CN111349384A - 一种耐候型水性砂纹漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐候型水性砂纹漆及其制备方法，它是由A组份和B组份组成，在使用时将A组份和B组份按质量配比4～8:1混合，其中A组份为水性羟基氟碳乳液，碳黑，砂纹粉，水性助剂，去离子水；B组份按质量份的组分：亲水性异氰酸酯固化剂，无水稀释剂，脱水剂。本发明产品水性砂纹漆施工方便，可常温自干，VOC含量低，更为环保，该涂料对铝型材表面具有优异的附着力，漆膜耐水煮、耐候型突出，自清洁效果显著。

Description

一种耐候型水性砂纹漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种耐候型水性砂纹漆及其制备方法。
背景技术
众所周知，在建筑行业，金属型材以其优异的装饰性、耐久性和易加工成型性等特点而得到广泛应用。而铝型材具有轻质、高强、防腐等众多优点，用量占占金属型材用量的80％以上。
铝型材的表面处理是其加工过程中不可缺少的，目的是提高铝型材的防护性、装饰性和功能性。在建筑行业用铝型材，目前普遍使用流平性粉末涂料，其耐候性一般，固化温度也多高于180℃，能耗大、成本相对较高。在户外使用时(如外窗、幕墙)，由于外墙表面易附着粉尘，在雨水冲刷下，污水展布和滞留铝型材涂膜表面，待水分挥发后形成污渍，铝型材表面极易留下污水痕迹。铝型材特定的使用环境，使其表面涂装的涂料必须具有良好的耐水煮性能，以避免其在使用过程中变色，目前，大多数使用在铝型材表面的常规粉末涂料耐水煮色差ΔE在2.0左右，目视已明显看出变色，影响外观使用效果。
砂纹漆是一种涂装后光泽较低、摸起来具有磨砂质感的涂料，为金属型材或家具提供了多样化涂装外观效果。传统的溶剂型砂纹漆，是一种价格便宜的手感涂料，具有优异的附着力、优良的机械性能和耐化学品性，在涂料市场中占用重要地位。但是，传统的溶剂型涂料在制造和施工过程中都需要大量使用烷烃类、芳烃类或酯类等溶剂，挥发性有机化合物(VOC)含量高，环境友好性较差。随着全球气候的变化日益严重，各国相继制定环保法规和政策，鼓励推广和使用节能环保的绿色产品。水性涂料因其不含或含有很少量的VOC，不含有害空气污染物(HAP)，有益于保护环境和人体健康，已成为涂料技术发展的新方向。
公开号CN 107418337A的中国专利公开了一种水性砂纹漆及其制备方法，该水性砂纹漆采用透明玻璃砂、沉淀硫酸钡，通过加入填料法制备水性砂纹漆，影响了漆膜机械性能，其附着力为1级，达不到一些客户的标准要求。
公开号CN103146292A的中国专利公开了一种耐水煮聚酯粉末涂料及其制备方法和应用，该涂料采用聚酯树脂与HAA和异氰酸酯的混合固化剂体系，依靠加入疏水性填料提高耐水煮性，其耐水煮性与一般TGIC体系相当，并且该涂料耐候性一般，不是专为铝型材开发的砂纹漆。
发明内容
本发明是针对上述问题提供一种耐候型水性砂纹漆及其制备方法。本发明制备的水性砂纹漆施工方便，可常温自干，VOC含量低，更为环保，该涂料对铝型材表面具有优异的附着力，漆膜耐水煮、耐候型突出，自清洁效果显著。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐候型水性砂纹漆，它由A组份和B组份按照质量比4～8:1组成，其中：
A组份按质量份的组分：水性羟基氟碳乳液50-80份，碳黑2-4份，砂纹粉4-10份，水性助剂1-16份，去离子水5-30份；
B组份按质量份的组分：亲水性异氰酸酯固化剂60-80份，无水稀释剂19-38份，脱水剂1-2份。
在一些具体的技术方案中：A组份和B组份如下：
A组份按质量份的组分：水性羟基氟碳乳液50-70份，碳黑2-4份，砂纹粉4-8份，分散剂1-5份，基材润湿剂0.1-1份，消泡剂0.1-1份，增稠剂0.5-2份，蜡助剂2-5份，附着力促进剂0.1-2份，去离子水15-30份；
B组份按质量份的组分：亲水性异氰酸酯固化剂60-80份，无水稀释剂19-38份，脱水剂1-2份。
本发明技术方案中：A组份所述水性羟基氟碳乳液是东氟化工水性羟基氟碳乳液DF-M15(上海东氟化工科技有限公司)、水性氟碳树脂DF-20(上海东氟化工科技有限公司)、水性含氟羟基丙烯酸分散体ZT-9630(江苏智泰科技发展有限公司)中的一种或者多种按照任意配比组合。
