CN110564240A - 一种白色水溶性丙烯酸涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种白色水溶性丙烯酸涂料，该丙烯酸涂料包括以下原料：羟基丙烯酸树脂、颜料、氨基树脂、中和剂、溶剂、水；本发明还包括所述环保型白色水溶性丙烯酸涂料的制备方法，先用羟基丙烯酸树脂包覆颜料，再加入中和剂、氨基树脂反应，最后加入溶剂和水。本发明的白色水溶性丙烯酸涂料具有良好的柔韧性、耐热、耐紫外、耐磨性能，在高温条件下不易变色发黄，本发明的涂料制备方法工艺简单，成本低，利于工业规模化生产。

Description

一种白色水溶性丙烯酸涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种白色水溶性丙烯酸涂料及其制备方法。
背景技术
长期以来，以有机溶剂为溶剂的油性涂料因其成本低、施工方便、性价比较高等优
势，受到了涂料市场的青睐。然而随着环保力度的不断加大，国家对涂料产品挥发性有机化合物（VOC）含量要求越来越严，油性涂料的适用市场也随之不断萎缩，涂料产品水性化势在必行。
丙烯酸树脂由于C— C主链特殊的光、热、化学稳定性与侧链上基团的变化，所以由其作为主要成膜基料的丙烯酸涂料在耐候性、耐污染性、耐酸、耐碱、机械性能、耐油及耐溶剂性等方面均具有独特的优势，水溶性丙烯酸涂料已覆盖日常生活的各个领域，适用于汽车、船舶、机械设备、矿山、采掘、冶金、化工、家具、地坪、金属制品、户外广告、护栏等金属、非金属表面的防腐涂装。
发光二极管灯具，亦称LED灯具，是指能透光、分配和改变LED 光源光分布的器具，包括除LED光源外所有用于固定和保护LED光源所需的全部零、部件，以及与电源连接所必需的线路附件。LED灯具金属基座制作时，一般在金属基材表面通过电泳工艺涂装后，再在其表面进行车加工，但加工过程中金属表面经过切削摩擦会产生大量热量，表面温度可高达220℃，且由于长期使用，需要产品具有良好的耐热、耐候和耐紫外的性能；而常规的涂料，在高温条件下容易变色发黄，尤其对于白色的涂料，变黄严重影响产品的美观性。
另外，在车加工过程中金属屑容易刮擦到产品表面，对用于LED灯具的涂料的耐磨性也提出了很高的要求，而现有技术中白色丙烯酸涂料要达到白色遮光效果，颜料的加入量与丙烯酸树脂的量相当，这就导致分散性不好，因此配方体系中需要使用分散剂，使得涂料固含量增高，使用过程中又需要使用到流平剂，这就使得产品的柔韧性变差，耐磨性不好。
公开号为CN105778674A的中国专利公开了一种用于LED灯的丙烯酸涂料，由以下组份制成：丙烯酸树脂48～57份，固化剂6～11份，填料14～ 20份，溶剂17～22份，附着力促进剂0.5～1份，流平剂0.2～0.6 份，防腐剂0.1～0.4份，防沉剂1～1.5份，二苯乙醇酮0.3～0.4 份，有机硅树脂6～12份，二月桂酸二丁基锡0.1～0.2份，改性散热粉体16～20份，该专利中配方中含有流平剂、使用有机硅树脂为架桥剂，但有机硅树脂有脆性、柔韧性较差、分散性不好，流平剂的使用会导致最终涂料的柔韧性和耐磨性变差；另外，配方中有机溶剂的添加量较大，不利于环保，对身体有害。
公开号为CN109880476A的中国专利公开了一种水溶性丙烯酸改性树脂涂料及其制备方法，该制备方法具体为：将丙烯酸改性环氧酯水性树脂、中和剂与助溶剂混合搅拌均匀，搅拌状态下，依次加入催干剂、消泡剂、分散剂、去离子水形成清澈溶液，再依次将防沉剂、颜填料加入高速分散机，高速分散成均匀色浆，最后在高速搅拌的条件下加入增稠剂和流平剂，就可得到水溶性丙烯酸改性树脂涂料。该专利工艺简单，成本低，但配方中颜填料加入量与丙烯酸改性环氧酯水性树脂的量相当甚至要大于，其分散性差，配方中必须额外加入分散剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种白色水溶性丙烯酸涂料及其制备方法，白色水溶性丙烯酸涂料具有良好的柔韧性、耐热、耐紫外、耐磨性能，在高温条件下不易变色发黄，涂料的制备方法工艺简单，成本低，利于工业规模化生产。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种白色水溶性丙烯酸涂料，按重量份数以总量100份计，包括如下组分：
