CN111073423A - 可用于集装箱的水性丙烯酸涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，包括以下质量百分比的原料：56.3～59.7％水性环氧改性丙烯酸树脂；25.7～29％颜填料；4.4～5.2％助剂；8.67‑9.8％去离子水；其中，所述水性环氧改性丙烯酸树脂由环氧树脂和丙烯酸树脂加热交联形成，所述丙烯酸树脂为自交联丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂含有羧基。在加热如烘烤情况下环氧树脂中的环氧基和丙烯酸树脂中含有的羧基发生交联反应，同时使用的自交联丙烯酸树脂能够发生自交联反应，通过双重交联固化能够得到交联密度高的水性环氧改性丙烯酸树脂，进而使得形成的水性丙烯酸涂料具有优异的附着力和防腐性，同时还具有优异的快干性，能够有效地减少中间漆干燥时间进而提高集装箱的生产效率。

Description

可用于集装箱的水性丙烯酸涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种可用于集装箱的水性丙烯酸涂料及其制备方法。
背景技术
从2017年4月开始，凡在中国生产的海运集装箱，都必须使用水性涂料，其性能要求必须达到集装箱行业协会制定并发布的集装箱用水性涂料的行业标准JH/T E05-2015。目前主流的用于集装箱水性中层漆的要么是水性纯环氧涂料、要么是水性纯丙烯酸涂料。由于水性纯环氧和水性纯丙烯酸涂料在性能及使用中都有各自的缺点，如纯环氧中层漆成本较高，干燥较慢，早期耐水性较差，并且有着施工适用期的限制，影响生产线的一次性调漆量进而影响生产效率；又如纯丙烯酸中层漆，其防腐性能稍稍欠缺等。考虑到实际海运集装箱生产线的施工工艺及对涂层性能的要求，需要开发出一种综合环氧和丙烯酸涂料的各自优点的水性环氧改性丙烯酸中层漆，在保证防腐功能的情况下，能够减少中间漆干燥时间。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可用于集装箱的水性丙烯酸涂料及其制备方法，即具有优异的防腐性能，又具有优异的快干性。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面，提供一种可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，包括以下质量百分比的原料：
56.3～59.7％水性环氧改性丙烯酸树脂
25.7～29％颜填料
4.4～5.2％助剂
8.67～9.8％去离子水；
其中，所述水性环氧改性丙烯酸树脂由环氧树脂和丙烯酸树脂加热交联形成，所述丙烯酸树脂为自交联丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂含有羧基。丙烯酸树脂中含有的羧基与环氧树脂的环氧基发生交联反应，能够使得制得的涂膜具有较高的交联密度，
根据本发明的一些实施例，所述加热交联的温度为70～100℃。
根据本发明的一些实施例，所述环氧树脂的环氧当量为189～200。
根据本发明的一些实施例，以固体计，所述环氧树脂：丙烯酸树脂的质量比为(6.5～7.5)：1。
根据本发明的一些实施例，所述颜填料中的颜料包括钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、酞青蓝、炭黑的至少一种，所述颜填料中的填料包括硫酸钡、长石粉、滑石粉中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述助剂为消泡剂、成膜助剂、润湿分散剂、基材润湿剂、pH调节剂、增稠剂中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，基于所述原料的总质量，所述助剂包括0.2～0.4％消泡剂、2～3％成膜助剂、0.1～0.4％润湿分散剂、0.1～0.4％基材润湿剂、0.1～0.3pH调节剂和0.3～0.6％增稠剂。
根据本发明的一些实施例，所述pH调节剂为AMP-95(安格斯公司)或者DMEA(巴斯夫公司)，用来保持体系的稳定性。
