CN111073406A - 一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物及其制备方法，该组合物包括橘红色颜料和基体，所述基体为水性丙烯酸树脂。该组合物的制备方法包括以下步骤：步骤1、将部分水性丙烯酸树脂、橘红色颜料、填料、添加剂和水混合，研磨；步骤2、向步骤1的产物中加入剩余的水性丙烯酸树脂，混合。由该橘红色水性丙烯酸金属漆组合物形成的漆膜硬度高、附着力好等，具有优异的综合性能，并且制备该组合物的方法简单、原料易得、绿色环保、易于实现，适用于大规模工业化生产。

Description

一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性漆领域，具体涉及一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物及其制备方法。
背景技术
传统溶剂型涂料在制造和使用的过程中含有大量的有机挥发物(简称VOC)，大量有毒的有机物污染和破坏了环境，对人体造成严重伤害。涂料中的甲醛能使人患上白血病，涂料的发展在不断改善人类物质生产，生活需求的同时，也使环境迅速恶化。在环保意识强化的现代，开发低VOC环保型的绿色涂料产品凸显其重要性。
水性涂料是以水作溶剂或分散介质的一类涂料，在建筑、家具、汽车、游乐领域已普遍采用。水性涂料分为水溶型和水乳型，水乳型涂料能够得到几乎可与溶剂型涂料性能相似的漆膜，却大大降低了以VOC和重金属为代表的有害物质含量，甚至降低到接近零的程度。但在一些工业涂装领域、防腐涂装领域，仍大量使用溶剂型涂料，人们越来越重视环境问题，保护环境，开发无污染绿色能源已成为全球人的共识，在可能的情况下用水性涂料代替溶剂型涂料是必然的趋势。
水性漆是以水为溶剂和稀释剂，不人为添加有机溶剂，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，并且还具有运输安全方便，节省资源与能源，减少人力物力的消耗，减少对环境的污染和人体健康的影响，且在使用时，水性涂料雾化率低，且喷涂量少，容易实现自动化涂装等优点。但水性涂料也是有缺点：漆膜硬度低、光泽度差、耐水性差、耐冲击性差和附着力较差等，限制了其在水性金属漆等行业的应用。
因此，亟需开发一种漆膜硬度高、耐水性好、耐冲击性好、附着力高以及光泽度高的水性丙烯酸金属漆。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，将水性丙烯酸树脂、橘红色颜料、填料、添加剂及适量的水混合均匀后，获得橘红色水性丙烯酸金属漆组合物，由该组合物制得的橘红色水性丙烯酸金属漆的漆膜硬度高、附着力好、光泽度高，综合性能优异，并且该橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的制备方法工艺简单、绿色环保、原料易得、易于实现，从而完成本发明。
本发明的目的在于一方面提供一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物，该组合物包括橘红色颜料和基体，所述基体为水性丙烯酸树脂。
本发明的另一方面在于提供一种本发明第一方面所述的黄色水性漆组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、将部分水性丙烯酸树脂、橘红色颜料、无机填料、添加剂和水混合，研磨；
步骤2、向步骤1的产物中加入剩余的水性丙烯酸树脂。
本发明所具有的有益效果：
(1)根据本发明所提供的橘红色水性丙烯酸金属漆组合物制备的漆膜，该漆膜具有硬度高、附着力高和光泽度高等优异性能，例如，该漆膜的附着力达到0级，漆膜表面的硬度可达到 3H，光泽度可达到76.3。
(2)本发明所提供的橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的制备方法工艺简单、原料易得、绿色环保、易于实现，适用于大规模工业化生产。
附图说明
图1示出水性漆的成膜过程示意图；
图2示出水性漆中树脂粒子与碳酸钙粒子的分布状态示意图；
图3示出本发明实施例3-6所得橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的粒径变化趋势；