羟基丙烯酸树脂 30-50份
颜料 0.6-5份
氨基树脂 15-35份
中和剂 1.5-3.5份
溶剂 0.1-5份，
余量为水。
优选地，所述颜料为金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛的混合物，金红石型二氧化钛与锐钛矿型二氧化钛的重量比为1:1。
优选地，所述氨基树脂为脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和聚酰胺多胺环氧氯丙烷中的一种或几种。
优选地，所述中和剂为N-甲级二乙醇胺、N,N’-二甲基乙醇酸和三乙胺中的一种或几种。
优选地，所述溶剂为异丙醇、乙二醇乙醚、丁醚、正丁醚中的一种或几种。
本发明的另一目的是提供一种白色水溶性丙烯酸涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将羟基丙烯酸树脂与颜料充分混合，后将所得混合物放入研磨机中研磨；
（2）将中和剂加入到步骤（1）所得的研磨物搅拌均匀后，再加入氨基树脂进行低温局部反应；
（3）步骤（3）反应结束后，依次加入溶剂和水，搅拌均匀后得到白色水溶性丙烯酸涂料。
优选地，步骤（1）中所述研磨时间为0.5-1h。
优选地，步骤（2）中所述反应温度为20-40℃，反应时间为20-30min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）常规涂料工艺中一般使用有机硅树脂作为架桥剂，但有机硅树脂有脆性、柔韧性较差、分散性不好，在配方中需要增加额外的分散剂；而本发明采用氨基树脂作为架桥剂，结合力、耐磨性和柔韧性均大大增加，另一方面还增加了树脂与颜料的包覆力。
（2）传统白色丙烯酸涂料为达到白色遮光效果，一般需要大量加入颜料，颜料加入量与丙烯酸树脂的量相当，这就导致其分散性不好，从而必须使用分散剂；本发明中先用羟基丙烯酸树脂包覆颜料，这不仅可达到白色遮光效果，且颜料的加入量仅为羟基丙烯酸树脂的2-10%，无需加入额外的分散剂。
（3）制备过程中，颜料先用羟基丙烯酸树脂包覆，阻挡紫外线同时提高了耐热性、耐候性、耐高温性能，可以长时间不变黄，另外由于羟基丙烯酸树脂包覆作用，大大提高了本发明涂料的耐磨性，使得加工过程中产生的金属屑不容易刮伤表面。
（4）本发明的制备工艺简单，成本低，有机溶剂添加少，绿色环保，利于工业规模化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种白色水溶性丙烯酸涂料，按重量份数以总量100份计，包括如下组分：
羟基丙烯酸树脂 30份
金红石型二氧化钛 0.3份
锐钛矿型二氧化钛 0.3份
脲醛树脂 20份
N-甲级二乙醇胺 2.5份
异丙醇 2份，
余量为水。
一种白色水溶性丙烯酸涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将羟基丙烯酸树脂与颜料（金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛的混合物）充分混合，后将所得混合物放入研磨机中研磨0.5h。
（2）将N-甲级二乙醇胺加入到步骤（1）所得的研磨物搅拌均匀后，再加入脲醛树脂进行低温局部反应，反应温度为20℃，反应时间为30min。
（3）步骤（3）反应结束后，依次加入异丙醇和水，搅拌均匀后得到白色水溶性丙烯酸涂料。
实施例2
一种白色水溶性丙烯酸涂料，按重量份数以总量100份计，包括如下组分：
羟基丙烯酸树脂 50份
金红石型二氧化钛 1.5份
锐钛矿型二氧化钛 1.5份
三聚氰胺甲醛树脂 15份
脲醛树脂 20份