根据本发明的一些实施例，所述成膜助剂的沸点高于250℃。使用高沸点的成膜助剂对树脂乳液聚合物具有优异的溶胀作用，在低用量的情况下可显著地降低乳液的最低成膜温度，在干燥过程中有效的帮助乳液粒子聚结成膜，能明显改善成膜性能，提高涂膜的光泽度、强度以及增进流平性。
进一步根据本发明的一些实施例，所述成膜助剂为OXFILM 351(沸点为351℃)和TEXANOL(沸点高于250℃)，可以大大降低VOC排放。
根据本发明的一些实施例，所述增稠剂为膨润土(购自海明斯)和聚氨酯增稠剂。选择高剪切增稠剂和低剪切增稠剂搭配使用，能够让涂膜的抗流挂性和流平性达到优化，使施工更加地快捷。
进一步根据本发明的一些实施例，所述膨润土为BENTONE LT(海明斯的膨润土)，所述聚氨酯增稠剂为RM-8W或RM-12W(陶氏聚氨酯增稠剂)。
本发明的第二方面，提供一种可用于集装箱的水性丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取去离子水、润湿分散剂、部分配方量的消泡剂、颜填料和部分配方量的增稠剂，搅拌形成预分散浆料；
(2)取水性环氧改性丙烯酸树脂，在搅拌的条件下加入所述预分散浆料，然后加入成膜助剂搅拌均匀；
(3)加入pH调节剂调节pH至7.5～8.5，然后加入基材润湿剂、剩余配方量的消泡剂搅拌，加入剩余配方量的增稠剂调节粘度，过滤。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，在加热如烘烤情况下环氧树脂中的环氧基和丙烯酸树脂中含有的羧基发生交联反应，同时使用的自交联丙烯酸树脂能够发生自交联反应，通过双重交联固化能够得到交联密度高的水性环氧改性丙烯酸树脂，进而使得形成的水性丙烯酸涂料具有优异的附着力和防腐性，同时还具有优异的快干性，能够有效地减少中间漆干燥时间进而提高集装箱的生产效率。
附图说明
图1为水性集装箱外面漆体系加速老化循环试验和初期耐水性测试图片。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1-3
实施例1-3提供一种水性丙烯酸涂料，其配方如表1所示，其中使用的自交联丙烯酸树脂为深圳市高氏粘合剂制品有限公司的丙烯酸乳液GS-8108，环氧树脂为瀚森化学的自乳化液体环氧树脂7510(环氧当量为189～200)，pH调节剂为AMP-95(安格斯公司)，成膜助剂为OXFILM 351和TEXANOL，增稠剂为聚氨酯增稠剂RM-8W(陶氏聚氨酯增稠剂)、聚氨酯增稠剂RM-12W(陶氏聚氨酯增稠剂)及BENTONE LT(海明斯的膨润土)，颜填料为钛白粉、氧化铁红和硫酸钡。并按照如下过程制备：
(1)制备水性环氧改性丙烯酸树脂：取自交联丙烯酸树脂和环氧树脂混合制得水性环氧改性丙烯酸树脂。
(2)在一定体积的容器内，加入配方中的部分去离子水、润湿分散剂及部分配方量的消泡剂后在800-1000rpm转速下依次加入配方中的颜填料、增稠剂中的膨润土，在砂磨机里研磨至细度在40μm得到预分散浆料。
(3)取步骤(1)中制得的水性环氧改性丙烯酸树脂在600-800rpm的匀速搅拌下，慢慢加入步骤(2)中的预分散浆料中，搅拌均匀后，将配方中的成膜助剂缓慢地加入后，搅拌10min。
(4)加入pH调节剂调节pH在7.5-8.5之间，然后依次加入基材润湿剂、剩余配方量的消泡剂，充分搅拌均匀。
(5)在搅拌情况下，加入配方中的聚氨酯增稠剂(预先用配方中预留的去离子水按照4：1的比例预溶好)，然后把粘度调整到规定的粘度(80-90KU，23℃)。
(6)用120目筛网进行过滤包装。
表1实施例1-3的水性丙烯酸涂料配方
Figure BDA0002342192120000041
效果实施例1
取实施例1-3的水性丙烯酸涂料，将其涂覆在集装箱基材上，其有关性能测试结果如表2所示，从表中可以看出，使用本发明实施例制得的水性丙烯酸涂料在较短时间内就能够干燥形成涂膜，快干性能较好，形成的涂膜同时具有较高的耐盐雾性能，具有优异的防腐性能。
表2实施例1-3的性能测试
Figure BDA0002342192120000042
Figure BDA0002342192120000051
效果实施例2
