CN111286241A - 一种底面合一的丙烯酸树脂涂料及其制备方法 - Google Patents

一种底面合一的丙烯酸树脂涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种底面合一的丙烯酸树脂涂料，其原料包括有重量比为5～7：1的A组分和B组分；按重量份计，A组分包括有50～70份丙烯酸树脂，2～4份分散剂，1～2份分散助剂、20～40份颜填料，0.1～4份其他助剂和5～15份溶剂；B组分包括有65～75份六亚甲基二异氰酸酯，25～35份乙酸丁酯和0.1～0.5份吸水剂。该涂料以具有特定固体份、粘度、羟值、分子量为1600～2000的叔碳酸缩水甘油酯改性丙烯酸树脂为主体树脂，搭配六亚甲基二异氰酸酯以及防锈颜料，在满足耐候性、外观要求、硬度、柔韧性等的同时，还实现了较低的VOC。同时，该底面合一涂料在施工过程中可以减少一道喷涂工序，且对施工设备无特殊要求。

Description

一种底面合一的丙烯酸树脂涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域。更具体地，涉及一种底面合一的丙烯酸树脂涂料及其制备方法。
背景技术
工程机械行业是国民经济发展的基础，近年来随着国家对基建的持续投入，工程机械产业也随之突飞猛进。涂装作业作为工程机械生产中的重要一环，目前一般采用防腐底漆加聚氨酯面漆两道涂层体系来配套,这样的配套方式存在施工流水线长、占用厂房面积大、工序施工人员多等缺点,另外随着国家对环境的重视以及各类环保法规的出台，传统的溶剂型涂料因为在施工过程中排放大量的挥发性有机化合物,简称为VOC(VolatileOrganic Compounds)越来越难以满足客户的要求。
目前工程机械表面涂装使用的传统溶剂型涂料一般固含量小于60％，施工时需要加入重量比为20－40％有机溶剂调配的稀释剂来辅助施工，导致施工时产生的VOC＞600g/L，即便通过活性炭吸附处理后排放的VOCs也难以达到政府规定的排放要求。
要降低排放VOC从涂料来说，一般采用的技术方案是使用水性涂料，但客户现有设备需要进行改造，因为施工过程有水蒸汽挥发，涂装设备均需使用不锈钢材质且水性涂料对施工环境湿度要求较高，需要客户进行设备投资改造，前期资金投入较大，一般客户难以承受。
因此，需要提供一种无需进行设备改进，只需要喷涂一次，在满足耐候性、外观要求的同时，又能保证较低、符合要求VOC的涂料。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种底面合一的丙烯酸树脂涂料，该涂料以具有特殊结构的丙烯酸树脂为主体树脂，搭配多异氰酸酯以及防锈颜料，在满足耐候性、外观要求的同时，还实现了较低的VOC。
本发明的另一个目的在于提供一种底面合一的丙烯酸树脂涂料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
第一方面，本发明提供一种底面合一的丙烯酸树脂涂料，其原料包括有重量比为5～7：1的A组分和B组分；按重量份计，A组分包括有50～70份丙烯酸树脂，2～4份分散剂，1～2份分散助剂、20～40份颜填料，0.1～4份其他助剂和5～15份溶剂；B组分包括有65～75份六亚甲基二异氰酸酯，25～35份乙酸丁酯和0.1～0.5份吸水剂。
可选地，所述丙烯酸树脂为叔碳酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂的数均分子量为1600～2000。
可选地，所述丙烯酸树脂的固体份为74％～76％，粘度为4～8Pa·S，羟值为110～130mgKOH/g。
可选地，所述分散剂选自聚氨酯类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物、无机羧酸盐中的至少一种。
可选地，所述颜填料包括有有机颜料、无机颜料和防锈填料。
可选地，所述防锈填料包括有吸油量为20g/100g-30g/100g的锌-硅酸盐改性的三聚磷酸铝。
可选地，所述助剂包括有流平剂、硅烷偶联剂、催干剂。
可选地，所述溶剂包括有丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。
第二方面，本发明提供一种底面合一的丙烯酸树脂涂料的制备方法，包括：