图4示出本发明实施例4所得橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的粒径分布；
图5示出本发明实施例7-11所得漆膜的接触角冻结图像。
具体实施方式
下面通过附图和优选实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
本发明一方面在于提供一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物，该组合物包括橘红色颜料和基体，其中，基体为水性丙烯酸树脂。
根据本发明，橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的基体为水性丙烯酸树脂，即水性丙烯酸树脂为该组合物的成膜物质。
根据本发明，水性丙烯酸树脂为丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类与其他烯类单体共聚得到的产物，制备水性丙烯酸树脂的单体使水性丙烯酸树脂涂料具有热塑性，同时具有良好的保色保光的功能。
根据本发明，水性丙烯酸树脂可以是市售商品，也可以自制，优选自制521水性丙烯酸树脂。
根据本发明，自制521水性丙烯酸树脂优选按照以下方法制备：(详见专利CN105255261B)
步骤(1)、向反应器中加入有机溶剂和链转移剂，混合搅拌，将反应器的温度控制为60～80℃，其中，所述有机溶剂为甲醇，链转移剂为正十二烷基硫醇。
步骤(2)、向反应器中连续滴加由丙烯酸酯类单体、硅烷偶联剂和引发剂形成的混合物Ⅰ，滴加完后，保温反应，
其中，所述丙烯酸酯类单体为由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯形成的混合物Ⅱ，
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，硅烷偶联剂的添加量为所述混合物Ⅱ的2～20wt％，
所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。
在上述步骤2中，温度控制为60～80℃，优选为70～80℃，进一步的，温度控制为75～80℃。
步骤(3)、向步骤2中的反应体系中，连续滴加由丙烯酸酯类单体、硅烷偶联剂和引发剂形成的混合物Ⅲ，混合物Ⅲ与混合物Ⅰ的重量比为混合物Ⅲ：混合物Ⅰ＝1～3：1，滴加完后，保温反应，
其中，丙烯酸酯类单体为由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙脂和甲基丙烯酸形成的混合物Ⅳ，
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，硅烷偶联剂的添加量为所述混合物Ⅳ的3～20wt％，优选5～15％，更优选6～ 10％，
所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。
步骤(4)、将步骤3中的体系降至室温，然后加入碱将体系中和至pH值为7～8。
步骤(5)、中和完成后，除去体系中的甲醇，然后加入水乳化获得水性丙烯酸树脂。
根据本发明，橘红色颜料为有机颜料或无机颜料。
根据本发明，橘红色颜料为有机颜料，优选为偶氮类颜料。
根据本发明，橘红色颜料例如为3106银朱R，包括以下成分：邻氯对硝基苯胺和2-萘酚。
本发明中，橘红色颜料可赋予涂层颜色，遮盖能力强，使涂层的抗日晒性、持久性和预防气候变化等性能大大增强。
根据本发明，组合物中，橘红色颜料与水性丙烯酸树脂的重量比为1：(6～18)，优选为1：(7～16)，更优选为1：(7.5～15)。
根据本发明，组合物还包括填料、添加剂和水。
根据本发明，填料为无机填料。
本发明中，无机填料具有增加漆膜厚度和硬度、提高漆膜附着力、调节流变性能、改善机械强度、耐候性、降低光泽和降低成本的作用。
根据本发明，无机填料选自二氧化硅、碳酸钙、高岭土、滑石粉和云母粉中的一种或几种，优选为二氧化硅、碳酸钙、高岭土中的一种或几种。
根据本发明，无机填料选自碳酸钙(CaCO3)，优选为粒径为1～10μm，更优选为1～5μm的碳酸钙。
