CN111019442A - 一种高浓缩通用色浆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓缩通用色浆，按重量份计，其原料中包含如下组分：聚酯改性丙烯酸树脂30‑60份；分散剂3‑15份；任选存在的分散助剂0‑1份；颜料10‑50份；有机溶剂10‑50份。该色浆通用于各种一般工业涂料中，且得到的涂料润湿性好、粘度适中、环保且展色性、稳定性好。本发明还公开了该色浆的制备方法和应用。

Description

一种高浓缩通用色浆及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一般工业涂料领域。更具体地，涉及一种高浓缩通用色浆及其制备方法和应用。

背景技术

随着国内经济发展，涂料行业进入了快速发展期。在一般工业涂料的使用领域，无论是涉及轻机涂料，还是重机涂料，应用客户端对耐性和美观提出了越来越高的要求。高分子树脂和颜料是涂料的重要组成部分，高分子树脂对各类工件物品表面提供保护性(满足各种耐性要求)和装饰性(满足光泽、丰满度要求)；颜料则赋予漆膜五彩斑斓的色彩，遮蔽底材缺陷，美化外观，同时有助于改善涂层的耐性。

着色颜料配入涂料体系的方式，一般工业涂料制造商传统的做法有两类。一种是把颜料制成无树脂浓缩浆，另一种是把颜料制成半成品色浆，该色浆只能用于特定的配漆树脂体系。

上述第一种方式，制成的无树脂浓缩浆只包含颜料、分散剂和溶剂，分散剂兼顾分散树脂的作用，解决了分散树脂存在的情况下与配漆树脂不相容的问题，但是随之会有过量的没有吸附在颜料表面游离的分散剂对最终漆膜的耐性产生负面的影响，因为这些分散剂没有活性反应基团，不参与交联反应。再者，这种无树脂浓缩浆由于含有大量的分散剂，导致价格昂贵，一般客户难以接受。

上述第二种方式，一般情况下会采用与配漆相同的树脂做为研磨树脂，并且该类树脂开发时往往侧重于成膜性能，很少考虑对各种无机和有机颜料表面的润湿性。所以在最终产品中会由于润湿性差导致各种涂料缺陷，如浮色发花、颜色晦暗且不稳定、贮存沉底等等现象。再者，这种色浆颜料含量不高，通用性差，只能用于特定1-2个树脂体系，直接导致涂料制造商色浆体系繁多，给生产排产和库存带来困难。

上述两种方式制备出来的色浆流动性不佳，直接导致最终涂料的粘度较大，施工时VOC高，不能满足日益严格的环保法律法规要求。

公开号为CN104086762A的发明专利中，公开了一种超支化聚酯树脂颜料分散剂及其制备方法。该分散剂为E10P改性聚酯树脂，此制备方法的聚酯树脂色泽较深，色泽通常在200-300，不适于用在颜色要求较高的漆中；此外，聚酯树脂主链上的酯键稳定性不好，会极大得影响漆膜的耐性(包括耐碱耐水性、保色保光性)。

为此，本领域迫切需要一种高浓度通用色浆，可用于多种工业领域(轻机和重机)，很好得解决以上不足之处，保证颜料能够安全、平稳得展色到最终漆膜，并且对漆膜的耐性没有不良影响，施工时排放的VOC能大幅度降低，满足用户和环境的需求。

发明内容

基于以上事实，本发明的第一个目的在于提供一种高浓缩通用色浆。该色浆通用于各种一般工业涂料中，且得到的涂料润湿性好、粘度适中、环保且展色性、稳定性好。

本发明的第二个目的在于提供一种如上第一个目的所述的高浓缩通用色浆的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供如上第一个目的所述的高浓缩通用色浆的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种高浓缩通用色浆，按重量份计，其原料中包括如下组分：

