CN111909586A - 一种水性金属闪光漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性金属闪光漆及其制备方法。该水性金属闪光漆包括如下重量份数的组分：水溶性丙烯酸树脂45‑55份水性固化剂5‑10份水性流平剂0.5‑1份水性消泡剂0.5‑1份去离子水50‑100份所述水溶性丙烯酸酯树脂通过先将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、铝粉颜料、助溶剂和去离子水混合均匀，然后加入引发剂、乳化剂和pH调节剂在聚合温度下进行乳液聚合而成。本发明的有益效果为：该水性金属闪光漆具有优异的漆膜闪光指数。

Description

一种水性金属闪光漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及油漆，特别涉及一种水性金属闪光漆及其制备方法。

背景技术

金属闪光漆是随着观察角度的变化而呈现不同明亮度、色彩不断变幻且具有金属质感的面漆，主要起到着色、遮盖和装饰作用。金属闪光漆的涂膜在日光照耀下具有鲜艳的金属光泽和闪亮感，增添诱人的色彩。金属闪光漆分为溶剂型金属闪光漆和水性金属闪光漆。溶剂型金属闪光漆是涂装工业VOC排放的最主要来源，因此水性金属闪光漆越来越受到市场青睐。

在水性金属闪光漆使用过程中，金属粒子因密度大而易在水中发生沉降。此外，为使涂料树脂易分散于水中而在分子链上引入大量亲水性强的羧基。在水存在下，羧基易于电离金属粒子表面的原子而产生多价金属粒子，而多价金属离子可同时与不同分子链上的羧基形成多价金属羧酸盐，造成树脂分子链易于凝聚，导致金属闪光涂料不稳定。而上述原因导致金属闪光涂料的施工性能存在流挂、缩边、针孔等缺陷，严重影响漆膜的闪光指数。

公开号为CN103319965A的中国专利公开了一种汽车用水性金属闪光漆及其制备方法。该水性金属闪光漆由下述组分构成，各组分用量按重量百分数计如下：水性丙烯酸树脂10～15%、水性丙烯酸乳液10～15%、水性聚氨酯分散体6～12%、水性氨基树脂1～3%、防沉剂1～5%、水性铝粉5～10%、pH调整剂4～6%、助剂0.6～2%、助溶剂4～10%、去离子水30～50%，上述各组分之和为100％。

该金属闪光漆利用防沉剂避免铝粉沉降。基于此，本发明人希望提供另一种方法以减少铝粉沉降，提升漆膜闪光指数。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性金属闪光漆。该水性金属闪光漆具有优异的漆膜闪光指数。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水性金属闪光漆，包括如下重量份数的组分：

水溶性丙烯酸树脂45-55份

水性固化剂5-10份

水性流平剂0.5-1份

水性消泡剂0.5-1份

去离子水50-100份

所述水溶性丙烯酸酯树脂通过先将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、铝粉颜料、助溶剂和去离子水混合均匀，然后加入引发剂、乳化剂和pH调节剂在聚合温度下进行乳液聚合而成。

本发明进一步设置为：所述引发剂选用过硫酸钾、过硫酸钠或者过硫酸铵中的一种。

本发明进一步设置为：所述乳化剂选用十二烷基硫酸钠和吐温80中的一种。

本发明进一步设置为：所述助溶剂包括正丁醇和乙二醇单丁醚，按照重量比，正丁醇和乙二醇单丁醚=1:3-5。

本发明进一步设置为：所述聚合温度为80-90℃。

本发明进一步设置为：所述水性固化剂为封闭型聚异氰酸酯。

本发明进一步设置为：所述水性流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

本发明进一步设置为：所述水溶性丙烯酸酯树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤1：在常温下，控制转速为200-300rad/min，在氮气保护下，将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、铝粉颜料、助溶剂、去离子水进行均匀混合；

步骤2：加热至聚合温度，加入引发剂、乳化剂、pH调节剂，继续反应3-5h即可。

本发明的另一目的是提供一种如上述水性金属闪光漆的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取水溶性丙烯酸树脂45-55份、水性固化剂5-10份、水性流平剂0.5-1份、水性消泡剂0.5-1份、去离子水50-100份；

