CN111234635A - 耐沸水煮水性玻璃涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐沸水煮水性玻璃涂料及其制备方法，将A组分与B组分组合，得到耐沸水煮水性玻璃涂料；所述A组分由水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水组成；所述B组分为硅烷偶联剂。本发明加料顺序、工艺参数，可以使水溶性树脂更好的在水中溶解减少助溶剂的使用，同时使各助剂在涂料体系中分散更均匀稳定，保证产品质量。本发明的涂料可以添加色浆或色精，都具有很好的展色性和鲜艳性，涂层干燥后耐沸水煮2h无异常，尤其解决了市场上现有水性玻璃涂料添加天蓝色色精后无附着和不耐沸水煮的问题。

Description

耐沸水煮水性玻璃涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术，具体涉及一种耐沸水煮水性玻璃涂料及其制备方法。

背景技术

玻璃涂料在日常生活中被广发应用于化妆品玻璃瓶、酒瓶、礼品装饰瓶等上，起到装饰美观、遮盖玻璃本身缺陷或保护玻璃被划伤的作用；在使用这些玻璃制品时，都会与玻璃制品的表面涂层直接接触，随着人们对环保、健康、安全意识的提高，对玻璃制品表面涂层的要求日益严格。目前玻璃涂料据市场不完全统计，70-80％为水性涂料，其中80-90％为水溶性玻璃涂料，其余为水性分散体玻璃涂料，水性分散体玻璃涂料，其施工时用水稀释比例为100:0-10，稀释比例较小，成本更高，且干燥后的涂层亮度和鲜艳度稍差，目前很少被市场使用；水性玻璃涂料是以水为溶剂，区别与传统的油性玻璃涂料，涂料本身气味小，烘烤时有机溶剂挥发少，不会对使用者造成身体伤害；因用水为溶剂，成本更低且安全环保，可以为企业带来成本和环保上的优势。

现有的水性玻璃涂料存在几个缺点和不足：①无论是水溶性玻璃涂料还是水性分散体玻璃涂料干燥后涂层不耐水，或者耐水性仅为常温，当用100℃的沸水浸泡做水煮测试0.5H后，漆膜会脱落、发皱发胀或者百格测试0B-4B，达不到5B要求，而实际中玻璃制品的涂层会经常接触沸水，导致表面涂层受损；尤其是，当添加天蓝色色精(1％-20％)后，涂层干燥后做100℃的沸水浸泡水煮0.5H后测试附着，结果为0B，对使用者造成极大的困扰；②现有的水性分散体玻璃涂料由于成分中的分散体树脂和助溶剂混溶性不好，及易出现分散体树脂与助溶剂和水发生分层现象，导致存储过程中涂料容易变质且施工喷涂不均匀，所以助溶剂含量添加很少或者不添加，在实际应用中很难大面积进行喷涂应用，导致产能过低，无法满足市场需求；③现有的大部分水溶性玻璃涂料助溶剂添加过多，导致实际喷涂应用中VOC＞200g/L，超过国家环保涂料的标准，且因不同助溶剂搭配不合理，干燥后涂层会有橘皮和光泽不高、色彩不够鲜艳的现象；④目前市场上的水性玻璃涂料大多数需要最低170-180℃烘烤，且部分还需要添加催干剂或降温剂，提升了能源消耗和增加了成本。

发明内容

本发明公开了一种耐沸水煮水性玻璃涂料及其制备方法与应用，水溶性玻璃涂料主要成分为水溶性环氧改性丙烯酸树脂搭配水性氨基树脂，再用氨类碱性溶剂中和后，用去离子水稀释，喷涂时添加1-3wt％的硅烷偶联剂；本发明水溶性玻璃涂料做成成品时可以直接使用还可以根据需要加入色浆或色精，根据不同的颜色要求调配比。

本发明公开了一种耐沸水煮水性玻璃涂料，由A组分与B组分组成；所述A组分由水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水组成；所述B组分为硅烷偶联剂。

本发明公开了一种耐沸水煮水性玻璃涂料的制备方法，包括以下步骤，将A组分与B组分组合，得到耐沸水煮水性玻璃涂料；所述A组分由水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水组成；所述B组分为硅烷偶联剂。