根据本发明，水性丙烯酸树脂与填料的重量比为(3～6)： 1。
本发明人发现，填料的用量对橘红色水性丙烯酸金属漆组合物形成的漆膜的性能有重要的影响，当组合物中填料的添加量较多或较少时，漆膜的光泽度、硬度提高、耐水性、附着力、耐冲击强度等会发生变化。
根据本发明，树脂粒子与碳酸钙粒子的在水性漆的漆液中的分布示意图如图2所示，从图中可以看出，树脂粒子与碳酸钙粒子均匀分布在漆液中，成膜后可获得均匀的漆膜。
本发明中，在组合物制备过程中，为进一步提高水性漆的性能，需要加入添加剂。
本发明人发现，在橘红色水性丙烯酸金属漆组合物制备过程中，漆液中容易混入气体，形成气泡，将含气泡的漆液涂覆在基材上形成漆膜(或称涂膜)，所得漆膜的表面凹凸不平，可知，气泡的存在对形成的漆膜的过程或漆膜的性能(如漆膜耐水性)具有重要的影响，会造成漆膜表面产生缺陷或影响成膜性能。因此，需要除去体系中的气泡，消除影响。在制备水性漆的过程中，加入将消泡剂可避免或减少水性漆中的气泡，从而提高气泡的性能。
根据本发明，添加剂包括消泡剂，消泡剂为水性消泡剂，优选为水性有机硅消泡剂，例如购自合肥新万成环保科技有限公司的BYK-024、BYK-028或BYK-182消泡剂。
根据本发明，添加剂还包括分散剂，优选为润湿分散剂。
根据本发明，添加剂还包括防腐剂、防污剂、防沉剂、防流挂剂、阻燃剂和增稠剂中的一种或几种。
润湿分散剂一方面能够用于改善涂料的表面张力和渗透性，使其能够更好的润湿基材，提高涂料的附着力；另一方面，润湿分散剂能提高和改善颜料和填料在漆液中的分散性能，防止颜料和填料发生沉降或漂浮。
本发明中，加入润湿分散剂，能够提高水性丙烯酸金属漆的表面张力和渗透性，提高金属漆的附着力，还能够防止橘红色颜料和填料在水性丙烯酸金属漆发生沉降或漂浮，导致橘红色颜料和填料在漆液中分散不均匀，进而影响漆液的综合性能，优选还可与防沉剂协同加入。例如，橘红色颜料分散不均匀影响漆液的着色性能，填料分散不均匀导致漆膜的涂膜厚度不均匀、机械性能较差，如硬度和抗冲击性能不佳。
防腐剂、防污剂能够抑制涂料致腐微生物，防止涂料破乳变质。本发明中，金属漆应用于工业涂装领域、防腐涂装领域、海洋船舶领域，极易受到细菌、海洋生物的污染，造成漆液变质，进而破坏内部金属基材，造成较大的损失，因此，在金属漆中加入防腐剂和/或防污剂降低细菌及藻类对漆膜的侵害，降低损失。
阻燃剂选择水基阻燃剂，优选氮磷系阻燃剂，阻燃剂在涂料中用量较少，但能够显著提高涂料的阻燃能力。
本发明中，添加剂在组合物中的添加量较少，但对组合物漆液及其形成的漆膜的性能具有重要的影响。
根据本发明，橘红色水性丙烯酸金属漆组合物中，基于水性丙烯酸树脂为180-195重量份，
Figure BDA0001837396710000071
根据本发明，添加剂包括消泡剂，基于水性丙烯酸树脂为 180-190重量份，消泡剂为0.05-3重量份，优选为0.1-1重量份，更优选为0.4-0.6重量份。
根据本发明，添加剂还包括分散剂，基于水性丙烯酸树脂为180-190重量份，润湿分散剂为0.05-2重量份，优选为0.1-1.5 重量份，更优选为0.2-1.0重量份。
水性丙烯酸金属漆中水的含量较大，所以流动性也比较大，需要加入增稠剂提高其黏度，并可防止涂料在施工过程中出现流挂现象，也可同时加入防流挂剂，总之，增稠剂的加入可赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。
根据本发明，水选自去离子水、蒸馏水、自来水及纯净水中的一种或几种，优选为去离子水或蒸馏水，更优选为去离子水。水作为分散介质或称为溶剂或稀释剂，在涂料中起着溶解或分散成膜物质的作用，并可改善涂料的润湿性和分散性，调节成膜物质和涂料的粘度，提高涂料的流动性来形成完整的漆膜，以满足施工工艺要求。
本发明的另一方面在于提供一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的制备方法，优选为制备本发明第一方面所述的橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、将部分水性丙烯酸树脂、橘红色颜料、填料、添加剂和水混合，研磨；
本发明中，步骤1中，将水性丙烯酸树脂、橘红色颜料、无机填料、消泡剂和水混合，研磨，得到混合物。
