CN111073475A - 一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料、制备方法及使用方法 - Google Patents

一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料、制备方法及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及烘烤涂料的技术领域,具体涉及一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料、制备方法及使用方法。烘烤涂料包括水性丙烯酸聚酯树脂浆料100份,浆料交联剂20~35份;所述浆料交联剂为含有醇类溶剂的甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂交联剂;所述水性丙烯酸聚酯树脂浆料包括水性丙烯酸聚酯树脂、填料、成膜助剂、中和剂、分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、光稳定剂、腐蚀抑制剂、偶联剂、稀释剂。本发明的烤涂料性能超过聚酯氨基烘烤涂料在机械性能、耐溶剂性、耐候性、耐盐雾性、耐高温性和环保性等各方面的性能,用于解决聚酯氨基烤漆200℃左右高温环境应用时,附着力不足,易脱落的问题,同时降低涂料烘烤固化温度,降低能耗。

Description

一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料、制备方法及使用方法
技术领域
本发明涉及烘烤涂料的技术领域,具体涉及一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料、制备方法及使用方法。
背景技术
国家对涂料的环保标准不断提高,人们的环保意识不断加强,应用于汽车零部件的溶剂型面漆逐渐被无有机溶剂的粉末涂料和水性涂料代替。粉末清漆的烘烤温度在150℃以上,烘烤后漆膜附着力降低,而且生产过程中需要配备专用的设备,花费较高。水性氨基烘烤涂料是由氨基树脂(三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂等)和含羟基树脂(醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等)在140℃下交联固化,形成致密的三维网络结构。具有光泽度高、保光保色性好、耐候性好等优点,广泛应用于机械、五金、汽车等各个行业,在涂料中占有较为重要的地位。但目前的水性氨基烤漆烘烤温度为140℃,能耗较高,同时存在高温环境应用,附着力不足,易脱落失效的问题,无法满足发动机周边热影响区零部件的使用需求。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,用于解决聚酯氨基烤漆高温环境应用时,附着力不足,易脱落的问题,同时降低涂料烘烤固化温度,降低能耗。
本发明的目的之二在于提供一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料的制备方法,制备工艺简单,易于调节。
本发明的目的之三在于提供一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料的使用方法,烘烤温度低于常规的聚酯氨基烘烤涂料,节约成本,降低能耗,节约能源。
本发明实现目的之一所采用的方案是:一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,按质量份数计,包括水性丙烯酸聚酯树脂浆料100份,浆料交联剂20~35份;所述浆料交联剂为含有醇类溶剂的甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂交联剂;所述水性丙烯酸聚酯树脂浆料包括以下质量份的原料:
本发明的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,采用水性丙烯酸聚酯树脂与甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂通过烘烤固化成膜,其中丙烯酸聚酯树脂含有羟基和羧基,甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂含有甲氧基,高温条件下,甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂的甲氧基与水性丙烯酸聚酯树脂中的羟基和羧基形成三维交联而固化。
本发明中的偶联剂,可先和甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂中含有的甲氧基反应,再和水性丙烯酸聚酯树脂中含有的羟基反应,提高甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂与水性丙烯酸聚酯树脂的交联反应活性,从而降低固化温度,由常规的140℃烘烤固化,降低至120~130℃,降低能耗,节约成本,节约能源。甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂反应活性高,并且具有较高的自缩合倾向,制得的漆膜产品具有优异的硬度,光泽,耐化学性、室外耐久性和耐温性。消泡剂的加入可消除并抑制涂料中的气泡,避免涂层产生气泡或针孔等缺陷;成膜助剂能够对乳液中的聚合物粒子产生溶解和溶胀作用,对聚合物也起短暂的增塑作用;流平剂通过自身的表面张力控制能力来影响底材和漆膜表面,提供滑爽性,同时具有抑泡作用,减少体系中气泡;分散剂通过强的润湿能力让颜填料获得充分的润湿,与体系达到良好的相容。增稠剂具有疏水-亲水-疏水三嵌段的分子结构,亲水基团与水发生偶合,疏水端基之间会缔合形成胶束,所形成的胶束末端基又可以利用不同的疏水基团与其他胶束粒子相吸附,形成三维的网状结构,体系黏度增大。同时存在缔合与解缔合的平衡,使得增稠后的体系具有良好的触变性,在高剪切力下黏度较低,可便于施工;低剪切力下黏度较高,可防止沉降和流挂。腐蚀抑制剂,对含铁基材具有强亲合力,在干燥期间可改变为可溶性锌螯合物,降低对水的敏感性,形成阴离子钝化层,提供干膜的腐蚀抑制性,改进耐候性,并防止存放期间的罐腐蚀,同时也有助于提高涂层的附着力;填料对漆膜具有增强作用,可改善漆膜的耐腐蚀性、耐水性和耐久性。浆料交联剂为含有异丁醇溶剂的甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂交联剂。