本发明中，耐沸水煮水性玻璃涂料由A组分与B组分组成，使用时，A组分、B组分混合；以A组分质量份数为100份计，水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水的质量份数分别为30-50份、6-15份、0.4-8份、0.2-0.5份、0.2-0.5份、5-10份、余量，优选的，水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水的质量份数分别为35-45份、8-12份、2-5份、0.3-0.4份、0.3-0.4份、6-8份、余量；B组分用量为A组分质量的1-3％。以上水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水都为常规市购产品。将本发明的A组分、B组分与水混合得到耐沸水煮水性玻璃涂覆料，或者将本发明的A组分、B组分与水、着色剂混合得到耐沸水煮水性玻璃涂覆料；然后将耐沸水煮水性玻璃涂覆料涂覆在玻璃上，干燥后得到耐沸水煮水性玻璃涂层；所述A组分由水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水组成；所述B组分为硅烷偶联剂；所述着色剂为色浆或者色精。本发明将耐沸水煮水性玻璃涂覆料涂覆在玻璃上为常规技术，采用现有涂料涂覆方法即可，比如喷涂的方法，但是本发明解决了现有技术在实际应用中很难大面积进行喷涂应用导致产能过低、无法满足市场需求的问题，本发明公开的涂料调配的清漆或者色漆可以大面积进行喷涂应用，而且实际喷涂应用中VOC≤200g/L，符合国家环保涂料的标准，且不同助溶剂搭配合理，干燥后涂层没有橘皮、光泽高、色彩鲜艳，只需要150℃干燥20分钟即可固化得到涂层，尤其是当用100℃的沸水浸泡做水煮测试2h后，漆膜不会脱落或者发皱发胀，百格测试达到5B要求。本发明的涂料使用时可以添加色浆或色精，都具有很好的展色性和鲜艳性，涂层干燥后耐沸水煮2h无异常，尤其解决了市场上现有水性玻璃涂料添加天蓝色色精后无附着和不耐沸水煮的问题。A组分、B组分、水或者A组分、B组分、水、着色剂通过搅拌分散的方法混合制备耐沸水煮水性玻璃涂覆料；优选的，搅拌速率为800-1000rpm、时间为3-5分钟。

本发明中，水溶性环氧改性丙烯酸树脂为长兴化学ETERAC 7228-1-B-55、长木新材料CM-1060、金团化学HOMAAC 5202中的一种或几种，它们都是用少量或多量的甲基丙烯酸甲酯再通过外接环氧基团合成的大分子量水溶性树脂，在玻璃基材上都具有优异的附着力，根据这几种树脂的不同特性，经过合适的比列搭配使用可以提升耐100℃的沸水浸泡水煮2h的性能，同时还可以兼顾高光泽、高丰满度、柔韧性好、硬度高、卓越的重涂性；无论清漆还是添加色浆或色精的色漆，包括天蓝色色精，涂层经过150℃*20min烘烤后，冷却30min，做100℃的沸水煮测试2h，涂层外表保持水煮测试之前的光泽、丰满度和透明度，测试涂层外观时没有脱落、发皱发胀的现象，冷却后再进行百格测试，结果为5B；本发明水溶性树脂结合助剂后可以耐沸水煮达到2h性能标准，且150℃*20min即可固化，无需添加催干剂或降温剂，因此解决了现有技术涂层不耐水煮、固化温度高的问题。

本发明使用的水性氨基树脂为甲基醚化高亚氨基三聚氰胺类水性氨基树脂，具体为长春化工MR-625、MR-627，湛新CYMEL-325、CYMEL-327、CYMEL-385中的一种或几种，在水中的溶解性好，减少了助溶剂的使用量，降低了VOC含量，可以与主体树脂中的羟基、羧基官能团有效的交联，不需要添加额外的酸催化剂，具有高反应活性，在100-150℃的温度条件下，均可获得有效的固化，并且具有较高的自缩合倾向，因此使涂层具有非常好的光泽、耐沸水性。

本发明使用的胺中和剂为德谦DMEA、AMP-95，氨水中的一种或几种，德谦DMEA、AMP-95成分为二甲基乙醇胺或醇胺类有机物，可以起到中和水溶性树脂的作用，树脂水稀释性优异；此外还可以为树脂提供优异的存储稳定性。

本发明使用的水性润湿剂为毕克化学BYK-346、BYK-333,赢创迪高Tego 270、TegoKH 245、的一种或几种，本发明所使用的润湿剂分子量较低，具有很高的润湿活性；它的作用使涂膜更好的润湿玻璃基材，让涂料更均匀的铺展在玻璃材质表面，玻璃材质相对而言比较好润湿，可以减少润湿剂的使用量。

