CN111909583B - 一种适用于各种底材的高附着力水性涂料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于各种底材的高附着力水性涂料及其制造方法，该水性涂料由以下原料组成：自交联水性丙烯酸树脂70‑90份、复合型润湿流平剂1‑10份、消光粉0‑3.5份、PH调节剂0.1‑0.5份、助溶剂4‑8份、消泡剂0.2‑0.8份、增稠剂0.4‑3份和水4‑10份；自交联水性丙烯酸树脂中含有羟基、羧基、环氧基、酰胺基中的至少两种官能团；复合型润湿流平剂由润湿流平剂A和润湿流平剂B按质量比1:0.5‑2组成；润湿流平剂A为炔二醇非离子表面活性剂；润湿流平剂B为聚醚硅氧烷。该水性涂料适用于PU、金属等各种材质的底材，还能有效解决其与油性底漆的脱层问题，附着力佳、安全环保、可操作性高。

Description

一种适用于各种底材的高附着力水性涂料及其制造方法
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，特别是涉及一种适用于各种底材的高附着力水性涂料及其制造方法。
背景技术
在各种材质的家具底材上涂布漆膜，除了可大幅提升手感和观感外，也可有效提升产品抗刮及耐化性，因此，涂料被广泛应用于家具底材上。近年来，受消费者环保意识及相关法律法规的影响，在环保涂装的推进中，众多家具厂进行了设备改造升级与工艺改良，涂装产品也相应配套优化。
其中，许多家具厂在工艺上进行油转水的改良，但水性涂料对底材的封固性无法与油性封固底漆媲美，油性封固底漆表现出对于底材更好的施工宽广性。尤其针对一些导管比较多或棕眼比较大的木质底材，完全使用水性涂料难以达到全封闭的效果。而油性底漆搭配水性面漆的生产工艺，能成功解决底材的封闭问题，有效防止具有导管等家具底材吸水涨筋的同时，又兼顾涂装过程的环保要求。因此，以油性底漆搭配水性面漆的涂装工艺，也得到稳定的发展，被广泛运用应用于各类材质的家具底材上。
但是，水油体系本就不互溶，因此，现有油性底漆搭配水性面漆的涂装工艺在油性膜层与水性膜层之间存在严重的脱层问题，进而影响了家具的品质。所以，采用何种水性面漆才能克服油底水面的脱层问题，这就变得至关重要了。其中，相比单液型水性漆，尽管双液型水性漆能在一定程度上改善其与油性底漆的脱层现象，但是，仍然无法有效解决油底水面的脱层问题。而且，由于双液型水性面漆的固化剂中溶剂等有害物质易挥发至环境中，影响施工者及消费者的身体健康，存在安全隐患。另外，在涂装过程中，双液型水性面漆还存在可使用时间上的限制。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，该水性涂料能作为单液型水性漆使用，可适用于PU、PE、金属及三聚氰胺等各种材质的底材或油性底漆(其中，底材与油性底漆统称为基底)，能有效解决其与油性底漆的脱层问题，具有与油性底漆的附着力佳、安全环保、可操作性高的优点。
本发明的目的之二是针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法。
为了解决上述问题，本发明公开了一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0002661238400000021
其中，所述自交联水性丙烯酸树脂中含有羟基、羧基、环氧基、酰胺基中的至少两种官能团；
其中，所述复合型润湿流平剂由润湿流平剂A和润湿流平剂B按质量比1:0.5-2组成；
其中，所述润湿流平剂A为炔二醇非离子表面活性剂；所述润湿流平剂B为聚醚硅氧烷类润湿流平剂。
优选地，所述自交联水性丙烯酸树脂为帝斯曼NeoCryl XK-14、帝斯曼NeoCrylXK-15、帝斯曼NeoCryl XK-919、欧宝迪AC3630、欧宝迪AC2403中的至少两种。
所述自交联水性丙烯酸树脂优选为帝斯曼NeoCryl XK-14、欧宝迪AC3630和帝斯曼NeoCryl XK-919按质量比1:0.5:0.2组成，上述自交联水性丙烯酸树脂不仅具有优异的成膜性能，还具备羟基、常温交联及分子链转移等活性基团，能与不同材质底材或油性底漆表面的氧原子、氢氧等基团生成氢键或化学键，从而提升该水性涂料干燥后的漆膜与底材或油性底漆的附着力。
优选地，所述润湿流平剂A为空气化学Surfynol 104E；
所述润湿流平剂B为毕克BYK-3455、毕克BYK-349、迪高Tgeo WET 270中的一种或多种。
所述润湿流平剂B优选为毕克BYK-3455和迪高Tgeo WET 270按质量比1:0.6组成。其中，毕克BYK-3455与迪高Tgeo WET 270相互配合，不仅能提高该水性涂料对PU、PE、金属等材质底材或油性底漆的润湿性能和流平性，还能很好的润湿多孔材质(如木质底材)，再配合空气化学Surfynol 104E，能降低涂膜的表面张力，进一步改善该水性涂料对各基底的润湿性，并在干燥过程中能起到良好的消泡、防针孔和防缩孔作用；因此，毕克BYK-3455、迪高Tgeo WET 270和空气化学Surfynol 104E这三种润湿流平剂配合使用，可使该水性涂料的表面张力明显低于各基底的临界表面张力，使得该水性涂料具备优异的基底润湿性和流平性，在尚未干燥时，该水性涂料会快速向基底表面的孔洞渗透，而在干燥过程中能对漆膜起到良好的消泡、防针孔和防缩孔作用，有效避免干燥后的漆膜出现针孔等缺陷，提高漆膜对各基底的密着性，待脱水干燥后，漆膜能在底材或油性底漆表面形成无数个锚钉，进而提高漆膜与底材或油性底漆界面的附着力。