本发明技术方案中：B组份所述亲水性异氰酸酯固化剂由有机硅改性亲水性HDI型异氰酸酯固化剂/亲水性IPDI型异氰酸酯固化剂复配而成，复配比例为3：1；其中有机硅改性亲水性HDI型异氰酸酯固化剂是万华化学水可分散异氰酸酯固化剂(万华化学集团股份有限公司)、耐水水分散型异氰酸酯固化剂OS-9025(广州冠志新材料科技有限公司)中的一种或者多种按照任意配比组合；亲水性IPDI型异氰酸酯固化剂是水性固化剂Bayhydur401-60(科思创)、非离子型IPDI固化剂OS-9401((广州冠志新材料科技有限公司))中的一种或者多种按照任意配比组合。
本发明技术方案中：A组份所述分散剂是迪高
Figure BDA0002451664680000031
Dispers 755W润湿分散剂；所述基材润湿剂是迪高TEGO Twin 4100润湿剂；所述消泡剂是迪高TEGO Airex 901W消泡剂或迪高TEGO Airex 904W消泡剂；所述增稠剂是海明斯德谦RHEOLATE 299增稠剂；所述蜡助剂是乙烯醋酸乙烯共聚物蜡(EVA)乳液毕克AQUATIX 8421。
本发明技术方案中：A组份所述附着力促进剂是迪高TEGO Addid 900附着力促进剂、道康宁Coatosil MP200附着力促进剂、海明斯德谦Adherant1121附着力促进剂中的一种或者多种按照任意配比组合。
本发明技术方案中：A组份所述砂纹粉是天诗蜡粉Twax-4000，其粒径为中粒径为15～90μm，优选：中粒径为为25～70μm。
本发明技术方案中：B组份中无水稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯，脱水剂为脱水剂SN-9088。
一种上述的耐候型水性砂纹漆的制备方法，所述的制备方法为：
(1)A组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入去离子水、20～80％的分散剂、消泡剂、碳黑混合搅拌均匀，并转入砂磨设备研磨至细度≤20μm，配制成水性无树脂黑色浆料混合物；
步骤b：加入去离子水、剩余的分散剂、砂纹粉混合搅拌均匀，在2500～3000rpm/min下高速分散15-25min，配制成水性砂纹浆料混合物；
步骤c：将水性羟基氟碳乳液、水性无树脂黑色浆料混合物，水性砂纹浆料混合物按比例混合后搅拌均匀，逐次加入基材润湿剂、增稠剂、蜡助剂、附着力促进剂混合搅拌均匀，在600～800rpm/min下高速分散30-40min，得到水性砂纹漆组分A；
(2)B组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入无水稀释剂、脱水剂，混合搅拌均匀；
步骤b：加入亲水性异氰酸酯固化剂，在800～1000rpm/min下高速分散8-10min，得到水性砂纹漆组分B；
(3)将组分A和组分B按照质量比4～8：1混合均匀，即可得到目标产物。
本发明的有益效果：
(1)本发明以水性羟基氟碳乳液-异氰酸酯成膜物体系，可常温自干，相比较高温烘烤氨基体系和粉末涂料高温熔融固化体系，施工方便、节能环保；由于氟-碳键能超高，使得制备的水性砂纹漆具有卓越的耐候性能，可大幅提升防护年限、降低涂层维护周期及维护成本。
(2)本发明通过加入附着力促进剂提升对基材的附着力，同时也能提升涂膜的耐水性、改善耐盐雾等效果，进一步提升防护效果。
(3)本发明优选超高分子量的聚乙烯砂纹粉，使得漆膜具有一定疏水性和优异的耐磨性；通过蜡乳液提高砂纹粉的定向排列，使得砂纹致密、分布均匀，提升外观装饰效果；采用表面能极低的含氟乳液进一步提高漆膜表面疏水性和疏油性，改善表面易清洁性，使得整个漆膜获得一个显著的自清洁效果。
(4)本发明采用有机硅改性亲水性HDI型异氰酸酯固化剂/亲水性IPDI型异氰酸酯固化剂复配方式，亲水改性提高了异氰酸酯固化剂和乳液的相容性和手搅性，但牺牲了耐水性，通过有机硅接枝改性的亲水性HDI型异氰酸酯固化剂，可显著提高漆膜耐水性和耐水煮性；通过拼用适量的亲水性IPDI型异氰酸酯固化剂可延长体系适用期，并提高干性、硬度、耐水性和耐候性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1～4的制备方法