本发明使用的水性消泡剂为毕克化学BYK-028、BYK-022，赢创迪高Tego810，德谦DAPRO DF 677中的一种或几种，它的主要成分为矿物油和蜡以及有机硅，在涂料中具有很好的消除微泡和破泡的效果；由于水性玻璃涂料烘烤温度大于100℃，很容易在烘烤时涂层表面产生微小气泡，尤其在厚涂时更容易在涂层表面产生微小气泡，而水性消泡剂的使用避免了施工过程中和施工后烘烤中涂膜产生微泡缺陷。

本发明使用的助溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇单甲醚中的一种或几种；它们的特性可以与水有共挥发性、相容性，使涂膜表干加快，烘烤时不易产生微泡缺陷，同时使水溶性树脂具有更好的展色性；助溶剂在涂料配方中使用量≤15wt％，在喷涂应用中VOC＜200g/L符合环保涂料标准；当乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇单甲醚质量比例为：5-20:5-30：20-40:5-30时，助溶剂对本发明中所使用的水溶性树脂具有最佳的溶解性，此时使用的助溶剂含量最低，且干燥后涂层平整光滑、光泽高、色彩鲜艳，助溶剂的合理搭配使用，降低VOC含量的同时提升与水的共挥发性，提升大面积喷的效率，提高了产能，涂层不易产生缺陷，尤其是提高了组分的混合能力，增加反应效果，提升涂层粘接力。

本发明使用的去离子水其去掉了钠、钙、铁等阳离子以及氯、溴等阴离子，对涂料的存储稳定性有较大的提升。

本发明使用的硅烷偶联剂为：KH-560、FD-560A、MP200、SCA-E87M中的一种或几种；它的成分为环氧改性聚硅氧烷，具有良好的环氧反应活性，提高水溶性树脂的力学性能，如：弯曲强度、冲击强度等，防止涂层过脆，容易脱落和不抗冲击；同时极大提升树脂与玻璃材质之间的附着力，耐沸水煮、耐冷水浸泡等性能。

本发明耐沸水煮水性玻璃涂料的制备方法包括以下步骤，将水溶性环氧改性丙烯酸树脂首次搅拌分散后加入胺中和剂，再次搅拌分散后加入助溶剂，继续搅拌分散后加入水性消泡剂，接着搅拌分散后加入水性润湿剂，持续搅拌分散后加入去离子水，最后搅拌分散后加入水性氨基树脂，搅拌均匀，得到A组分；将A组分与B组分组合，得到耐沸水煮水性玻璃涂料；使用时将A组分、B组分混合。

本发明公开了上述耐沸水煮水性玻璃涂料在制备耐沸水煮水性玻璃涂层中的应用，耐沸水煮水性玻璃涂层可以为清漆涂层，也可以为色漆涂层。

本发明优选的，首次搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为2-3分钟，再次搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为3-5分钟，继续搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为3-5分钟，接着搅拌分散的搅拌速率为1000-1200rpm、时间为15-20分钟，持续搅拌分散的搅拌速率为800-1000rpm、时间为3-5分钟，最后搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为2-3分钟，搅拌均匀的搅拌速率为600-800rpm、时间为5-10分钟。这样加料顺序、工艺参数，可以使水溶性树脂更好的在水中溶解减少助溶剂的使用，同时使各助剂在涂料体系中分散更均匀稳定，保证产品质量。

1、本发明的水性玻璃涂料采用独特的环氧改性水溶性丙烯酸树脂，再与水性氨基树脂合理搭配比列，可以大幅度提升涂层的耐沸水性能，无论添加任何颜色的色浆或色精，涂层干燥后可以100℃的沸水浸泡做水煮测试2h，表面涂层不会脱落、发皱发胀，且保持原有的光泽，百格测试5B，大大提升玻璃制品的使用环境；

2、本发明的水性玻璃涂料150℃*20min即可完全干燥，不需要添加催干剂或降温剂，降低了能耗，减少了成本；

3、本发明的水性玻璃涂料原物料种类少，制程简单，经过合理搭配减少助溶剂含量使用，且不影响干燥后涂层的光泽、色彩、表面平整度等。本发明涂料可以添加任意色浆或色精，都具有很好的展色性和鲜艳性；涂层干燥后耐沸水煮2h无异常，尤其解决了市场上一般水性玻璃涂料添加天蓝色色精后无附着和不耐沸水煮的问题。