S1：将50～70份丙烯酸树脂、2～4份分散剂、1～2份分散助剂、5～11份的溶剂混合均匀，400-600rpm下搅拌10-15min；然后加入20-40份颜填料，600-800rpm下搅拌10-15min；继续加入1～4份溶剂搅拌至均匀混合，使用砂磨机研磨到合适细度；加入0.1-4份其他助剂，搅拌至均匀混合，得A组分；
S2：将65～75份六亚甲基二异氰酸酯，25～35份乙酸丁酯和0.1～0.5份吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5～7：1混合均匀，得底面合一的丙烯酸树脂涂料。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种底面合一的丙烯酸树脂涂料，以具有特定固体份、粘度、羟值、分子量的叔碳酸缩水甘油酯(E-10)改性的丙烯酸树脂为主体树脂，搭配六亚甲基二异氰酸酯以及吸油量为20g/100g-30g/100g的锌-硅酸盐改性的三聚磷酸铝，在满足耐候性、外观要求、硬度、柔韧性等的同时，还实现了较低的VOC。
同时，该底面合一涂料的涂装工艺可以减少一道喷涂工序，节约1-2名施工人员并且在施工过程中所产生的VOC较之减少30％以上；且该涂料可适用于涂料涂装厂商现有的涂装设备，在涂装厂商的VOC排放处理装置无需大改动的情况下，VOC的排放可以达到环保排放要求，减轻企业在VOC方面投入的压力。
具体实施方式
为使本发明的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体的实施方式和实施例对其进行说明。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。
需要说明的是，本发明中所采用的试剂除了有特殊说明之外，其他均可以通过商业方式购买得到。
在通过以下实施例对本发明的目的予以阐明、解释的情形下，所述组合物的组分均以重量份为通用标准予以释明。在无特别说明的情况下，为简明起见，本发明实施例中所述的“份”与重量份具有相同的意义。
本发明提供一种底面合一的丙烯酸树脂涂料，其原料包括有重量比为5～7：1的A组分和B组分；按重量份计，A组分包括有50～70份丙烯酸树脂，2～4份分散剂，1～2份分散助剂、20-40份颜填料，0.1-4份其他助剂和5-15份溶剂；B组分包括有65～75份六亚甲基二异氰酸酯，25～35份乙酸丁酯和0.1～0.5份吸水剂。
需要说明的是，本发明中的丙烯酸树脂是经过叔碳酸缩水甘油酯(E-10)改性的高分子羟基丙烯酸树脂，在一些优选的示例中，所述丙烯酸树脂的数均分子量为1600～2000；所述丙烯酸树脂的固体份为74％～76％，粘度为4～8Pa·S，羟值为110～130mgKOH/g。
叔碳酸缩水甘油酯的大型叔碳结构能够降低涂料及油漆粘度，使达到施工粘度时有高的丰满度及降低VOC排放；叔碳酸缩水甘油酯的空间位阻效应及疏水性使聚合物具有很好的耐酸性。
该丙烯酸树脂可以为涂料体系带来更低的粘度，与六亚甲基二异氰酸酯交联成膜后可以低温固化，赋予漆膜卓越的耐化学品性和耐腐蚀性、优秀的外观和耐候性，只需喷涂一道涂层便能实现传统的底漆防护和面漆装饰两道涂层才能达到的效果，提高施工应用过程的生产效率。
分散剂有利于维持涂料体系的稳定性，使涂料漆不分层，其粘度、细度以及外观能够维持较长时间，在一个优选的实施方式中，所述分散剂选自聚氨酯类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物、无机羧酸盐中的至少一种。本发明提供的涂料中还包括有分散助剂，具有润湿作用。
一个可能的实现方式是，所述颜填料为可用于工业涂料的防锈填料以及有机颜料或无机颜料。在具体的实施过程中，技术人员可以根据需要选择颜填料的种类，本发明对此不作限制。防锈填料的加入能够提高底漆的防腐功能，提高其耐候性。在一个优选的实施方式中，所述防锈填料包括有吸油量为20g/100g～30g/100g的锌-硅酸盐改性的三聚磷酸铝，该防锈颜料具有优良的防锈性能，且对外观光泽影响小，在分散剂以及分散助剂的作用下，可以长期稳定的分散在涂料中，最终在漆膜中起到隔绝外界腐蚀渗透和保持艳丽外观的效果。
在具体的实施过程中，本领域技术人员还可以根据需要选择合适的其他助剂，包括但不限于流平剂、硅烷偶联剂、催干剂。本发明的其他助剂包括流平剂，适合与本发明所述底漆组合物一起使用的流平剂是丙烯酸树脂体系的流平剂，用于降低涂料表面张力，增强润湿效果，促使涂料在固化成膜过程中形成光滑平整的漆膜。催干剂则能够加速涂料成膜的干燥过程，且对成膜固化过程中丙烯酸树脂的聚合起着催化作用。硅烷偶联剂能促进成膜物在底材上的附着力。