进一步地，所述分散剂为聚氨酯类或聚丙烯酸酯类高分子嵌段共聚物。

进一步地，所述聚酯改性丙烯酸树脂的数均分子量为2500-3500，重均分子量为6000-10000，分散度为1-2.5，羟值为140mgKOH/g。

进一步地，所述聚酯改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：

将月桂酸、异壬酸、异辛酸、NPG、TMP、对苯二甲酸酐、六氢苯酐、四氢苯酐、丁烯二酸酐混合并升温至120℃，脱水后在4小时时间内升温至225℃保持0.5小时，当酸值小于30mgKOH/g时，加入二甲苯回流，当酸值小于6.5-10.5mgKOH/g，粘度为Z1-Z3时，得到聚酯中间体；

将所述聚酯中间体和溶剂在氮气保护下，升温至150-160℃，在3小时时间内滴加加入丙烯酸酯单体和90wt％引发剂的混合物，保温1小时再加入剩余的引发剂，保温3小时，稀释至固体份为70％，得所述聚酯改性丙烯酸树脂。

进一步地，所述分散助剂为颜料衍生物。

进一步地，所述分散助剂为路博润22000黄色协同分散剂和5000蓝色协同分散剂中的一种或几种。

进一步地，所述聚酯改性丙烯酸树脂与分散剂的添加质量比为1:0.08-0.25。

进一步地，所述颜料为用于工业涂料的有机或无机颜料。

进一步地，所述有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和S-100溶剂油。

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

如上第一个目的提供的高浓缩通用色浆的制备方法，包括如下步骤：

将聚酯改性丙烯酸树脂、分散剂、任选存在的分散助剂、部分有机溶剂混合，搅拌；

在搅拌状态下加入颜料，继续搅拌；

在搅拌状态下加入剩余溶剂，继续搅拌至均匀；

研磨、分散，得所述高浓缩通用色浆。

为达到上述第三个目的，本发明提供如上第一个目的提供的高浓缩通用色浆在一般工业涂料中的应用。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的高浓缩通用色浆中，通过对各组分的选择及添加量的控制，从而使得该色浆通用于各种一般工业涂料中，且明显降低施工应用时的有机挥发物质的含量，符合国家环保发展方向；该通用色浆，适用于颜色要求较高的场合；此外，该通用色浆可以提供漆膜优异的保色保光及耐碱耐水性能、润湿稳定、基本上无浮色发花、色差、沉底等问题的发生；与一般工业涂料常用主体树脂分子链有良好的相容性，并降低分散体系的再度絮凝或聚集可能性，确保由此制成色浆的通用性。此外，该通用色浆可以低的添加量用于一般工业涂料中。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

根据本发明的一个具体实施方式，提供一种高浓缩通用色浆，按重量份计，其原料中包含如下组分：

需要说明，本实施方式中“任选存在的”是指“存在或不存在”，也即可以根据实际情况选择添加或者不添加分散助剂。当原料中不包含分散助剂时，其添加量为0份；当原料中包含分散助剂时，其添加量不为0，且优选为0.1-1份。

本实施方式中，一定量聚酯改性丙烯酸树脂的存在能很好的改善颜料的润湿性以及与分散剂和应用体系的相容性和降粘效果。该色浆中，无需进一步添加聚酯树脂、醇酸树脂等分散树脂，适用于一般工业涂料领域中不同的涂料中。示例性的聚酯改性丙烯酸树脂的数均分子量为2500-3500，重均分子量为6000-10000，分散度为1-2.5，羟值为140mgKOH/g。进一步地，该聚酯改性丙烯酸树脂的数均分子量包括但不限于为2800-3500、3000-3500等，重均分子量包括但不限于6000-9000、7000-9000等。

在一些示例中，按重量份计，该通用色浆的原料中，聚酯改性丙烯酸树脂的添加量包括但不限于可为32-48份、35-45份、35-40份、40-45份、52-60份等；分散剂的添加量包括但不限于为3-9份、3-8份、4-8份、5-8份等；颜料的添加量包括但不限于为12-45份、15-45份、15-20份、20-45份等；有机溶剂的添加量包括但不限于为15-30份、20-30份等。

在一个优选示例中，所述聚酯改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：

将月桂酸、异壬酸、异辛酸、NPG、TMP、对苯二甲酸酐、六氢苯酐、四氢苯酐、丁烯二酸酐混合并升温至120℃，脱水后在4小时时间内升温至225℃保持0.5小时，当酸值小于30mgKOH/g时，加入二甲苯回流，当酸值小于6.5-10.5mgKOH/g，粘度为Z1-Z3时，得到聚酯中间体；