N,N’-二甲基乙醇酸 2份
三乙胺 1.5份
丁醚 0.2份，
余量为水。
一种白色水溶性丙烯酸涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将羟基丙烯酸树脂与颜料（金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛的混合物）充分混合，后将所得混合物放入研磨机中研磨1h。
（2）将N,N’-二甲基乙醇酸加入到步骤（1）所得的研磨物搅拌均匀后，再加入三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂进行低温局部反应，反应温度为40℃，反应时间为20min。
（3）步骤（3）反应结束后，依次加入丁醚和水，搅拌均匀后得到白色水溶性丙烯酸树脂。
实施例3
一种白色水溶性丙烯酸涂料，按重量份数以总量100份计，包括如下组分：
羟基丙烯酸树脂 40份
金红石型二氧化钛 2.5份
锐钛矿型二氧化钛 2.5份
聚酰胺多胺环氧氯丙烷 25份
三乙胺 1.5份
正丁醚 2份
乙二醇乙醚 2份
余量为水。
一种白色水溶性丙烯酸涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将羟基丙烯酸树脂与颜料（金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛的混合物）充分混合，后将所得混合物放入研磨机中研磨1h。
（2）将聚酰胺多胺环氧氯丙烷加入到步骤（1）所得的研磨物搅拌均匀后，再加入三乙胺进行低温局部反应，反应温度为30℃，反应时间为25min。
（3）步骤（3）反应结束后，依次加入正丁醚、乙二醇乙醚和水，搅拌均匀后得到白色水溶性丙烯酸涂料。
对比例1
一种白色水溶性丙烯酸涂料，按重量份数以总量100份计，包括如下组分：
羟基丙烯酸树脂 30份
金红石型二氧化钛 0.3份
锐钛矿型二氧化钛 0.3份
有机硅树脂 20份
N-甲级二乙醇胺 2.5份
异丙醇 2份
分散剂 6份，
余量为水。
一种白色水溶性丙烯酸涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将羟基丙烯酸树脂与颜料（金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛的混合物）充分混合，后将所得混合物放入研磨机中研磨0.5h。
（2）将N-甲级二乙醇胺、分散剂加入到步骤（1）所得的研磨物搅拌均匀后，再加入有机硅树脂进行低温局部反应，反应温度为20℃，反应时间为30min。
（3）步骤（3）反应结束后，依次加入异丙醇和水，搅拌均匀后得到白色水溶性丙烯酸涂料。
对比例2
一种白色水溶性丙烯酸涂料，按重量份数以总量100份计，包括如下组分：
羟基丙烯酸树脂 30份
金红石型二氧化钛 0.3份
锐钛矿型二氧化钛 0.3份
脲醛树脂 20份
N-甲级二乙醇胺 2.5份
异丙醇 2份，
余量为水。
一种白色水溶性丙烯酸涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将羟基丙烯酸树脂、N-甲级二乙醇胺搅拌均匀后，再加入脲醛树脂进行低温反应，反应温度为20℃，反应时间为30min。
（2）步骤（3）反应结束后，依次加入颜料（金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛的混合物）、异丙醇和水，搅拌均匀后得到白色水溶性丙烯酸涂料。
对实施例和对比例中所得的白色水溶性丙烯酸涂料进行性能评价和测试。
1、耐磨性测试
参照美国标准《ASTM F2357-04》，采用RCA纸带耐磨法进行测试，用RCA专用的纸带作为摩擦介质，以固定直径的滚轮及定速马达，以固定175g的重量作用施于涂料表面，直至见到表面底材即涂层磨穿界限时，通过计数器显示的马达回转次数来评价试样的耐磨性。
2、耐黄变测试