步骤2：控制转速为1000-1200rad/min，将水溶性丙烯酸树脂、水性固化剂、水性流平剂、水性消泡剂和去离子水进行均匀混合即可。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯分子中带有乙酰乙酰氧基，从而甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯乳液聚合形成的丙烯酸树脂分子链中也带有乙酰乙酰氧基。乙酰乙酰氧基存在酮式-烯醇式平衡。对于结构相近的乙酰丙酮在一般条件下其酮式与烯醇式的摩尔比为75∶25。乙酰乙酰氧侧基的烯醇式可与铝粉颜料表面的铝离子形成螯合物，这种螯合结构仅由一个乙酰乙酰氧基与一个铝离子构成并带电荷，故易溶于水，使丙烯酸树脂的分子链不会发生凝聚。丙烯酸树脂分子链还能通过螯合作用而吸附于铝粉颜料表面，使铝粉颜料被丙烯酸树脂分子链包裹而不会聚结而沉降，从而使水性金属闪光漆具有良好稳定性和优良的喷涂施工性能，并显著提高铝粉颜料排列的均匀规整性，获得美观的漆膜。同时，乙酰乙酰氧基易与封闭型聚异氰酸酯发生交联作用，因而提高了水性金属闪光漆漆膜的交联密度，从而提高丙烯酸树脂与铝粉颜料的粘结性能，提高了漆膜的金属闪光指数、耐水性、耐盐雾性及其他综合性能；

2、铝粉颜料为片状，径厚比较大，因此表面极易吸附丙烯酸树脂。当丙烯酸树脂被吸附到铝粉颜料表面后，丙烯酸树脂中含有的大量羧基，能够与铝粉颜料表面的Al-0H产生氢键作用，形成牢固的化学键，增强丙烯酸树脂和铝粉颜料的结合强度。因此，当甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯发生乳液聚合时，产生的丙烯酸树脂会包覆铝粉颜料，使铝粉颜料进一步被丙烯酸树脂分子链包裹而不会聚结而沉降，从而使水性金属闪光漆具有良好稳定性和优良的喷涂施工性能；

3、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯分子中带有乙酰乙酰氧基，因此甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯分子也能够通过螯合作用而吸附于铝粉颜料表面。因此，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯进行乳液聚合形成的丙烯酸树脂就更容易吸附在铝粉颜料表面。因此，在发明中，丙烯酸树脂和铝粉颜料的结合，既通过丙烯酸树脂的乙酰乙酰氧基与铝粉颜料表面的铝离子之间的螯合作用，也通过丙烯酸树脂的羧基和铝粉颜料表面的Al-OH氢键作用。同时，螯合作用的存在又能够促进氢键作用，最终提升丙烯酸树脂和铝粉颜料的结合强度，从而使铝粉颜料难以发生聚结而沉降。

4、助溶剂不仅对丙烯酸树脂的溶解性及黏度起到调节、平衡作用，同时还对整个涂料体系的混溶性、润湿及成膜过程的增塑性、流变性起着极大的作用。水性涂料是以水为主要溶剂，因此助溶剂需要具有亲水性，以起到增强丙烯酸树脂在水中的溶解性的作用；

5、引发剂分为油溶性和水溶性引发剂。过硫酸钾、过硫酸钠或者过硫酸铵属于过硫酸盐，为水溶性引发剂；

6、乳化剂能够使互不相容的有机相和无机相转变成难以分层的乳液，起到降低表面张力，便于单体分散成细小的液滴，在单体液滴表面形成保护层，防止凝聚，使乳液稳定的作用。十二烷基硫酸钠属于阴离子型乳化剂，而吐温80属于非离子型乳化剂。

具体实施方式

实施例1-5用于说明水溶性丙烯酸树脂的制备方法。

一种水溶性丙烯酸酯树脂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在常温下，控制转速为200-300rad/min，在氮气保护下，将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、铝粉颜料、助溶剂、去离子水进行均匀混合；

步骤2：加热至聚合温度，加入引发剂、乳化剂，再加入pH调节剂调节pH至8，继续反应3-5h即可。

其中，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和铝粉颜料的重量比为3:1。甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和助溶剂的重量比为4:1。甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和去离子水的重量比为1:60。甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和引发剂的重量比为100:1。甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和乳化剂的重量比为25:1。

其中，助溶剂包括正丁醇和乙二醇单丁醚。pH调节剂为5wt%的氢氧化钠溶液。

表1、水溶性丙烯酸树脂的制备方法参数表

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						步骤1转速/（rad/min）	200	250	225	275	300
正丁醇和乙二醇单丁醚的重量比	1:3	1:4	1:5	1:3	1:4
						步骤2聚合温度/℃	80	82	85	88	90
引发剂种类	过硫酸钾	过硫酸钠	过硫酸铵	过硫酸钠	过硫酸铵
						乳化剂种类	十二烷基硫酸钠	吐温80	十二烷基硫酸钠	吐温80	十二烷基硫酸钠
步骤2反应时间/h	3	4	5	4	3