一个可能的实现方式是，所述溶剂包括有丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。
本发明还提供了上述底面合一的丙烯酸树脂涂料的制备方法，包括：
S1：将50～70份丙烯酸树脂、2～4份分散剂、1～2份分散助剂、5～11份的溶剂混合均匀，400-600rpm下搅拌10-15min；然后加入20-40份颜填料，600-800rpm下搅拌10-15min；继续加入1-4份溶剂搅拌至均匀混合，使用砂磨机研磨到合适细度；加入0.1-4份其他助剂，搅拌至均匀混合，得A组分；
S2：将65～75份六亚甲基二异氰酸酯，25～35份乙酸丁酯和0.1～0.5份吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5～7：1混合均匀，得底面合一的丙烯酸树脂涂料。
在制备过程中，有机溶剂是分两部分加入的，这两部分溶剂中都同时包含了丙二醇甲醚醋酸酯和甲基乙基酮，且两部分溶剂中丙二醇甲醚醋酸酯和甲基乙基酮的比例也都是相同的。
本发明提供的上述底面合一的丙烯酸树脂涂料可以应用的重机和轻机行业，一次喷涂就能达到表面防护和装饰的目的，且对设备的要求简单，施工过程中VOC的含量低。
下面将结合具体的实施例对上述技术方案进行说明。
实施例
实施例1-4中底面合一的丙烯酸树脂涂料A组分的原料组成如表1所示。
表1实施例1-4中A组分的原料组成
Figure BDA0002419040290000051
实施例1
制备黄色的底面合一的丙烯酸树脂涂料
S1：将58kg丙烯酸树脂，5.2kg丙二醇甲醚醋酸酯，5.2kg甲基异丁基酮，2kg分散剂，1kg分散助剂加入大小合适的容器内，搅拌(400-600rpm)10-15分钟；
边搅拌边加入黄色颜料9.4kg，防锈颜料14.5kg，加完后，搅拌(600-800rpm)10-15分钟；
边搅拌边沿容器壁加入1.8kg丙二醇甲醚醋酸酯，继续搅拌15分钟至均匀；在指定的砂磨机上开始研磨分散，至细度符合要求；
搅拌中(400-600rpm)加入2kg硅烷偶联剂，0.5kg流平剂，0.4kg催干剂加完后搅拌(400-600rpm)15分钟至完全均匀，得到A组分。
S2:将70kg六亚甲基二异氰酸酯，29.5kg乙酸丁酯和0.5kg吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5:1混合均匀，得到100黄色的底面合一的丙烯酸树脂涂料。
实施例1中E-10改性丙烯酸树脂的分子量为1800，固体份为75％，粘度为6Pa.S，羟值为120mgKOH/g。
实施例2-3
实施例2-3中制备得到的涂料的原料组成表如表1所示，其制备过程与实施例1基本相同。
实施例2-3中E-10改性丙烯酸树脂的分子量为1800，固体份为75％，粘度为6Pa.S，羟值为120mgKOH/g。
实施例4
制备红色的底面合一的丙烯酸树脂涂料
S1：将60kg丙烯酸树脂，4.2kg丙二醇甲醚醋酸酯，4.2kg甲基异丁基酮，2kg分散剂，2kg分散助剂加入大小合适的容器内，搅拌(400-600rpm)10-15分钟；
边搅拌边加入红色颜料7.4kg，防锈颜料14.5kg，加完后，搅拌(600-800rpm)10-15分钟；
边搅拌边沿容器壁加入1.8kg丙二醇甲醚醋酸酯，继续搅拌15分钟至均匀；在指定的砂磨机上开始研磨分散，至细度符合要求；
搅拌中(400-600rpm)加入3kg硅烷偶联剂，0.5kg流平剂，0.4kg催干剂加完后搅拌(400-600rpm)15分钟至完全均匀，得到A组分。
S2:将70kg六亚甲基二异氰酸酯，29.5kg乙酸丁酯和0.5kg吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5:1混合均匀，得到100红色的底面合一的丙烯酸树脂涂料。
实施例4中叔碳酸缩水甘油酯改性(E-10)的分子量为1800，固体份为76％,粘度在8Pa·S，羟值为130mgKOH/g。
对比例1
在现有技术中，使用的底面合一的丙烯酸树脂涂料为立邦公司现在提供给客户的产品NIPPE URETOP ONECOAT黄色面漆的A组成如表2所示，其B组分的组成与实施例1一致，将组分A和组分B按照重量比5:1混合均匀，得到底面合一的丙烯酸树脂涂料