分别采用实施例1中的水性丙烯酸涂料和水性纯环氧中间漆(ECOMATE INTERIORRAL 7035)作为水性中间漆，采用水性集装箱外面漆体系(即水性环氧富锌底漆30μm+水性中间漆40μm+水性丙烯酸面漆40μm)进行喷涂制板，按照主流集装箱厂的涂装烘烤工艺烘烤干燥后(涂装完面漆后，进入烘房，温度为70-100℃，烘烤20-30分钟)，室温放置7天后，然后测定其性能，测试标准及方法参见JH/T E06-2015，测定的水性中间漆的性能结果如表3所示。对基于水性中间漆的水性集装箱外面漆体系进行加速老化循环试验和初期耐水性试验，测试图片如图1所示，其中(a)、(c)分别表示基于实施例1的水性丙烯酸涂料作为水性中间漆的水性集装箱外面漆体系的加速循环试验图和初期耐水性试验图，(b)、(d)分别表示基于水性纯环氧中间漆的水性集装箱外面漆体系的加速循环试验图和初期耐水性试验图，具体的性能结果如表4所示。
表3水性中间漆的性能结果
Figure BDA0002342192120000052
表4水性集装箱外面漆体系的性能结果
Figure BDA0002342192120000053
Figure BDA0002342192120000061
从表3中可以看出，采用水性环氧改性丙烯酸树脂制得的水性丙烯酸涂料中间漆具有较强的附着力和抗冲击性能，并且相较于水性纯环氧中间漆具有更短的半干时间，能够有效地减少中间漆干燥时间进而提高集装箱的生产效率，在集装箱中间漆涂料中具有更优异的应用前景。从图1和表4的结果可以看出，基于本发明实施例水性丙烯酸涂料作为中间漆的水性集装箱外面漆体系在历经8个加速老化循环试验后仍然具有较好的附着力、耐腐蚀性和耐冲击性能，同时还具有优异的初级耐水性能。

Claims (9)

1.一种可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：
56.3～59.7％水性环氧改性丙烯酸树脂
25.7～29％颜填料
4.4～5.2％助剂
8.67-9.8％去离子水；
其中，所述水性环氧改性丙烯酸树脂由环氧树脂和丙烯酸树脂加热交联形成，所述丙烯酸树脂为自交联丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂含有羧基。
2.根据权利要求1所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述加热交联的温度为70～100℃。
3.根据权利要求1所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为189～200。
4.根据权利要求1至3任一项所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，以固体计，所述环氧树脂：丙烯酸树脂的质量比为(6.5～7.5)：1。
5.根据权利要求1至3任一项所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂、成膜助剂、润湿分散剂、基材润湿剂、pH调节剂、增稠剂中的至少一种。
6.根据权利要求1至3任一项所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，基于所述原料的总质量，所述助剂包括0.2～0.4％消泡剂、2～3％成膜助剂、0.1～0.4％润湿分散剂、0.1～0.4％基材润湿剂、0.1～0.3pH调节剂和0.3～0.6％增稠剂。
7.根据权利要求6所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述成膜助剂的沸点高于250℃。
8.根据权利要求6所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述增稠剂为膨润土和聚氨酯增稠剂。
9.权利要求8所述的可用于集装箱的水性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取去离子水、润湿分散剂、部分配方量的消泡剂、颜填料和膨润土，搅拌形成预分散浆料；
(2)取水性环氧改性丙烯酸树脂，在搅拌的条件下加入所述预分散浆料，然后加入成膜助剂搅拌均匀；
(3)加入pH调节剂调节pH至7.5～8.5，然后加入基材润湿剂、剩余配方量的消泡剂搅拌，加入聚氨酯增稠剂调节粘度，过滤。
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