将所述聚酯中间体和溶剂在氮气保护下，升温至150-160℃，在3小时时间内滴加加入丙烯酸酯单体和90wt％引发剂的混合物，保温1小时再加入剩余的引发剂，保温3小时，稀释至固体份为70％，得所述聚酯改性丙烯酸树脂。

上述聚酯改性丙烯酸树脂结构中减少了高分子链段之间的缠绕，降低了漆料的粘度，一方面有利于颜料的润湿稳定，另一方面明显降低施工应用时的有机挥发物质的含量，符合国家环保发展方向；分子中引入的长链烷基/芳基犹如锚钩的结构，与工业涂料中常用的几种主体树脂分子链有良好的相容性，确保由此制成色浆的通用性；且该树脂对涂料的成膜性好，不会给最终产品的性能带来耐性方面的不利影响；此外，该聚酯改性丙烯酸树脂色泽通常HAZEN<100，颜色近水白无色，可以用于颜色要求较高的场合；丙烯酸酯主链上的碳-碳键稳定性好，可以提供漆膜优异的保色保光及耐碱耐水性能。

本实施方式中，分散剂可为聚氨酯类或聚丙烯酸酯类高分子嵌段共聚物。通过选择合适的分散剂与聚酯改性丙烯酸树脂结合并进一步控制其添加量，从而使颜料表面能均匀包覆上分散剂，减少了游离在漆基里的分散剂，达到符合客户需求的展色性、稳定性并确保漆膜最终耐性、成膜性不受影响，从而可很好的通用于一般工业涂料中；此外，该色浆中可以具有高的颜料含量，进一步提高该色浆的通用性。

示例性的聚氨酯类高分子嵌段共聚物包括但不限于DISPERSANT-161、EFKA4061、AFCONA-4047等；示例性的聚丙烯酸酯类分散剂包括但不限于EFKA 4310、BYK-DISPERSANT-2150、AFCONA-4401等。

在一个优选示例中，聚酯改性丙烯酸树脂与分散剂的添加质量比为1:0.08-0.25。在该比例范围内，能最大可能的使分散剂均匀的包覆于颜料表面，防止分散剂的再度絮凝或聚集可能性，最大程度的改善颜料的润湿性，从而提高漆膜光泽和鲜艳度，克服雾影、浮色发花等缺陷的发生。

分散助剂能更好的促进分散剂的分散。本实施方式中，分散助剂可为颜料衍生物。示例性的分散助剂为路博润22000黄色协同分散剂、Tilo-5002黄色协同分散剂和5000蓝色协同分散剂、EFKA-6745蓝色协同分散剂中的一种或几种。对于某些比较难稳定分散的颜料，使用上述协同分散剂，会起到降粘、提高分散稳定性和最终漆膜光泽的作用。

本实施方式中，示例性的有机溶剂包括但不限于为丙二醇甲醚醋酸酯和S-100溶剂油。这两种溶剂不同比例的混合；可以较好得平衡分散粘度、漆膜干燥过程的挥发速率。

本实施方式中，颜料可为用于工业涂料的有机或无机颜料，也即，本实施方式的技术方案通用于各种工业涂料的颜料。

本发明的又一个具体实施方式提供如上所述的高浓缩通用色浆的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