附图说明

图1为实施例二耐沸水煮水性玻璃涂层(标注1)与市售水性玻璃涂层(标注2)附着力测试后的照片；

图2为实施例一耐沸水煮水性玻璃涂层(标注1)与市售水性玻璃涂层(标注2)、市售水性玻璃分散体层(标注3)耐沸水煮后附着力测试后的照片。

具体实施方式

本发明的耐沸水煮水性玻璃涂料，包括A组分：水溶性树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水；B组分：硅烷偶联剂；使用时将A组分、B组分混合。本发明耐沸水煮水性玻璃涂覆料由耐沸水煮水性玻璃涂料、水混合组成或者由耐沸水煮水性玻璃涂料、水、着色剂混合组成。本发明耐沸水煮水性玻璃涂料的制备方法如下，将水溶性环氧改性丙烯酸树脂首次搅拌分散后加入胺中和剂，再次搅拌分散后加入助溶剂，继续搅拌分散后加入水性消泡剂，接着搅拌分散后加入水性润湿剂，持续搅拌分散后加入去离子水，最后搅拌分散后加入水性氨基树脂，搅拌均匀，得到A组分；将A组分与B组分组合，得到耐沸水煮水性玻璃涂料。本发明原料为市购产品。

本发明将耐沸水煮水性玻璃涂覆料采用常规喷涂的方法涂覆在玻璃上，干燥后得到耐沸水煮水性玻璃涂层。

实施例

表1实施例以及对比例配方，总100份

将表1中水溶性环氧改性丙烯酸树脂加入到容器中，并以搅拌速率为800rpm的速度分散2分钟；然后在800rpm搅拌速率下将加入胺中和剂，分散4分钟；然后在600rpm搅拌速率下加入助溶剂，分散4分钟；然后在1000rpm搅拌速率下加入水性消泡剂，分散20分钟；然后在1000rpm搅拌速率下加入水性润湿剂，分散4分钟；然后在700rpm搅拌速率下加入去离子水，分散2分钟；然后在800rpm搅拌速率下加入水性氨基树脂，分散8分钟，分别得到实施例一至实施例三的耐沸水煮水性玻璃涂料A组分以及对比例一、对比例二的水性玻璃涂料A组分。

将实施例一的耐沸水煮水性玻璃涂料A组分与KH-560组合得到实施例一耐沸水煮水性玻璃涂料，实施例二的耐沸水煮水性玻璃涂料A组分与FD-560A组合得到实施例二耐沸水煮水性玻璃涂料，实施例三的耐沸水煮水性玻璃涂料A组分与MP200组合得到实施例三耐沸水煮水性玻璃涂料，对比例一、对比例二的水性玻璃涂料A组分分别与KH-560组合得到对比例一水性玻璃涂料、对比例二水性玻璃涂料。

将上述实施例一至实施例三的耐沸水煮水性玻璃涂料以及对比例一、对比例二的水性玻璃涂料分别与水搅拌分散(即A组分、B组分、水常规混合)，混合得到耐沸水煮水性玻璃涂覆料，对应实施例一清漆、实施例二清漆、实施例三清漆、对比例一清漆、对比例二清漆；其中A组分、B组分、水的质量比为100:2:30。

将上述实施例一至实施例三的耐沸水煮水性玻璃涂料以及对比例一、对比例二的水性玻璃涂料分别与水、着色剂搅拌分散，混合得到耐沸水煮水性玻璃涂覆料，对应实施例一色漆、实施例二色漆、实施例三色漆、对比例一色漆、对比例二色漆；其中，着色剂选用如下，实施例一、实施例二、对比例一采用天蓝色色精(上海锦连日化科技有限公司RB-61)，实施例三、对比例二采用另一种色浆(上海喜颜化工科技有限公司NW-1457)；所有例子中A组分、B组分、水的质量比为100:2:30，实施例二、对比例一、实施例三、对比例二色漆中，着色剂用量为A组分质量的10％、实施例一色漆中，着色剂用量为A组分质量的20％。