在本发明中，在步骤1中，水性丙烯酸树脂的加入量为全部水性丙烯酸树脂重量的(1/3～3/4)，优选为1/3～1/2，例如1/3。
本发明人发现，水性丙烯酸树脂能起到一定的预分散的作用，先将部分水性丙烯酸树脂与橘红色颜料、填料、添加剂和水进行混合，可起到预分散的作用，从而使得无机填料粒子和/ 或橘红色颜料粒子能够更好的分散，避免粒子发生团聚，影响成膜后的色泽。混合均匀后再与剩余水性丙烯酸树脂混合，则相容性好，由此使得混合研磨效果好且效率高。
根据本发明，步骤1中，研磨优选在高速分散砂磨机中进行，研磨时加入适量皓珠，皓珠的作用是用来通过高速旋转碰撞将混合物中的颗粒研磨的更细，从而使颗粒分散更均匀，使最终产品的性能更好。
根据本发明，皓珠的直径为1.2～3.0mm，优选为1.8～2.0mm。
根据本发明，步骤1中，橘红色颜料与填料的重量之和与皓珠的重量之比为1：(1～6)，优选为1：(2～5)，更优选为1：(3～4)。
根据本发明，步骤1中，研磨的速度为1500～3000r/min，优选为1800～2600r/min，更优选为2200r/min。
根据本发明，步骤2中，研磨的时间为0.5～3h，优选为1～2h，例如1h。
步骤2、向步骤1的产物中加入剩余的水性丙烯酸树脂，混合；
根据本发明，步骤1中加入部分水性丙烯酸树脂与其他原料混合研磨，步骤2中，将剩余的水性丙烯酸树脂加入到步骤1的产物中，进行混合，步骤1混合研磨后的混合物与水性丙烯酸树脂具有更好的相容性，将水性丙烯酸树脂分批加入可提高研磨效果和效率。
根据本发明，步骤2中，优选采用搅拌的方式进行混合，搅拌速度为600～1000r/min，优选为700～900r/min，更优选为 750～850r/min，例如850r/min。
根据本发明，步骤2中，搅拌时间为5～60min，优选为 10～50min，更优选为20～30min。
本发明中，在混合过程中，若混合物粘稠度较大，可根据实际情况加入适量水，调节粘稠度，以提高混合效率。
步骤3、停止搅拌，静置，过滤，稀释后得到橘红色水性丙烯酸金属漆组合物。
本发明中，步骤2搅拌结束后，将所得产物静置，过滤除去锆珠等杂质。
根据本发明，步骤3中，采用过滤网进行过滤，过滤网的目数优选为120目。
本发明中，由于橘红色水性丙烯酸金属漆组合物为水性漆，含水量较多，喷涂施工时，时间长了会腐蚀管道，所以喷枪、喷管和容器尽量使用不锈钢材料。
水性漆对压缩空气中的油气含量要求很严格。在喷涂施工中，压缩空气中的油气成份易造成水性漆的漆膜缺陷。因此，压缩空气过滤器除了使用一般滤水滤油器外，最好加活性炭过滤，把油气含量控制在0.5mg/m3以内。
水性漆粘度较低，喷涂时压缩空气的气压要稳定，涂层不能过厚，否则容易出现流挂现象。
本发明中，橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的使用方法为：
1、用砂纸将铁板沿纵向往复打磨，除锈和镀锡层，使金属表面呈现出均匀的金属光泽，用水冲洗干净置于烘箱中，烘干备用；
2、用去离子水将水性漆稀释至适合喷涂的粘度(用玻璃棒挑起后2s左右不断流)使用F-75型喷枪喷涂，喷涂时空气压力为0.6～0.8MPa，喷枪与物件表面距离为20～30cm，角度为 90°，待喷枪稳定出漆后，将水性漆均匀喷涂在试板表面。让试板表干，再放入电热恒温鼓风干燥箱中在80～90℃烘烤1h，即得到漆膜。
本发明中，水性漆在成膜过程中，随着水的挥发经历了聚合物粒子的浓缩、聚集迭合、挤压变形、再借助于成膜助剂融合成膜的过程。水性漆的成膜过程示意图如图1所示，从图1中可以看出，漆液经过粒子聚集、粒子压缩融合后成膜，成膜过程中阶段多，并且是非分子级的。任何阶段都有可能产生不完全性，特别是最后阶段，乳液粒子借助于成膜助剂或添加剂形成均匀的连续相是水性漆最终性能的根本保证。而溶剂型涂料成膜时随着有机溶剂的挥发，聚合物始终以分子状态浓缩聚结，成膜阶段单一，这种分子级的聚结过程使得成膜时产生局部不均匀的可能性大为减少。
实施例
以下通过具体实例进一步描述本发明。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
1、粒径的测试