优选地，所述的适用于各种底材的高附着力水性涂料，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0002661238400000031
优选地，所述复合型润湿流平剂由润湿流平剂A和润湿流平剂B按质量比1:1.2-2组成。进一步优选地，所述复合型润湿流平剂由润湿流平剂A和润湿流平剂B按质量比1:1.6组成。
优选地，所述消光粉为赢创TS-100、赢创3300、赢创3400，格雷斯CP4-8991、格雷斯ED-2中的一种或多种；
所述PH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、氨水、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；
所述助溶剂为陶氏DPM、陶氏DPNB、陶氏TPNB中的一种或多种。
优选地，所述消泡剂为毕克BYK-024、毕克BYK-028、迪高TEGO Foamex 825、迪高TEGO Airex 902W、迪高TEGO Foamex 805中的一种或多种；
所述增稠剂为陶氏RM-8W、德谦WT-105A、德谦299、迪高TEGO ViscoPlus 3030、迪高TEGO ViscoPlus 3000中的一种或多种；
所述水为去离子水。
一种适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在容器中加入所述自交联水性丙烯酸树脂、助溶剂、PH调节剂，充分混合；
步骤二：加入所述消光粉和消泡剂，分散均匀；
步骤三：加入所述复合型润湿流平剂，充分混合；
步骤四：加入所述增稠剂、水，混合均匀，调整粘度，过滤，即得适用于各种底材的高附着力水性涂料。
优选地，所述步骤一中，混合速度为600rpm，混合时间为10～20分钟；
所述步骤二中，分散速度为1000rpm，分散时间为30～60分钟；
所述步骤三和步骤四中，混合速度均为600rpm，混合时间均为10～30分钟。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的水性涂料采用由润湿流平剂A和润湿流平剂B按质量比1:0.5-2组成的复合型润湿流平剂，其中，润湿流平剂A为炔二醇非离子表面活性剂，且润湿流平剂B为聚醚硅氧烷类润湿流平剂，将润湿流平剂A和润湿流平剂B按上述质量比搭配使用，能使该水性涂料的表面张力下降至低于各底材或油性底漆的临界表面张力，使得该水性涂料具备优异的基底润湿性，该水性涂料在尚未干燥时会向底材或油性底漆表面的孔洞渗透，待脱水干燥后形成无数锚钉作用于该水性涂料与底材或油性底漆的界面，从而能提升附着力。本发明采用自交联水性丙烯酸树脂，该自交联水性丙烯酸树脂不仅具有优异的成膜性能，而且由于其含有羟基、羧基、环氧基、酰胺基中的至少两种官能团，所以，具备羟基、常温交联及分子链转移等活性基团，能与不同材质底材或油性底漆表面的氧原子、氢氧等基团生成氢键或化学键，能提升该水性涂料干燥后的漆膜与底材或底漆的附着力。因此，本发明将上述复合型润湿流平剂搭配自交联水性丙烯酸树脂，能进一步提升该水性涂料的附着力。此外，PH调节剂能使该水性涂料在尚未脱水干燥前具有高度的储存稳定性。助溶剂能进一步促进自交联水性丙烯酸树脂的成膜性能，进而本发明的助溶剂与自交联水性丙烯酸树脂搭配，能使涂层拥有致密成膜特性，有效提升漆膜对各种底材或油性底漆的附着力和成膜致密性，可阻隔油性底漆或底材中的有害物质向外界发散。
综上，本发明将上述复合型润湿流平剂、自交联水性丙烯酸树脂、PH调节剂和助溶剂搭配使用，再配合消泡剂、增稠剂、消光粉和水，能使该水性涂料在油性底漆或在PU、PE、金属及三聚氰胺等各种材质的底材或油性底漆上均具有优异的流平入孔性、成膜性和附着性能，而且，该水性涂料干燥后还兼具透明性、抗划痕性、耐水性及施工宽广性等优势。
2、本发明的水性涂料为用纯水性体系，通过了环标HJ-2537测试，无VOC超标等问题；且本发明为单液型水性漆，使时不用添加固化剂，无可使用时间的限制，开盖即用，使用便利、高操作性且涂料可回收再次使用。
3、现有技术中，为提高水性涂料的层间密着，通常会添加附着力促进剂，尽管这会提高漆膜与底材或油性底漆的附着力，但是，添加的附着力促进剂会产生一系列的连锁反应，且无法自我中止，因此，容易导致水性涂料的稳定性下降，进而衍生出许多问题。而本申请无需添加附着力促进剂，即能获得兼具优异稳定性和附着力的水性涂料。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例的一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0002661238400000051
Figure BDA0002661238400000061
其中，自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14、欧宝迪AC3630和帝斯曼NeoCryl XK-919按质量比1:0.5:0.2组成。