(1)A组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入去离子水、50％的分散剂、消泡剂、碳黑混合搅拌均匀，并转入砂磨设备研磨至细度≤20μm，配制成水性无树脂黑色浆料混合物；
步骤b：加入去离子水、50％的分散剂、砂纹粉混合搅拌均匀，在2800rpm/min下高速分散20min，配制成水性砂纹浆料混合物；
步骤c：将水性羟基氟碳乳液、水性无树脂黑色浆料混合物，水性砂纹浆料混合物按比例混合后搅拌均匀，逐次加入基材润湿剂、增稠剂、蜡助剂、附着力促进剂混合搅拌均匀，在700rpm/min下高速分散35min，得到水性砂纹漆组分A；
(2)B组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入无水稀释剂、脱水剂，混合搅拌均匀；
步骤b：加入亲水性异氰酸酯固化剂，在900rpm/min下高速分散8-10min，得到水性砂纹漆组分B；
(3)将组分A和组分B混合均匀，即可得到目标产物。
对比例1～4的制备方法
(1)A组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入去离子水、分散剂、消泡剂、碳黑混合搅拌均匀，并转入砂磨设备研磨至细度≤20μm，配制成水性无树脂黑色浆料混合物；
步骤b：加入去离子水、分散剂、砂纹粉、沉淀硫酸钡混合搅拌均匀，在2800rpm/min下高速分散20min，配制成水性砂纹浆料混合物；
步骤c：将水性羟基氟碳乳液、水性无树脂黑色浆料混合物，水性砂纹浆料混合物按比例混合后搅拌均匀，逐次加入润湿剂、增稠剂、蜡助剂、附着力促进剂混合搅拌均匀，在700rpm/min下高速分散35min，得到水性砂纹漆组分A；
(2)B组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入无水稀释剂、脱水剂，混合搅拌均匀；
步骤b：加入亲水性异氰酸酯固化剂，在900rpm/min下高速分散8-10min，得到水性砂纹漆组分B；
(3)将组分A和组分B混合均匀，即可得到目标产物。
表1实施例1～4中各组分用量
Figure BDA0002451664680000051
Figure BDA0002451664680000061
表2对比例1～4中各组分用量
Figure BDA0002451664680000071
Figure BDA0002451664680000081
表3水性砂纹漆的性能指标
Figure BDA0002451664680000082
Figure BDA0002451664680000091
测试结果显示，实施例1～4均获得了砂纹致密、分布均匀的水性砂纹漆，该涂料常温自干，可操作时间长，对铝型材表面具有优异的附着力，漆膜耐水煮、耐候型突出，自清洁效果显著。
对比例1测试结果显示，以水性羟基氟碳乳液-异氰酸酯成膜物体系对涂层的耐候性至关重要。C-F键具有超高的键能，使涂料具有极强的化学稳定性，因而具有优异的抗紫外线降解能力和超长耐候性能。
对比例2测试结果显示，附着力促进剂对涂层在铝材上的附着力有显著改善效果。附着力促进剂具有较高的活性，能和乳液、基材形成强结合力的共价键，从而提高成膜物与基材之间的附着力。此外，实验中发现，附着力促进剂对提升涂膜的耐水性、改善耐盐雾也有效果。
对比例3测试结果显示，采用超高分子量的聚乙烯砂纹粉制备的水性砂纹漆具有疏水性和优异的耐磨性。蜡乳液有助于改进体系的流变特性从而改善砂纹粉在水性涂料中的定向排列，因此，砂纹漆的漆膜外观看起来显得致密、分布均匀。含氟聚合物表面能极低，具有优异的疏水、疏油性能，因此水性氟碳乳液和聚乙烯砂纹粉能够发挥协同作用，改善表面易清洁性，在户外长期使用漆膜具有显著的自清洁效果。
对比例4测试结果显示，异氰酸酯固化剂的选择对提升涂层的干性、硬度、耐水性和耐候性很有效果，也能延长双组分体系的可操作时间。由于未改性的多异氰酸酯难与水性乳液均匀混合，易发生相分离，引入亲水链段改性能够提高相容性但也会影响体系的耐水性，通过有机硅接枝改性的亲水性HDI型异氰酸酯固化剂，不仅提高固化剂和乳液的相容性、改善手搅性，也可显著提高漆膜耐水性和耐水煮性。实验中还发现，通过拼用适量的亲水性IPDI型异氰酸酯固化剂能够延长体系适用期，并提高干性、硬度、耐水性和耐候性。

Claims (9)

1.一种耐候型水性砂纹漆，其特征在于它由A组份和B组份按照质量比4～8:1组成，其中：