用玻璃棒取2-3滴过滤后橘红色水性丙烯酸金属漆组合物样品置于50ml烧杯中，加入蒸馏水至刻度后超声震荡5分钟，使水性漆充分分散开来，用BI-MAS Brook heavenInstruments Corporation生产的90plus型号的激光粒度仪测定粒径。
实施例1橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的制备
(1)称取60g水性丙烯酸树脂、30g碳酸钙、橘红色颜料12g，去离子水15.4g、消泡剂0.57g加入到高速分散砂磨机中，加入 160g皓珠，启动分散磨砂机，对混合物进行研磨，设定转速为 2200r/min，时间1h；
(2)向步骤1的分散砂磨机中加入120g水性丙烯酸树脂，进行搅拌混合，设定转速为800r/min，时间20min；
(3)搅拌结束后，将所得产物静置，用120目的过滤网过滤，得到橘红色水性丙烯酸金属漆组合物。
实施例2
(1)称取60g水性丙烯酸树脂、30g碳酸钙、橘红色颜料18g，去离子水18.7g、消泡剂0.56g加入到高速分散砂磨机中，并加入180g皓珠，启动分散磨砂机，对混合物进行研磨，设定转速为2200r/min，时间1h；
(2)向步骤1的分散砂磨机中加入120g水性丙烯酸树脂，进行搅拌混合，设定转速为800r/min，时间20min；
(3)搅拌结束后，将所得产物静置，用120目的过滤网过滤，得到橘红色水性丙烯酸金属漆组合物。
实施例3
(1)称取60g水性丙烯酸树脂、31g碳酸钙、橘红色颜料24g，去离子水20g、消泡剂0.54g加入到高速分散砂磨机中，并加入200g皓珠，启动分散磨砂机，对混合物进行研磨，设定转速为 2200r/min，时间1h；
(2)向步骤1的分散砂磨机中加入120g水性丙烯酸树脂，进行搅拌混合，设定转速为800r/min，时间20min；
(3)搅拌结束后，将所得产物静置，用120目的过滤网过滤，得到橘红色水性丙烯酸金属漆组合物1。
测试上述橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的漆液的粒径，测试结果如表1所示。
实施例4
(1)称取60g水性丙烯酸树脂、45g碳酸钙、橘红色颜料24g，去离子水24.2g、消泡剂0.57g加入到高速分散砂磨机中，加入 270g皓珠，启动分散磨砂机，对混合物进行研磨，设定转速为 2200r/min，时间1h；
(2)向步骤1的分散砂磨机中加入120g水性丙烯酸树脂，进行搅拌混合，设定转速为800r/min，时间20min；
(3)搅拌结束后，将所得产物静置，用120目的过滤网过滤，得到橘红色水性丙烯酸金属漆组合物2。
测试上述橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的漆液的粒径，测试结果如表1所示，其粒径分布如图4所示。
实施例5
(1)称取60g水性丙烯酸树脂、53.8g碳酸钙、橘红色颜料 24g，去离子水25.8g、消泡剂0.56g加入到高速分散砂磨机中，加入300g皓珠，启动分散磨砂机，对混合物进行研磨，设定转速为2200r/min，时间1h；
(2)向步骤1的分散砂磨机中加入120g水性丙烯酸树脂，进行搅拌混合，设定转速为800r/min，时间20min；
(3)搅拌结束后，将所得产物静置，用120目的过滤网过滤，得到橘红色水性丙烯酸金属漆组合物3。
测试上述橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的漆液的粒径，测试结果如表1所示。
实施例6
(1)称取60g水性丙烯酸树脂、60g轻质碳酸钙、橘红色颜料24g，去离子水25g、消泡剂0.54g加入到高速分散砂磨机中，加入320g皓珠，启动分散磨砂机，对混合物进行研磨，设定转速为2200r/min，时间1h；
(2)向步骤1的分散砂磨机中加入120g水性丙烯酸树脂，进行搅拌混合，设定转速为800r/min，时间20min；
(3)搅拌结束后，将所得产物静置，用120目的过滤网过滤，得到橘红色水性丙烯酸金属漆组合物4。
测试上述橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的漆液的粒径，测试结果如表1所示。
对比例
对比例1
重复实施例3的制备过程，区别在于，不加入碳酸钙，其他步骤与实施例2相同。