将聚酯改性丙烯酸树脂、分散剂、任选存在的分散助剂、部分有机溶剂混合，搅拌，优选为在400-600rpm条件下搅拌10-15分钟；

在搅拌状态下加入颜料，继续搅拌，优选为在400-600rpm条件下搅拌10-15分钟；

在搅拌状态下加入剩余溶剂，继续搅拌至均匀；

研磨、分散，得所述高浓缩通用色浆。

本发明的再一个实施方式提供了如上所述的高浓缩通用色浆的应用。

该高浓缩通用色浆可以较低的添加量应用于一般工业涂料中。例如，其在工业涂料原料中的添加量可在40wt％以下，20wt％以下，10wt％以下，5wt％以下等。

具体包括但不限于以下应用领域：工程机械、农用机械、商务车、摩托车等用一般工业涂料，涵盖双组份低温聚氨酯体系、聚酯氨基高温体系、热塑性聚丙烯酸酯体系、环氧体系等。

以下结合一些具体实施例对本发明的技术方案进行说明：

聚酯改性丙烯酸树脂A的制备：

合成聚酯中间体：

投入月桂酸、异壬酸、异辛酸、NPG、TMP、对苯二甲酸酐、六氢苯酐、四氢苯酐、丁烯二酸酐的混合升温到120℃，脱水再用4小时升温到225℃，保持0.5小时，当酸值小于30mgKOH/g(固体)变清，时投入适量的二甲苯作为回流溶剂，保持温度并控制酸值，当酸值小6.5-10.5mg KOH/g，VIS Z1-Z3,(76.5％，溶于PMA)，取出作为中间体备用；

合成聚酯改性丙烯酸树脂：

将上述中间体和溶剂在氮气保护下，升温至150-160℃，用3小时滴加加入丙烯酸酯单体和90％第一部分引发剂的混合物，保温1小时再加入第二部分引发剂，保温3小时，稀释至固体份为70％，得所述聚酯改性丙烯酸树脂。

按照上述合成步骤，得到的聚酯改性的丙烯酸酯聚合物具有如下特征：数均分子量Mn为2500～3500，重均分子量Mw为6000～10000，分散度Mw/Mn为1-2.5，羟值为140mgKOH/g。

实施例1

本实施例的高浓缩的通用环保色浆原料中包括：31kg质量百分数为70％的聚酯改性丙烯酸树脂A，9.5kg丙二醇甲醚醋酸酯，5kg S-100溶剂，铁黄48kg，聚氨酯类分散剂6.5kg。

其制备方法为：(1)将31kg的聚酯改性丙烯酸树脂A、6.5kg聚氨酯类分散剂、9.025kg丙二醇甲醚醋酸酯，4.75kg S-100溶剂加入大小合适的容器内，搅拌(400-600rpm)10-15分钟；(2)边搅拌边加入PY42铁黄颜料48kg，加完颜料后，搅拌(400-600rpm)10-15分钟；(3)边搅拌边沿容器壁加入剩余溶剂丙二醇甲醚醋酸酯和S-100溶剂，继续搅拌30分钟至均匀；(4)在指定的砂磨机上开始研磨分散，至细度符合要求；