优选地,所述水性丙烯酸聚酯树脂的羟值为108~113mg KOH/g,酸值为18~25mgKOH/g,固含量为72%~78%。
优选地,所述水性丙烯酸聚酯树脂的羟值为110mg KOH/g,酸值为18~25mgKOH/g,固含量为75%。所述水性丙烯酸聚酯树脂的制备方法为:将丙烯酸酯预聚体、间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、新戊二醇和催化剂混合并升温至160℃,加入偏苯三甲酸酐,升温至210℃,反应2h,取样测定酸值,当反应物的酸值达到18~25mgKOH/g时,降温至100℃,加入N,N一二甲基乙醇胺中和至pH为7-9成盐,即为所述水性丙烯酸聚酯树脂。
优选地,所述浆料交联剂中甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂交联剂的质量固含量为75%~85%。
优选地,所述填料按质量份数计,包括金红石型钛白粉10~15份、云母粉1~3份、滑石粉2~4份。
优选地,所述成膜助剂为二乙二醇丁醚;所述中和剂为N,N一二甲基乙醇胺;所述分散剂为聚醚改性的有机硅类润湿分散剂;所述流平剂为有机硅类流平剂;所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯类增稠剂;所述光稳定剂为水杨酸酯类紫外光吸收剂;所述腐蚀抑制剂为有机锌螯合物类腐蚀抑制剂;所述偶联剂为锆酸酯;所述稀释剂为去离子水。
本发明中的锆酸酯偶联剂,可先和甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂中含有的甲氧基反应,再和水性丙烯酸聚酯树脂中含有的羟基反应,提高甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂与水性丙烯酸聚酯树脂的交联反应活性,从而降低固化温度,由常规的140℃烘烤固化,降低至120~130℃,降低能耗,节约成本,节约能源。同时锆酸酯偶联剂可与金属基材和成膜树脂形成化学键合,有效提高涂层在基材表面的附着力,保证涂层在200℃环境条件下的结合强度。
金红石型钛白粉对紫外线的反射率低,可增加树脂的使用寿命,光稳定剂中含有能吸收紫外光线的发色基团,二者配合可增加漆膜的耐候性能;乳化型聚硅氧烷消泡剂的加入可消除并抑制涂料中的气泡,避免涂层产生气泡或针孔等缺陷;成膜助剂二乙二醇丁醚能够对乳液中的聚合物粒子产生溶解和溶胀作用,对聚合物也起短暂的增塑作用;有机硅类流平剂通过自身的表面张力控制能力来影响底材和漆膜表面,提供滑爽性,同时具有抑泡作用,减少体系中气泡;聚醚改性的有机硅类润湿分散剂通过强的润湿能力让颜填料获得充分的润湿,与体系达到良好的相容。非离子缔合型聚氨酯类增稠剂具有疏水-亲水-疏水三嵌段的分子结构,亲水基团与水发生偶合,疏水端基之间会缔合形成胶束,所形成的胶束末端基又可以利用不同的疏水基团与其他胶束粒子相吸附,形成三维的网状结构,体系黏度增大。同时存在缔合与解缔合的平衡,使得增稠后的体系具有良好的触变性,在高剪切力下黏度较低,可便于施工;低剪切力下黏度较高,可防止沉降和流挂。有机锌螯合物类腐蚀抑制剂,对含铁基材具有强亲合力,在干燥期间可改变为可溶性锌螯合物,降低对水的敏感性,形成阴离子钝化层,提供干膜的腐蚀抑制性,改进耐候性,并防止存放期间的罐腐蚀,同时也有助于提高涂层的附着力;云母粉和滑石粉对漆膜具有增强作用,可改善漆膜的耐腐蚀性、耐水性和耐久性。
本发明实现目的之二所采用的方案是:一种所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)使用中和剂调节水性丙烯酸聚酯树脂的pH至7~8,然后加入填料,搅拌分散,再依次加入成膜助剂、分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、光稳定剂、腐蚀抑制剂、偶联剂和稀释剂,在一定转速下,研磨至细度为40μm以下,得到水性丙烯酸聚酯树脂浆料;
(2)在步骤(1)所得的水性丙烯酸聚酯树脂浆料中加入浆料交联剂,分散均匀,过滤即得所述水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料。
优选地,所述步骤(1)中,研磨转速为2500~3000转/min;所述步骤(2)中,分散转速为800~1000转/min。
本发明实现目的之三所采用的方案是:一种所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料的使用方法,将所述水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料采用喷涂方式,施涂于工件表面,40~50℃预烘烤20~30分钟后,再120~130℃烘烤20~30分钟,得到高温环境用高附着力聚酯氨基涂层。
本发明具有以下优点和有益效果:
本发明的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料性能超过聚酯氨基烘烤涂料在机械性能、耐溶剂性、耐候性、耐盐雾性、耐高温性和环保性等各方面的性能。用于解决聚酯氨基烤漆200℃左右高温环境应用时,附着力不足,易脱落的问题,同时降低涂料烘烤固化温度,降低能耗。
本发明的制备方法,制备工艺简单,易于调节。
本发明的使用方法,烘烤温度为120~130℃,烘烤20~30分钟,烘烤温度低于常规的聚酯氨基烘烤涂料,节约成本,降低能耗,节约能源。
具体实施方式
为更好的理解本发明,下面的实施例是对本发明的进一步说明,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其原料按下述质量份组成:
水性聚酯氨基烘烤涂料均由以下方法制备而成:
(1)将4份氨中和剂加入到25份水性丙烯酸聚酯树脂中,调节pH至7~8,然后加入1份云母粉,2份滑石粉,10份钛白粉,使用高速分散机搅拌,依次缓慢加入4份成膜助剂、0.5份水性润湿分散剂、0.1份流平剂、0.05份消泡剂、0.3份增稠剂,0.2份光稳定剂、0.2份腐蚀抑制剂、0.2份锆酸酯偶联剂和40份去离子水,在2500~3000转/min转速下,研磨2~4h,直至细度40μm以下,得到水性丙烯酸聚酯树脂浆料。
