酸二丁基锡是一种有机锡添加剂，在有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成过程中能够起到良好的催化作用，能够有效降低反应温度，提高体系交联密度。

本发明的目的二在于提供一种高抗划伤的金属包装涂料，采用该工艺制备的高抗划伤的金属包装涂料，其所形成的涂层具有良好的抗划伤性能，且具有一定的自修复功能，实际工业上应用效果良好。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚酯树脂A、聚酯树脂B、丁醚化氨基树脂、封闭HDI三聚体、有机硅改性封闭异氰酸酯化合物、分散剂、150号溶剂油、DBE、溶剂和分散剂进行搅拌混合，得到混合液；

步骤二，在混合液中加入相应重量份数的钛白粉、蜡粉、消泡剂和流平剂，搅拌混合均匀，用滤网过滤后，即可得到高抗划伤的金属包装涂料。

通过采用上述技术方案，将各组分原料进行充分混合，即可以得到高抗划伤的金属包装涂料，整体工艺简单，生产效率高，而用滤网进行过滤，能够使的到的高抗划伤的金属包装涂料具有较高的品质。

进一步优选为，所述有机硅改性封闭异氰酸酯化合物具体包括如下合成步骤：

S1、将相应重量份数的封闭剂和二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液；

S2、将相应重量份数的DesmodurZ4470放置在一容器中，通入氮气以排干空气，然后升温到60-90℃，开始滴加60％-80％的封闭剂溶液，滴加时间20-100min，然后反应2-4h，得到反应液；

S3、反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数的二月桂酸二丁基锡混合在改性硅油中，然后逐滴加入反应液，滴加时间0.5-2h，反应时间2-5h，反应温度50-80℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

通过采用上述技术方案，采用上述步骤得到的有机硅改性封闭异氰酸酯能够使高抗划伤的金属包装涂料在使用后，其形成的涂层具有较高的抗划伤值。同时，该合成步骤在操作过程中具有良好的稳定性，得到品质良好，且性能稳定的有机硅改性封闭异氰酸酯化合物。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

有机硅改性封闭异氰酸酯化合物能够有效提高金属包装涂料涂层的抗划伤值，并使金属包装涂料的涂层具有一定的自修复功能，即使有轻微的划伤，在放置一段时间后也不影响外观，此外，有机硅的加入能够一定程度的提高涂层的耐蒸煮性能和柔韧性，从而有效降低高速生产线上的废品率。

附图说明

图1为本发明中高抗划伤的金属包装涂料的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种高抗划伤的金属包装涂料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的聚酯树脂A、聚酯树脂B、丁醚化氨基树脂、封闭HDI三聚体、有机硅改性封闭异氰酸酯化合物、分散剂、150号溶剂油、DBE、二乙二醇乙醚和分散剂进行搅拌混合，得到混合液；

步骤二，在混合液中加入相应重量份数的钛白粉、蜡粉、消泡剂和流平剂，搅拌混合均匀，用滤网过滤后，即可得到高抗划伤的金属包装涂料。

注：上述步骤中的，聚酯树脂A购自赢创德固赛DynapolLH818-05；聚酯树脂B购自赢创德固赛DynapolL411；封闭HDI三聚体购自佛山市顺盈化工有限公司SY9075；消泡剂为BYK-354；流平剂为埃夫卡EFKA3777；分散剂为BYK-170；而有机硅改性封闭异氰酸酯化合物具体包括如下合成步骤：

S1、将相应重量份数为17.5份的甲乙酮肟和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液；

S2、将相应重量份数为100份的DesmodurZ4470放置在一容器中，通入氮气以排干空气，然后升温到75℃，开始滴加70％的封闭剂溶液，滴加时间60min，然后反应3h，得到反应液；

S3、反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数为0.035份的二月桂酸二丁基锡混合在65份的改性硅油KF-6000中，然后逐滴加入反应液，滴加时间1.25h，反应时间3.5h，反应温度65℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

实施例2-8：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-8中各组分及其重量份数

实施例9：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物具体包括如下合成步骤：

S1、将相应重量份数为17.5份的甲乙酮肟和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液；

S2、将相应重量份数为100份的DesmodurZ4470放置在一容器中，通入氮气以排干空气，然后升温到60℃，开始滴加60％的封闭剂溶液，滴加时间100min，然后反应4h，得到反应液；

S3、反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数为0.035份的二月桂酸二丁基锡混合在65份的改性硅油KF-6000中，然后逐滴加入反应液，滴加时间0.5h，反应时间2h，反应温度80℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

实施例10：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物具体包括如下合成步骤：

S1、将相应重量份数为17.5份的甲乙酮肟和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液；

S2、将相应重量份数为100份的DesmodurZ4470放置在一容器中，通入氮气以排干空气，然后升温到90℃，开始滴加80％的封闭剂溶液，滴加时间20min，然后反应2h，得到反应液；

S3、反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数为0.035份的二月桂酸二丁基锡混合在65份的改性硅油KF-6000中，然后逐滴加入反应液，滴加时间2h，反应时间5h，反应温度50℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