将上述通用色浆按照高浓缩通用色浆的检测作业指导书检测，各项主要技术指标见表2。

实施例2-5

各实施例的高浓缩通用环保色浆的组份见表1，各实施例的制备方法同实施例1基本相同，制得的涂料的技术指标见表2。

表1实施例2-5环保色浆的配方组成

表2实施例1-5所得色浆性能

用上述各高浓缩通用色浆替代几种产品体系原先的低浓度色浆来配制定色漆，考察替代前后的关键性能变化。

实施例6

产品名称：低温双组份聚氨酯PC 6000浅黄面漆，替代组分前后配方如下表3所示，替代组分前后配方的性能如下表4所示。

表3实施例6替代前后色漆配方组成

性能对比：

表4实施例6替代配方前后色漆性能

黄色的从表4中可知，替代配方后的漆膜指研色差变小(黄色色漆色差主要体现在Δb上)，且其他包括外观等性能也有改善。

实施例7

产品名称：低温双组份聚氨酯PC 2000蓝色面漆，替代组分前后配方如下表5所示，替代组分前后配方的性能如下表6所示。

表5实施例7替代前后色漆配方组成

性能对比：

表6实施例7替代前后色漆性能

实施例8

产品名称：ORGA SELECT 30绿色面漆。替代组分前后配方如下表7所示，替代组分前后配方的性能如下表8所示。

表7实施例8替代前后色漆配方组成

性能对比：

表8实施例8替代配方前后色漆性能

实施例9

产品名称：高温ORGA KB红面漆，替代组分前后配方如下表9所示，替代组分前后配方的性能如下表10所示。

表9实施例9替代前后色漆配方组成

性能对比：

表10实施例9替代前后色漆性能

红色的色漆色差主要体现在△a上，△E、△L、△a越接近0效果越好。从上表中可知，改进后的色浆色差更小。

实施例10

产品名称：UNIPACK 700小松黑色面漆。替代组分前后配方如下表11所示，替代组分前后配方的性能如下表12所示。

表11实施例10替代前后色漆配方组成

性能对比：

表12实施例10替代配方前后色漆性能

对比例1

将CN104086762A中制备得到的超支化聚酯分别等量替换实施例1-5中的聚酯改性丙烯酸树脂，并将制备得到的色浆用于实施例6-10各种面漆中，制备的各面漆性能对比如表13-17所示，可以看出，在耐水性和人工老化性能方面，聚酯改性丙烯酸树脂的明显好于超支化聚酯树脂。

表13实施例6色漆性能及替换树脂后色漆性能

表14实施例7色漆性能及替换树脂后色漆性能

表15实施例8色漆性能及替换树脂后色漆性能

表16实施例9色漆性能及替换树脂后色漆性能

表17实施例10色漆性能及替换树脂后色漆性能

对比例2

重复实施例4，区别在于，将其中的聚酯改性丙烯酸树脂的添加量改为20kg，并将制备得到的色浆用于实施例9高温ORGA KB红面漆中，该面漆在聚酯改性丙烯酸树脂用量减少下的性能对比如表18所示：

表18实施例4色漆性能及替换树脂用量后色漆性能

对比例3

重复实施例3，区别在于，将其中的聚氨酯嵌段共聚物的添加量改为2.5kg和8kg，并将制备得到的色浆用于实施例8 ORGA SELECT 30绿色面漆，该面漆在聚氨酯嵌段共聚物用量减少和增加的性能对比如表19所示：

表19实施例3色漆性能及替换分散剂用量后色漆性能

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种高浓缩通用色浆，其特征在于，按重量份计，其原料中包含如下组分：

2.根据权利要求1所述的高浓缩通用色浆，其特征在于，所述聚酯改性丙烯酸树脂的数均分子量为2500-3500，重均分子量为6000-10000，分散度为1-2.5，羟值为140mg KOH/g；

优选地，所述聚酯改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：

将月桂酸、异壬酸、异辛酸、NPG、TMP、对苯二甲酸酐、六氢苯酐、四氢苯酐、丁烯二酸酐混合并升温至120℃，脱水后在4小时时间内升温至225℃保持0.5小时，当酸值小于30mgKOH/g时，加入二甲苯回流，当酸值小于6.5-10.5mgKOH/g，粘度为Z1-Z3时，得到聚酯中间体；

将所述聚酯中间体和溶剂在氮气保护下，升温至150-160℃，在3小时时间内滴加加入丙烯酸酯单体和90wt％引发剂的混合物，保温1小时再加入剩余的引发剂，保温3小时，稀释至固体份为70％，得所述聚酯改性丙烯酸树脂。

3.根据权利要求1所述的高浓缩通用色浆，其特征在于，所述分散剂为聚氨酯类或聚丙烯酸酯类高分子嵌段共聚物。

4.根据权利要求1所述的高浓缩通用色浆，其特征在于，所述聚酯改性丙烯酸树脂与分散剂的添加质量比为1:0.08-0.25。

5.根据权利要求1所述的高浓缩通用色浆，其特征在于，所述分散助剂为颜料衍生物。

6.根据权利要求5所述的高浓缩通用色浆，其特征在于，所述分散助剂为路博润22000黄色协同分散剂和5000蓝色协同分散剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的高浓缩通用色浆，其特征在于，所述颜料为用于工业涂料的有机或无机颜料。

8.根据权利要求1所述的高浓缩通用色浆，其特征在于，所述有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和S-100溶剂油。

9.如权利要求1-8任一项所述的高浓缩通用色浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将聚酯改性丙烯酸树脂、分散剂、任选存在的分散助剂、部分有机溶剂混合，搅拌；

在搅拌状态下加入颜料，继续搅拌；

在搅拌状态下加入剩余溶剂，继续搅拌至均匀；

研磨、分散，得所述高浓缩通用色浆。

10.如权利要求1-8任一项所述的高浓缩通用色浆在一般工业涂料中的应用。