采用常规的喷涂方法将上述色漆、清漆分别涂覆在同样的常规玻璃上，150℃*20min干燥处理后，得到耐沸水煮水性玻璃涂层。将市售水性玻璃涂料(厂家：杭州明泉新材料有些公司，牌号：水性亮光涂料)采用同样的常规喷涂方法覆在同样的常规玻璃上，170℃*20min，得到市售水性玻璃涂层(带有10％天蓝色色精)。将市售水性分散体(杭州泽宇涂料科技有限公司，水性玻璃涂料)采用同样的常规喷涂方法覆在同样的常规玻璃上，170℃*20min，得到市售水性玻璃分散体层(带有10％天蓝色色精)。

表2水性玻璃涂料性能测试

按照表2的方法进行性能测试，结果见表3。

表3涂层测试结果

附图1为实施例二耐沸水煮水性玻璃涂层(标注1)与市售水性玻璃涂层(标注2)附着力测试后的照片，可以看出，本发明涂层达到5B，市售涂层为0B。附图2为实施例一耐沸水煮水性玻璃涂层(标注1)与市售水性玻璃涂层(标注2)、市售水性玻璃分散体层(标注3)耐沸水煮后附着力测试后的照片，可以看出，本发明涂层达到5B，两种市售涂层为0B，且分别存在少量脱落、大量脱落；附图1、附图2都为蓝色。

与现有技术相比，本发明的灵活度高，使用者可以喷涂清漆，也可以添加任意的色浆或色精，尤其是可以添加市场上最难的天蓝色色精，给使用者带来色彩上的极大便利；而且经150℃*20min干燥后的涂层干燥性和一般的性能测试与市面上的水性玻璃涂料经170℃*20min烘烤干燥后保持一致甚至更优，且同时兼具耐沸水煮2h的优异性能；在存储稳定性方面，合理的使用胺中和剂的使用量，同时恰当的搭配助溶剂的比例，可以长时间稳定涂料的存储性能，可以最低具有12个月的保质期，比市场上的现有产品的3个月保质期提升了3倍。

Claims (10)

1.一种耐沸水煮水性玻璃涂料，其特征在于，由A组分与B组分组成；所述A组分由水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水组成；所述B组分为硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述耐沸水煮水性玻璃涂料，其特征在于，所述耐沸水煮水性玻璃涂料的制备方法包括以下步骤，将A组分与B组分组合，得到耐沸水煮水性玻璃涂料。

3.根据权利要求1所述耐沸水煮水性玻璃涂料，其特征在于，以A组分质量份数为100份计，水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水的质量份数分别为30-50份、6-15份、0.4-8份、0.2-0.5份、0.2-0.5份、5-10份、余量。

4.根据权利要求1所述耐沸水煮水性玻璃涂料，其特征在于，B组分用量为A组分质量的1-3％。

5.根据权利要求1所述耐沸水煮水性玻璃涂料，其特征在于，助溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇单甲醚中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述耐沸水煮水性玻璃涂料，其特征在于，助溶剂由乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇单甲醚组成时；乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇单甲醚质量比例为：5-20:5-30：20-40:5-30。

7.权利要求1所述耐沸水煮水性玻璃涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将水溶性环氧改性丙烯酸树脂首次搅拌分散后加入胺中和剂，再次搅拌分散后加入助溶剂，继续搅拌分散后加入水性消泡剂，接着搅拌分散后加入水性润湿剂，持续搅拌分散后加入去离子水，最后搅拌分散后加入水性氨基树脂，搅拌均匀，得到A组分；将A组分与B组分组合，得到耐沸水煮水性玻璃涂料。

8.根据权利要求7所述耐沸水煮水性玻璃涂料的制备方法，其特征在于，以A组分质量份数为100份计，水溶性环氧改性丙烯酸树脂、水性氨基树脂、胺中和剂、水性润湿剂、水性消泡剂、助溶剂、去离子水的质量份数分别为30-50份、6-15份、0.4-8份、0.2-0.5份、0.2-0.5份、5-10份、余量；B组分用量为A组分质量的1-3％。

9.根据权利要求7所述耐沸水煮水性玻璃涂料的制备方法，其特征在于，首次搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为2-3分钟，再次搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为3-5分钟，继续搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为3-5分钟，接着搅拌分散的搅拌速率为1000-1200rpm、时间为15-20分钟，持续搅拌分散的搅拌速率为800-1000rpm、时间为3-5分钟，最后搅拌分散的搅拌速率为600-800rpm、时间为2-3分钟，搅拌均匀的搅拌速率为600-800rpm、时间为5-10分钟。

10.权利要求1所述耐沸水煮水性玻璃涂料在制备耐沸水煮水性玻璃涂层中的应用。

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