实施例11：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S1具体设置为：将相应重量份数为17.5份的己内酰胺和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液。

实施例12：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S1具体设置为：将相应重量份数为17.5份的二异丙基胺和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液。

实施例13：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S1具体设置为：将相应重量份数为17.5份的吡唑和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液。

实施例14：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S1具体设置为：将相应重量份数为9份的二异丙基胺、8份的甲乙酮肟和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液。

实施例15：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S1具体设置为：将相应重量份数为9份的己内酰胺、8份的甲乙酮肟和10份的二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液。

实施例16：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S3具体设置为：反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数为0.035份的二月桂酸二丁基锡混合在65份的改性硅油KF-6001中，然后逐滴加入反应液，滴加时间2h，反应时间5h，反应温度50℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

实施例17：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S3具体设置为：反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数为0.035份的二月桂酸二丁基锡混合在65份的改性硅油KF-6002中，然后逐滴加入反应液，滴加时间2h，反应时间5h，反应温度50℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

实施例18：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S3具体设置为：反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数为0.035份的二月桂酸二丁基锡混合在65份的改性硅油KF-6003中，然后逐滴加入反应液，滴加时间2h，反应时间5h，反应温度50℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

实施例19：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，步骤一中的二乙二醇乙醚替换为等质量的乙二醇正丁醚。

实施例20：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，步骤一中的二乙二醇乙醚替换为等质量的乙二醇丁醚。

实施例21：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，步骤一中的二乙二醇乙醚替换为等质量的丙二醇甲醚。

对比例1：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数的聚酯树脂A、聚酯树脂B、丁醚化氨基树脂、封闭HDI三聚体、分散剂、150号溶剂油、DBE、二乙二醇乙醚和分散剂进行搅拌混合，得到混合液。

对比例2：一种高抗划伤的金属包装涂料，与实施例3的不同之处在于，有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成步骤S3具体设置为：反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液混合在65份的改性硅油KF-6000中，然后逐滴加入反应液，滴加时间1.25h，反应时间3.5h，反应温度65℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

性能测试试验样品：采用实施例1-21中获得的高抗划伤的金属包装涂料作为试验样品1-21，采用对比例1-2中获得的高抗划伤的金属包装涂料作为对照样品1-2。

试验方法：将试验样品1-21和对照样品1-2按照标准GB/T9279-1988《色漆和清漆划痕试验》分别制作标准样品，涂层厚度为10μm，然后采用抗划伤测试仪，分别将标准样品固定在测试平台上，控制划伤头承重为2000g，以5mm/s的速度移动标准试件，移动75mm的距离，通过高倍显微镜测量划伤深度，并记录。

试验结果：试验样品1-21和对照样品1-2的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-8和对照样品1的测试结果对比可得，加入有机硅改性封闭异氰酸酯化合物能，够有效提高金属包装涂料涂层的抗划性能。由试验样品9-21和试验样品1的测试结果对比可得，本发明所公开的有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成工艺以及封闭剂、改性硅油和溶剂，均适用于金属包装涂料的制备，并使其保持良好的抗划伤性能。由试验样品1和对照样品2的测试结果对比可得，在有机硅改性封闭异氰酸酯化合物的合成中加入二月桂酸二丁基锡，有利于提高金属包装涂料涂层的抗划性能。

表2试验样品1-21和对照样品1-2的测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种高抗划伤的金属包装涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚酯树脂A40-60份、聚酯树脂B5-15份、丁醚化氨基树脂0.5-6份、封闭HDI三聚体0.5-6份、有机硅改性封闭异氰酸酯化合物1-5份、分散剂0.1-0.5份、150号溶剂油2-10份、DBE1-5份和溶剂1-4份进行搅拌混合，得到混合液；

步骤二，在混合液中加入相应重量份数的钛白粉0-35份、蜡粉0-0.5份、消泡剂0.05-0.5份和流平剂0.01-1份，搅拌混合均匀，用滤网过滤后，即可得到高抗划伤的金属包装涂料；

所述有机硅改性封闭异氰酸酯化合物包括如下重量份数的合成组分：

DesmodurZ4470 90-110份；

封闭剂 13-22份；

改性硅油 35-95份；

二甲苯 8-12份；

具体包括如下合成步骤：

S1、将相应重量份数的封闭剂和二甲苯进行混合均匀，得到封闭剂溶液；

S2、将相应重量份数的DesmodurZ4470放置在一容器中，通入氮气以排干空气，然后升温到60-90℃，开始滴加60%-80%的封闭剂溶液，滴加时间20-100min，然后反应2-4h，得到反应液；

S3、反应完毕后，将剩余的封闭剂溶液和相应重量份数的二月桂酸二丁基锡混合在改性硅油中，然后逐滴加入反应液，滴加时间0.5-2h，反应时间2-5h，反应温度50-80℃，即可得到有机硅改性封闭异氰酸酯。

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