表2对比例1中A组分的原料组成
Figure BDA0002419040290000071
对比例1中使用的8062丙烯酸树脂的平均分子量为2600，固含为62％，粘度在12Pa·S，羟值为80mgKOH/g。
性能测试
原漆性能
对实施例1-4和对比例1中涂料按照表2所示的技术指标进行原漆性能测试，所得结果如表3所示。
表3实施例1-4和对比例1中涂料原漆性能指标
Figure BDA0002419040290000072
Figure BDA0002419040290000081
漆膜性能
添加稀释剂，将实施例1-4和对比例1中的预料稀释至粘度为20～25秒(涂-4粘度杯，25℃)，喷涂于喷砂钢板上(岩田101型喷枪，喷涂压力0.4MPa，控制干膜厚80～100μm)，流平10min左右，最后70℃×30min烘烤，得到漆膜。
实施例1-4和对比例1中涂料所形成漆膜的性能测试结果如表4所示。
表4实施例1-4和对比例1中涂料所形成漆膜的其他性能测试结果
Figure BDA0002419040290000082
结合表2、表3数据，本发明提供的底面合一的丙烯酸树脂涂料在遮盖力、细度、固体份、粘度、VOC方面都能够满足标准的要求；另外本发明提供的涂料形成的漆膜能够满足耐候性、中性盐雾性能、柔韧性、附着力、冲剂强度、硬度以及外观方面的要求。而对比例1产品则在中性盐雾性能、VOC方面无法满足标准要求。
对比例2-4中底面合一的丙烯酸树脂涂料A组分的原料组成如表5所示。
表5对比例2-4中A组分的原料组成
Figure BDA0002419040290000083
Figure BDA0002419040290000091
对比例2
制备红色的底面合一的丙烯酸树脂涂料
S1：将60kg丙烯酸树脂，4.2kg丙二醇甲醚醋酸酯，4.2kg甲基异丁基酮，2kg分散剂，2kg分散助剂加入大小合适的容器内，搅拌(400-600rpm)10-15分钟；
边搅拌边加入红色颜料7.4kg，防锈颜料14.5kg，加完后，搅拌(600-800rpm)10-15分钟；
边搅拌边沿容器壁加入1.8kg丙二醇甲醚醋酸酯，继续搅拌15分钟至均匀；在指定的砂磨机上开始研磨分散，至细度符合要求；
搅拌中(400-600rpm)加入3kg硅烷偶联剂，0.5kg流平剂，0.4kg催干剂加完后搅拌(400-600rpm)15分钟至完全均匀，得到A组分。
S2:将70kg六亚甲基二异氰酸酯，29.5kg乙酸丁酯和0.5kg吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5:1混合均匀，得到100黄色的底面合一的丙烯酸树脂涂料。
对比例2中丙烯酸树脂不是叔碳酸缩水甘油酯改性(E-10)的丙烯酸树脂,而是普通的丙烯酸树脂。所制成的涂料不符合表2中粘度、VOC项目的产品技术要求。
对比例3
制备红色的底面合一的丙烯酸树脂涂料
S1：将60kg丙烯酸树脂，4.2kg丙二醇甲醚醋酸酯，4.2kg甲基异丁基酮，2kg分散剂，2kg分散助剂加入大小合适的容器内，搅拌(400-600rpm)10-15分钟；
边搅拌边加入红色颜料7.4kg，防锈颜料14.5kg，加完后，搅拌(600-800rpm)10-15分钟；
边搅拌边沿容器壁加入1.8kg丙二醇甲醚醋酸酯，继续搅拌15分钟至均匀；在指定的砂磨机上开始研磨分散，至细度符合要求；
搅拌中(400-600rpm)加入3kg硅烷偶联剂，0.5kg流平剂，0.4kg催干剂加完后搅拌(400-600rpm)15分钟至完全均匀，得到A组分。
S2:将70kg六亚甲基二异氰酸酯，29.5kg乙酸丁酯和0.5kg吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5:1混合均匀，得到100黄色的底面合一的丙烯酸树脂涂料。
对比例3中丙烯酸树脂为叔碳酸缩水甘油酯改性(E-10)的丙烯酸树脂,其分子量为2800，固体份70％，粘度10Pa·S，羟值为100mgKOH/g。所制成的涂料不符合表2中粘度、VOC项目的产品技术要求。
对比例4
制备黄色的底面合一的丙烯酸树脂涂料
S1：将45kg丙烯酸树脂，10.2kg丙二醇甲醚醋酸酯，10.2kg甲基异丁基酮，2kg分散剂，1.5kg分散助剂加入大小合适的容器内，搅拌(400-600rpm)10-15分钟；