A组份按质量份的组分：水性羟基氟碳乳液50-80份，碳黑2-4份，砂纹粉4-10份，水性助剂1-16份，去离子水5-30份；
B组份按质量份的组分：亲水性异氰酸酯固化剂60-80份，无水稀释剂19-38份，脱水剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的耐候型水性砂纹漆，其特征在于：A组份和B组份如下：
A组份按质量份的组分：水性羟基氟碳乳液50-70份，碳黑2-4份，砂纹粉4-8份，分散剂1-5份，基材润湿剂0.1-1份，消泡剂0.1-1份，增稠剂0.5-2份，蜡助剂2-5份，附着力促进剂0.1-2份，去离子水15-30份；
B组份按质量份的组分：亲水性异氰酸酯固化剂60-80份，无水稀释剂19-38份，脱水剂1-2份。
3.根据权利要求2所述的耐候型水性砂纹漆，其特征在于：A组份所述水性羟基氟碳乳液为水性氟碳树脂DF-M15、水性氟碳树脂DF-20、水性含氟羟基丙烯酸分散体ZT-9630中的一种或者多种按照任意配比组合。
4.根据权利要求2所述的耐候型水性砂纹漆，其特征在于：B组份所述亲水性异氰酸酯固化剂由有机硅改性亲水性HDI型异氰酸酯固化剂/亲水性IPDI型异氰酸酯固化剂复配而成，复配比例为3：1；其中有机硅改性亲水性HDI型异氰酸酯固化剂是水可分散异氰酸酯固化剂
Figure FDA0002451664670000011
269、耐水水分散型异氰酸酯固化剂OS-9025中的一种或者多种按照任意配比组合；亲水性IPDI型异氰酸酯固化剂是水性固化剂Bayhydur401-60、非离子型IPDI固化剂OS-9401中的一种或者多种按照任意配比组合。
5.根据权利要求2所述的耐候型水性砂纹漆，其特征在于：A组份所述分散剂是迪高
Figure FDA0002451664670000012
Dispers 755W润湿分散剂；所述基材润湿剂是迪高TEGO Twin 4100润湿剂；所述消泡剂是迪高TEGO Airex 901W消泡剂或迪高TEGO Airex 904W消泡剂；所述增稠剂是海明斯德谦RHEOLATE 299增稠剂；所述蜡助剂是乙烯醋酸乙烯共聚物蜡(EVA)乳液毕克AQUATIX8421。
6.根据权利要求2所述的耐候型水性砂纹漆，其特征在于：A组份所述附着力促进剂是迪高TEGO Addid 900附着力促进剂、道康宁Coatosil MP200附着力促进剂、海明斯德谦Adherant1121附着力促进剂中的一种或者多种按照任意配比组合。
7.根据权利要求2所述的耐候型水性砂纹漆，其特征在于：A组份所述砂纹粉是天诗蜡粉Twax-4000，其粒径为中粒径为15～90μm，优选：中粒径为25～70μm。
8.根据权利要求2所述的耐候型水性砂纹漆，其特征在于：B组份中无水稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯，脱水剂为脱水剂SN-9088。
9.一种权利要求2所述的耐候型水性砂纹漆的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为：
(1)A组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入去离子水、20～80％的分散剂、消泡剂、碳黑混合搅拌均匀，并转入砂磨设备研磨至细度≤20μm，配制成水性无树脂黑色浆料混合物；
步骤b：加入去离子水、剩余的分散剂、砂纹粉混合搅拌均匀，在2500～3000rpm/min下高速分散15-25min，配制成水性砂纹浆料混合物；
步骤c：将水性羟基氟碳乳液、水性无树脂黑色浆料混合物，水性砂纹浆料混合物混合后搅拌均匀，逐次加入基材润湿剂、增稠剂、蜡助剂、附着力促进剂混合搅拌均匀，在600～800rpm/min下高速分散30-40min，得到水性砂纹漆组分A；
(2)B组份的制备，包括以下步骤：
步骤a：加入无水稀释剂、脱水剂，混合搅拌均匀；
步骤b：加入亲水性异氰酸酯固化剂，在800～1000rpm/min下高速分散8-10min，得到水性砂纹漆组分B；
(3)将组分A和组分B按照质量比4～8：1混合均匀，即可得到目标产物。
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