将实施例和对比例产品分别放入120℃、160℃、200℃、220℃的烘箱中放置2h，取出后观察涂料的颜色是否变黄。
3、柔韧性测试
在温度25℃，相对湿度50%的条件下对实施例和对比例的涂料进行测试，以 《GBT1731-1993 漆膜柔韧性测试方法》为依据，将涂有涂料的马口铁板的外侧沿长度方向依次卷绕在15、10、5、4、3、2、1毫米（即依次为轴棒1、轴棒2、轴棒3、轴棒4、轴棒5、轴棒6、轴棒7）的轴棒上，弯曲2-3s，用4倍放大镜观察涂料层膜，检查膜是否产生网纹、裂纹及剥落等破坏现象，以未出现膜层破坏的轴棒记录涂料层的柔韧性。
4、耐热性测试
参照《GB/T 1735-79 漆膜耐热性测定法》进行测试，具体为在四块马口铁上涂上涂料，将三块涂有涂料的马口铁在160℃的鼓风恒温箱中放置5h，另一块涂料马口铁留作比较；，到达规定时间后，将涂有涂料的马口铁取出，冷至室温，与预先留下的涂有涂料的马口铁比较，检査漆膜有无变色、起泡、起层、皱皮、开裂等现象。
实施例和对比例的性能评价测试结果如表1所示：
表1 性能评价测试结果表
从表中的测试结果可以看出，实施例中涂料的耐磨性均大大优于对比例，说明以氨基树脂作为架桥剂和制备过程中将先用羟基丙烯酸树脂包覆颜料可以大大增加耐磨性；相较于对比例2，本发明具有更好的耐黄变性，说明制备过程中将先用羟基丙烯酸树脂包覆颜料可以提高耐黄变性能，可以长时间不变黄；相比较以有机硅树脂作为架桥剂的对比例1，以氨基树脂作为架桥剂的实施例涂料具有更好的柔韧性；相比较于对比例2，本发明具有更好的耐热性，制备过程中将先用羟基丙烯酸树脂包覆颜料可大大提高耐热性。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种白色水溶性丙烯酸树脂，其特征在于：按重量份数以总量100份计，包括如下组分：
羟基丙烯酸树脂 30-50份
颜料 0.6-5份
氨基树脂 15-35份
中和剂 1.5-3.5份
溶剂 0.1-5份，
余量为水。
2.根据权利要求1所述的白色水溶性丙烯酸树脂，其特征在于：所述颜料为金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛的混合物，金红石型二氧化钛与锐钛矿型二氧化钛的重量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的白色水溶性丙烯酸树脂，其特征在于：所述氨基树脂为脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和聚酰胺多胺环氧氯丙烷中的一种或几种。
4.根据其权利要求1所述的白色水溶性丙烯酸树脂，其特征在于：所述中和剂为N-甲级二乙醇胺、N,N’-二甲基乙醇酸和三乙胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的白色水溶性丙烯酸树脂，其特征在于：所述溶剂为异丙醇、乙二醇乙醚、丁醚、正丁醚中的一种或几种。
6.一种如权利要求1所述的白色水溶性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）将羟基丙烯酸树脂与颜料充分混合，后将所得混合物放入研磨机中研磨；
（2）将中和剂加入到步骤（1）所得的研磨物搅拌均匀后，再加入氨基树脂进行低温局部反应；
（3）步骤（3）反应结束后，依次加入溶剂和水，搅拌均匀后得到白色水溶性丙烯酸树脂。
7.根据权利要求6所述的白色水溶性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述研磨时间为0.5-1h。
8.根据权利要求6所述的白色水溶性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述反应温度为20-40℃，反应时间为20-30min。
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