(2)在步骤(1)研磨浆料中加入5份浆料交联剂,在800~1000转/min转速下高速分散20~30min,混合均匀,过滤即得到水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料。
实施例2
一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其原料按下述质量组成:
水性聚酯氨基烘烤涂料均由以下方法制备而成:
(1)将5份氨中和剂加入到28份水性丙烯酸聚酯树脂中,调节pH至7~8,然后加入3份云母粉,4份滑石粉,15份钛白粉,使用高速分散机搅拌,依次缓慢加入5份成膜助剂、0.7份水性润湿分散剂、0.3份流平剂、0.15份消泡剂、0.5份增稠剂,0.4份光稳定剂、0.4份腐蚀抑制剂、0.6份锆酸酯偶联剂和50份去离子水,在2500~3000转/min转速下,研磨2~4h,直至细度40μm以下,得到水性丙烯酸聚酯树脂浆料。
(2)在步骤(1)研磨浆料中加入9.8份浆料交联剂,在800~1000转/min转速下高速分散20~30min,混合均匀,过滤即得到水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料。
实施例3
一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其原料按下述质量组成:
水性聚酯氨基烘烤涂料均由以下方法制备而成:
(1)将4.5份氨中和剂加入到27份水性丙烯酸聚酯树脂中,调节pH至7~8,然后加入2份云母粉,3份滑石粉,12份钛白粉,使用高速分散机搅拌,依次缓慢加入4.5份成膜助剂、0.6份水性润湿分散剂、0.2份流平剂、0.1份消泡剂、0.4份增稠剂,0.3份光稳定剂、0.3份腐蚀抑制剂、0.4份锆酸酯偶联剂和45份去离子水,在2500~3000转/min转速下,研磨2~4h,直至细度40μm以下,得到水性丙烯酸聚酯树脂浆料。
(2)在步骤(1)研磨浆料中加入7.5份浆料交联剂,在800~1000转/min转速下高速分散20~30min,混合均匀,过滤即得到水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料。
使用实施例1-3制备的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料形成的漆膜的性能
以上所述是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,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的前提下,还可以做出若干改进和变动,这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其特征在于:按质量份数计,包括水性丙烯酸聚酯树脂浆料100份,浆料交联剂20~35份;所述浆料交联剂为含有醇类溶剂的甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂交联剂;所述水性丙烯酸聚酯树脂浆料包括以下质量份的原料:
2.根据权利要求1所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其特征在于:所述水性丙烯酸聚酯树脂的羟值为108~113mg KOH/g,酸值为18~25mgKOH/g,固含量为72%~78%。
3.根据权利要求1所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其特征在于:所述浆料交联剂中甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂交联剂的质量固含量为75%~85%。
4.根据权利要求1所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其特征在于:所述填料按质量份数计,包括金红石型钛白粉10~15份、云母粉1~3份、滑石粉2~4份。
5.根据权利要求1所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料,其特征在于:所述成膜助剂为二乙二醇丁醚;所述中和剂为N,N一二甲基乙醇胺;所述分散剂为聚醚改性的有机硅类润湿分散剂;所述流平剂为有机硅类流平剂;所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯类增稠剂;所述光稳定剂为水杨酸酯类紫外光吸收剂;所述腐蚀抑制剂为有机锌螯合物类腐蚀抑制剂;所述偶联剂为锆酸酯;所述稀释剂为去离子水。
6.一种如根据权利要求1-5中任一项所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)使用中和剂调节水性丙烯酸聚酯树脂的pH至7~8,然后加入填料,搅拌分散,再依次加入成膜助剂、分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、光稳定剂、腐蚀抑制剂、偶联剂和稀释剂,在一定转速下,研磨至细度为40μm以下,得到水性丙烯酸聚酯树脂浆料;
(2)在步骤(1)所得的水性丙烯酸聚酯树脂浆料中加入浆料交联剂,分散均匀,过滤即得所述水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料。
7.根据权利要求6所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,研磨转速为2500~3000转/min;所述步骤(2)中,分散转速为800~1000转/min。
8.一种如根据权利要求1-5中任一项所述的水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料的使用方法,其特征在于:将所述水性耐高温聚酯氨基烘烤涂料采用喷涂方式,施涂于工件表面,40~50℃预烘烤20~30分钟后,再120~130℃烘烤20~30分钟,得到高温环境用高附着力聚酯氨基涂层。
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