边搅拌边加入黄色颜料12.4kg，防锈颜料14.5kg，加完后，搅拌(600-800rpm)10-15分钟；
边搅拌边沿容器壁加入2.8kg丙二醇甲醚醋酸酯，继续搅拌15分钟至均匀；在指定的砂磨机上开始研磨分散，至细度符合要求；
搅拌中(400-600rpm)加入0.5kg硅烷偶联剂，0.5kg流平剂，0.4kg催干剂加完后搅拌(400-600rpm)15分钟至完全均匀，得到A组分。
S2:将70kg六亚甲基二异氰酸酯，29.5kg乙酸丁酯和0.5kg吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5:1混合均匀，得到100黄色的底面合一的丙烯酸树脂涂料。
对比例4中丙烯酸树脂不符合要求，且丙烯酸树脂和溶剂比例不在权利要求1的范围内，所制成的涂料不符合表2中固含、VOC项目产品技术要求。
性能测试
原漆性能
对对比例2-4中涂料按照表6所示的技术指标进行原漆性能测试，所得结果如表6所示。
表6对比例2-4中涂料原漆性能指标
Figure BDA0002419040290000111
可以发现，对比例2-4中的涂料的原漆性能的粘度比表2所示实施例1-4中涂料的粘度要大，且对比例2-3不符合国标要求；对比例2-4中涂料的施工VOC也较大，不符合要求。
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 (9)

1.一种底面合一的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，其原料包括有重量比为5～7：1的A组分和B组分；按重量份计，A组分包括有50～70份丙烯酸树脂，2～4份分散剂，1～2份分散助剂、20～40份颜填料，0.1～4份其他助剂和5～15份溶剂；B组分包括有65～75份六亚甲基二异氰酸酯，25～35份乙酸丁酯和0.1～0.5份吸水剂。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂为叔碳酸缩水甘油酯改性的丙烯酸树脂，所述丙烯酸树脂的数均分子量为1600～2000。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂的固体份为74％～76％，粘度为4～8Pa·S，羟值为110～130mg KOH/g。
4.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述分散剂选自聚氨酯类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物、无机羧酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述颜填料包括有有机颜料、无机颜料和防锈填料。
6.根据权利要求5所述的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述防锈填料包括有吸油量为20g/100g-30g/100g的锌-硅酸盐改性的三聚磷酸铝。
7.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述其他助剂包括有流平剂、硅烷偶联剂、催干剂。
8.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂涂料，其特征在于，所述溶剂包括有丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。
9.一种如权利要求1-8所述底面合一的丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括：
S1：将50～70份丙烯酸树脂、2～4份分散剂、1～2份分散助剂、5～11份的溶剂混合均匀，400-600rpm下搅拌10-15min；然后加入20-40份颜填料，600-800rpm下搅拌10-15min；继续加入1～4份溶剂搅拌至均匀混合，使用砂磨机研磨到合适细度；加入0.1-4份其他助剂，搅拌至均匀混合，得A组分；
S2：将65～75份六亚甲基二异氰酸酯，25～35份乙酸丁酯和0.1～0.5份吸水剂混合均匀，得组分B；
S3：将组分A和组分B按照重量比5～7：1混合均匀，得底面合一的丙烯酸树脂涂料。
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