实施例7-11
在实施例7-10中，将对比例1和实施例3-6得到的橘红色水性丙烯酸金属漆组合物加蒸馏水稀释至浓度合适的可喷涂粘度 (用玻璃棒提起样品，静置3s内能迅速成滴状落下)，用细纱布过滤，备用；
用砂纸将铁板沿纵向往复打磨，除锈和镀锡层，使金属表面呈现出均匀的金属光泽，用水冲洗干净置于烘箱中，烘干备用；
打开空气压缩机至气体密度达到恒定值，打开环保吸收箱的抽风开关，使用F-75型喷枪喷涂，喷涂时空气压力为0.6～ 0.8MPa，喷枪与物件表面距离为20～30cm，角度为90°，待喷枪稳定出漆后，将水性漆均匀喷涂在铁板表面，用蒸馏水洗净喷枪，关闭压缩机和吸收箱；
在自然条件下晾干，待喷涂过的铁板表干后，将铁板置于烘箱中，在85℃烘烤1.5小时后取出，从而得到以上对比例1和
实施例3-6所得橘红色水性丙烯酸金属漆组合物分别在铁板上形成的漆膜，可分别标号为漆膜1-5。
下表1中，总结了对比例1和实施例3-6所得橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的平均粒径测试结果；表2-5分别为实施例3-6 所得橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的漆液的粒径分布数据。
表1
Figure BDA0001837396710000141
Figure BDA0001837396710000151
表2
Figure BDA0001837396710000152
表3
Figure BDA0001837396710000153
表4
Figure BDA0001837396710000161
表5
Figure BDA0001837396710000162
按照表1中的数据，绘制实施例3-6所得橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的粒径变化趋势，如图3所示。
从表1-5和图3-4可以看出，碳酸钙的添加对漆液的平均粒径有一定影响，实施例4所得漆液的平均粒径较小，而实施例5 所得漆液的平均粒径较大，漆液中颜料和填料的添加量的多少及二者的重量比影响研磨效果，另外，混合物的粘稠度对粒径的大小也会有影响。
实验例
实验例1接触角测定
将实施例7-11所得到的漆膜1-5进行接触角测试，每个漆膜中选取较光滑平整的三个点用接触角测定仪(JC2000D，上海中晨数字技术设备有限公司)进行测定，然后求取平均值。
漆膜1-5的接触角测试结果如表6所示，漆膜1-5的接触角冻结图像如图5所示。
表6
Figure BDA0001837396710000171
对于接触角而言，接触角是指在气、液、固三相交点处的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线的夹角θc，就是润湿程度的量度。若θc<90°，则固体的表面是亲水性的，也就是说液体较易润湿固体，接触角越小，表示润湿性越好。由表6可知，漆膜1-5的接触角都是小于90°的，碳酸钙的添加量不同即碳酸钙与橘红色颜料的添加比例不同，漆膜的接触角会发生变化，漆膜3的接触角最大。
实验例2光泽度的测定
光泽度按《漆膜一般制备法》(GB1727-79)的规定，采用 460型光泽度仪(台湾博学光学仪器有限公司)测定。
打开光泽度仪，按指导手册上的说明进行校正，校正完毕后将光泽度仪放在漆膜1-5上进行测量，使用光泽度计检测漆膜光泽，每次测试一个漆膜表面需分别在漆膜表面取4个不同位点进行检测，检测时，需使漆膜表面完全覆盖光泽度计检测孔，将测得的4个数据求和并求平均值，最终取平均数值为漆膜光泽度。
分别将漆膜1-5进行光泽度测试，测试结果如表7所示：
表7
Figure BDA0001837396710000181
涂膜表面对照射在其上的光线向一定方向反射出去的能力，也称镜面光泽度。反射的光量越大，则涂膜的光泽越高。涂膜表面反射光的强弱取决于涂膜表面的平整和粗糙度。
由表7可知，碳酸钙的加入量对漆膜的光泽度的影响较大，尤其当碳酸钙加入量越多，光泽度越低，其中不加入碳酸钙的漆膜的光泽度最高，漆膜5的光泽度最低。碳酸钙加入量较多时，在涂膜的形成过程中，随溶剂的挥发，涂膜会变薄并收缩，涂料中的悬浮的填料粒子会在涂膜表面重新排列，造成涂膜表面的不平整，破坏了漆膜表面的平滑性，从而造成光泽度降低。另外，碳酸钙添加量较多时，研磨不充分，颗粒的粒径大，涂层不均匀，导致漆膜的光泽度下降。