其中，复合型润湿流平剂由空气化学Surfynol 104E、毕克BYK-3455和迪高TgeoWET 270按质量比1:1:0.6组成。
该适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在容器中加入自交联水性丙烯酸树脂、陶氏DPM、陶氏DPNB、陶氏TPNB、氨水和二乙醇胺，在600rpm下混合16分钟；
步骤二：加入赢创TS-100、赢创3400和毕克BYK-028，在1000rpm下分散40分钟；
步骤三：加入复合型润湿流平剂，在600rpm下混合12分钟；
步骤四：加入陶氏RM-8W和去离子水，在600rpm下混合18分钟，待混合均匀后，再调整粘度，过滤，即得适用于各种底材的高附着力水性涂料。
实施例2
本实施例的一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0002661238400000062
其中，自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14和欧宝迪AC2403按质量比1:1组成。
其中，复合型润湿流平剂由空气化学Surfynol 104E和毕克BYK-349按质量比1:0.5组成。
该适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在容器中加入自交联水性丙烯酸树脂、陶氏DPM、氢氧化钠和氨水，在600rpm下混合20分钟；
步骤二：加入毕克BYK-024和毕克BYK-028，在1000rpm下分散30分钟；
步骤三：加入复合型润湿流平剂，在600rpm下混合12分钟；
步骤四：加入迪高TEGO ViscoPlus 3030和去离子水，在600rpm下混合10分钟，待混合均匀后，再调整粘度，过滤，即得适用于各种底材的高附着力水性涂料。
实施例3
本实施例的一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0002661238400000071
其中，自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14和帝斯曼NeoCryl XK-15按质量比1:0.7组成。
其中，复合型润湿流平剂由空气化学Surfynol 104E和毕克BYK-3455按质量比1:1.5组成。
该适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在容器中加入自交联水性丙烯酸树脂、陶氏DPM和三乙醇胺，在600rpm下混合10分钟；
步骤二：加入赢创3300、格雷斯ED-2、毕克BYK-024和迪高TEGO Airex 902W，在1000rpm下分散35分钟；
步骤三：加入复合型润湿流平剂，在600rpm下混合10分钟；
步骤四：加入德谦299、德谦WT-105A和去离子水，在600rpm下混合20分钟，待混合均匀后，再调整粘度，过滤，即得适用于各种底材的高附着力水性涂料。
实施例4
本实施例的一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0002661238400000081
其中，自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14、帝斯曼NeoCryl XK-15和欧宝迪AC2403按质量比1:0.5:0.2组成。
其中，复合型润湿流平剂由空气化学Surfynol 104E和毕克BYK-3455按质量比1:1.2组成。
该适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在容器中加入自交联水性丙烯酸树脂、陶氏DPM、陶氏DPNB、陶氏TPNB、碳酸氢钠和氨水，在600rpm下混合16分钟；
步骤二：加入赢创TS-100、赢创3400和毕克BYK-024，在1000rpm下分散50分钟；
步骤三：加入复合型润湿流平剂，在600rpm下混合25分钟；
步骤四：加入德谦299和去离子水，在600rpm下混合25分钟，待混合均匀后，再调整粘度，过滤，即得适用于各种底材的高附着力水性涂料。
实施例5
本实施例的一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0002661238400000091
其中，自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14、欧宝迪AC3630和帝斯曼NeoCryl XK-919按质量比1:0.5:0.2组成。
其中，复合型润湿流平剂由空气化学Surfynol 104E、毕克BYK-3455和迪高TgeoWET 270按质量比1:1.3:0.7组成。
该适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在容器中加入自交联水性丙烯酸树脂、陶氏DPM、陶氏DPNB和氢氧化钾，在600rpm下混合18分钟；