实验例3硬度的测定
使用中国天津市材料试验机厂生产的QHQ型涂膜划痕硬度仪，按《GB/T6739-1996涂膜铅笔硬度测定法》测试铅笔硬度。用一套5B-B，HB，F，H-6H的铅笔，从5B最软到6H最硬。测试前将铅笔削至笔芯露出笔杆约3mm，将铅笔芯垂直于 400#砂纸上画圆，直至铅笔尖端磨成平面，边缘锐利手持铅笔约成45°角，以均匀、约1cm/s的速度用力在涂膜面上推压约1cm，并在涂膜上刮划。对同一硬度标号的铅笔重复刮划5道，如有2道或以上未刮划到样板的底板，则换用硬度大一标号的铅笔，直至找到涂膜被擦伤道或以上的铅笔，比该铅笔硬度小一标号即为涂膜的铅笔硬度，观察漆膜状况并记录数据。
按上述方法对实施例7-11得到的漆膜1-5进行硬度测试，测试结果如表8所示：
表8
Figure BDA0001837396710000191
硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，因此固体对外界其他固体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标，涂膜硬度是表示漆膜机械强度的重要指标之一。由表8 可以看出，碳酸钙加入的加入提高了漆膜的硬度，漆膜硬度可达到3H。随着CaCO3量的增加漆膜的硬度会随之增高，但是有一定的限度，漆膜3的硬度达到3H，且综合性能最好。碳酸钙主要通过影响与水性丙烯酸树脂的填充程度，当填充较充分时，水性漆的硬度达到最大，再增加CaCO3的量，硬度不会随之增大。
实验例4附着力的检测
采用QFH型漆膜划格仪，按照《GB/T 9286-1998漆膜附着力测定法》采用画格实验方法测试漆膜的附着力。用划伤划格仪(百格刀)在规定试板上刻画“十”字形。用透明胶粘在“十”字形处，缓慢撕去胶粘带，检查切割处破坏的情况。实验要求在试片的三个不同位置上完成。若三个位置实验结果出现不同，应在多于三个位置上重复实验，记录全部结果。评定的标准如表9：
表9
Figure BDA0001837396710000192
Figure BDA0001837396710000201
分别将实施例7-11制备得到的漆膜1-5进行附着力测试，测试结果如表10所示：
表10
Figure BDA0001837396710000202
漆膜的附着力是指漆膜与被附着物体表面通过物理和化学力作用结合在一起的坚牢程度。漆膜的附着力是考核漆膜性能的重要指标之一，附着力的好与坏关系到整个配套涂层的质量。漆膜只有很好地附着在被涂物件上，才能发挥其应有的保护和装饰作用，才能达到应用涂料的目的，否则即使涂层具有很好的保护性和装饰性，但由于附着不好而造成大片脱落，也是没有实际意义的。
由表9和表10可以看出，可知，漆膜附着力最高为0级，漆膜3和漆膜1的附着力较好，但当CaCO3添加量较多时，例如漆膜4的附着力明显下降，这可能是由于碳酸钙添加量较多时，研磨不充分，分散度较差导致的。随着碳酸钙添加量的增加，漆膜硬度增大，漆膜的附着力下降。
实验例5耐水性的测定
根据国家标准《GB/T1733-93漆膜耐水性测定法》对漆膜进行耐水性的测定，在达到规定的试验时间后，以漆膜表面变化现象表示其耐水性能。
分别将实施例7-11制备得到的漆膜样品1-5进行耐水性测试，测试结果如表11所示：
表11
Figure BDA0001837396710000211
由表11可知，随着CaCO3用量的增加，漆膜膜起时间逐渐减小。这可能因为碳酸钙与橘红色颜料均为粉末状，易于膜起，添加一定量颜填料后，漆膜的孔隙率高，透水透气性强，漆膜内部存在的水分就容易逃逸而产生较小的应力，由于该应力与漆膜附着力是相对抗的，应力超过附着力会引起漆膜起泡，所以水分挥发产生的应力越小，漆膜起泡的可能性越小。但颜填料添加量较多时，漆膜表面丧失了耐水性。
实验例6抗冲击性能测试
漆膜的耐冲击性又称漆膜冲击强度，是指涂于底材上的涂膜在经受高速负荷作用下发生快速变形而不出现开裂或从金属底材上脱落的能力，它表现了被试验漆膜的柔韧性和对底材的附着力。使用中国天津材料试验机厂生产的QCJ型漆膜冲击器，参照《GB/T1732-93涂膜耐冲击力测定法》测试漆膜的耐冲击性。
测试时，可将涂漆面朝上(正冲)或朝下(反冲)放在冲模上，将重锤提升到产品标准规定的高度自由落下，观察样板冲击区域涂层的开裂或剥落情况。由于此方法的再现性差，当用数值表示时，最好限定在同一实验室测试，同时必须严格控制各种影响因素，以尽可能提高数据的准确性。首先，漆膜在冲击负荷下往往表现为脆性破坏，而温、湿度将对漆膜的柔韧性产生影响，因此测定的试板必须在温度(23±2)℃和相对湿度50％±5％的环境条件下至少调节16h以上才能进行。其次相同的底材，经受不同的表面打磨处理，对漆膜耐冲击测定值影响也很大，一般底材打磨的越彻底，漆膜与底材结合的越牢固，漆膜的耐冲击值比底材不处理或处理不彻底的耐冲击值高。
采用杜邦冲击试验仪(北京东目仪器有限公司、SY8 -CT106)测试漆膜的耐冲击强度，用500g重物在不同高度自由落体分别砸在铁板的涂漆面上，即本实施例7-11所制备的漆膜 1-5上，观察重物冲击后漆膜的状况。漆膜1-5耐冲击性测试结果如表12。
表12(注：500g重物)
Figure BDA0001837396710000221
从表12可以看出，随着CaCO3的用量的增加，漆膜的抗冲击力减小，因为随着CaCO3用量的增加，漆膜的硬度增大，抗冲击力会随着漆膜硬度的增加而减小。
以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本发明的阐述性解释，并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超出本发明精神和保护范围的情况下，可以对本发明技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本发明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种橘红色水性丙烯酸金属漆组合物，其特征在于，所述组合物包括橘红色颜料和基体，所述基体为水性丙烯酸树脂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括填料、添加剂和水。
3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述填料为无机填料，优选选自二氧化硅、碳酸钙、高岭土、滑石粉和云母粉中的一种或几种，更优选为二氧化硅、碳酸钙、高岭土中的一种或几种。
4.根据权利要求2或3所述的组合物，其特征在于，所述添加剂包括消泡剂，所述消泡剂为水性有机硅消泡剂。
5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述添加剂还包括分散剂，优选为润湿分散剂。
6.根据权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述组合物中，基于水性丙烯酸树脂为180-195重量份，
Figure FDA0001837396700000011
7.一种制备根据权利要求1至5之一所述的橘红色水性丙烯酸金属漆组合物的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、将部分水性丙烯酸树脂、橘红色颜料、填料、添加剂和水混合，研磨；
步骤2、向步骤1的产物中加入剩余的水性丙烯酸树脂，混合。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1中，部分水性丙烯酸树脂的重量为总的水性丙烯酸树脂重量的1/3～3/4，优选为1/3～1/2。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
步骤1中，研磨速度为1500～3000r/min；和/或
研磨的时间为0.5～2h。
10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于，
步骤2中，优选采用搅拌的方式进行混合，搅拌速度为600～1000r/min；和/或
搅拌时间为5～60min。
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