步骤二：格雷斯CP4-8991、迪高TEGO Foamex 825和迪高TEGO Foamex 805，在1000rpm下分散60分钟；
步骤三：加入复合型润湿流平剂，在600rpm下混合23分钟；
步骤四：加入迪高TEGO ViscoPlus 3030、迪高TEGO ViscoPlus 3000和去离子水，在600rpm下混合30分钟，待混合均匀后，再调整粘度，过滤，即得适用于各种底材的高附着力水性涂料。
对比例1
本对比例的水性涂料及其制备方法与实施例1基本相同，其区别仅在于：
本对比例的润湿流平剂仅含有空气化学Surfynol 104E，而不含有实施例1中的毕克BYK-3455和迪高Tgeo WET 270。
对比例2
本对比例的水性涂料及其制备方法与实施例1基本相同，其区别仅在于：
本对比例的润湿流平剂由毕克BYK-3455和迪高Tgeo WET 270按质量比1:0.6组成，而不含有实施例1中的空气化学Surfynol 104E。
对比例3
本对比例的水性涂料及其制备方法与实施例1基本相同，其区别仅在于：
本对比例的润湿流平剂由空气化学Surfynol 104E和毕克BYK-3455按质量比1:1组成，而不含有实施例1中的迪高Tgeo WET 270。
对比例4
本对比例的水性涂料及其制备方法与实施例1基本相同，其区别仅在于：
本对比例的自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14和帝斯曼NeoCrylXK-919按质量比1:0.7组成，而不含有实施例1中的欧宝迪AC3630。
对比例5
本对比例的水性涂料及其制备方法与实施例1基本相同，其区别仅在于：
本对比例的自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14和欧宝迪AC3630按质量比1:0.7组成，而不含有实施例1中的帝斯曼NeoCryl XK-919。
性能测试：
对实施例1-5的涂料，以及对比例1-5的涂料分别进行性能测试。其中，实施例1-5的涂料的性能测试结果如表1所示。实施例1、以及对比例1-5的涂料的性能测试结果如表2所示。
表1
Figure BDA0002661238400000111
Figure BDA0002661238400000121
由表1可知，实施例1-5的水性涂料兼具优异的润湿流平性、施工性、透明性、附着性、抗划痕性、耐水性及施工性。
表2
样品 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 实施例1
附着力(于PU板) 3级 3级 2级 1级 1级 0级
附着力(于PE板) 3级 2级 2级 2级 1级 0级
附着力(于不锈钢板) 4级 3级 3级 2级 2级 0级
附着力(于三聚氰胺板) 2级 2级 1级 1级 2级 0级
附着力(于油性木器漆) 4级 3级 2级 1级 2级 0级
其中，0级(100％密著)；5级(<60％密著)。
其中，表2所用的油性木器漆为同业的聚氨酯型木器涂料。
由表2可知，本实施例1的水性涂料对PU、PE、金属及三聚氰胺等底材或油性木器漆均具有优异的密着性和附着性能。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种适用于各种底材的高附着力水性涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：
自交联水性丙烯酸树脂 86 份；
复合型润湿流平剂 8 份；
赢创TS-100 0.8 份；
赢创3400 0.5 份；
二乙醇胺 0.33 份；
氨水 0.1；
陶氏DPM 2 份；
陶氏DPNB 2 份；
陶氏TPNB 2 份；
毕克BYK-028 0.35 份；
陶氏RM-8W 2 份；
去离子水 7 份；
其中，所述自交联水性丙烯酸树脂由帝斯曼NeoCryl XK-14、欧宝迪AC3630和帝斯曼NeoCryl XK-919按质量比1:0.5:0.2组成；
其中，所述复合型润湿流平剂由空气化学Surfynol 104E、毕克BYK-3455和迪高TgeoWET 270按质量比1:1:0.6组成。
2.一种权利要求1所述的适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在容器中加入所述自交联水性丙烯酸树脂、陶氏DPM、陶氏DPNB、陶氏TPNB、氨水和二乙醇胺，充分混合；
步骤二：加入所述赢创TS-100、赢创3400和毕克BYK-028，分散均匀；
步骤三：加入所述复合型润湿流平剂，充分混合；
步骤四：加入所述陶氏RM-8W和去离子水，混合均匀，调整粘度，过滤，即得适用于各种底材的高附着力水性涂料。
3.根据权利要求2所述的适用于各种底材的高附着力水性涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，混合速度为600rpm，混合时间为10~20分钟；
所述步骤二中，分散速度为1000rpm，分散时间为30~60分钟；
所述步骤三和步骤四中，混合速度均为600rpm，混合时间均为10~30分钟。
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