实施例6-10用于说明水性金属闪光漆的组分。实施例6-10水性金属闪光漆的组分见表2。

表2、实施例6-10水性金属闪光漆组分表

	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10
						水溶性丙烯酸树脂种类	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
水溶性丙烯酸树脂/份	45	48	50	53	55
						水性固化剂/份	5	6	7	8	10
水性流平剂/份	0.5	0.7	0.8	0.9	1
						水性消泡剂/份	1	0.8	0.7	0.6	0.5
去离子水/份	50	70	60	85	100

注：单位“份”均指重量份。水性固化剂为封闭型聚异氰酸酯，水性流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，水性消泡剂为购自上海德谦化工科技发展有限公司的Deform W-092型。

参照表2，以下详细说明水性金属闪光漆的制备方法。

一种水性金属闪光漆的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：称取水溶性丙烯酸树脂、水性固化剂、水性流平剂、水性消泡剂、去离子水；

步骤2：控制转速为1000-1200rad/min，将水溶性丙烯酸树脂、水性固化剂、水性流平剂、水性消泡剂和去离子水进行均匀混合即可。

表3、实施例6-10水性金属闪光漆的制备方法参数表

	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10
						步骤1转速/（rad/min）	1000	1100	1200	1050	1150

漆膜闪光指数试验

将实施例6-10水性金属闪光漆按照如下步骤进行试验：

步骤1：用去离子水调节水性金属闪光漆的粘度为涂4杯18s（25℃）左右，过滤备用。将马口铁铁板预涂中涂漆，然后采用两涂一烘工艺喷涂，控制施工环境温度在25℃左右，湿度65%左右。喷涂道数2-3道，每道喷涂不能过多。每道喷涂完后流平5min左右，后喷罩光清漆，75℃闪蒸10min，在150℃烘烤30min即获得水性金属闪光漆漆膜。

步骤2：观察漆膜，然后采用美国爱色丽X-Rite-MA68Ⅱ型多角度分光光度仪测试。通过测试水性金属闪光漆膜板的15°、45°和110°的光泽度L^* _15°、L^* _45°、L^* _110°，按公式闪光指数FI=[2.69×（L^* _15°-L^* _110°）^1.11/（L^* _45°）^0.86]换算。

表4、实施例6-10漆膜闪光指数试验记录表

	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10
						外观	平整光滑	平整光滑	平整光滑	平整光滑	平整光滑
闪光指数FI	16	16	16	16	16

本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种水性金属闪光漆，其特征是：包括如下重量份数的组分：

水溶性丙烯酸树脂45-55份

水性固化剂5-10份

水性流平剂0.5-1份

水性消泡剂0.5-1份

去离子水50-100份

所述水溶性丙烯酸酯树脂通过先将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、铝粉颜料、助溶剂和去离子水混合均匀，然后加入引发剂、乳化剂和pH调节剂在聚合温度下进行乳液聚合而成。

2.根据权利要求1所述的一种水性金属闪光漆，其特征是：所述引发剂选用过硫酸钾、过硫酸钠或者过硫酸铵中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种水性金属闪光漆，其特征是：所述乳化剂选用十二烷基硫酸钠和吐温80中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种水性金属闪光漆，其特征是：所述助溶剂包括正丁醇和乙二醇单丁醚，按照重量比，正丁醇和乙二醇单丁醚=1:3-5。

5.根据权利要求1所述的一种水性金属闪光漆，其特征是：所述聚合温度为80-90℃。

6.根据权利要求1所述的一种水性金属闪光漆，其特征是：所述水性固化剂为封闭型聚异氰酸酯。

7.根据权利要求1所述的一种水性金属闪光漆，其特征是：所述水性流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

8.根据权利要求1所述的一种水性金属闪光漆，其特征是：所述水溶性丙烯酸酯树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤1：在常温下，控制转速为200-300rad/min，在氮气保护下，将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、铝粉颜料、助溶剂、去离子水进行均匀混合；

步骤2：加热至聚合温度，加入引发剂、乳化剂、pH调节剂，继续反应3-5h即可。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的水性金属闪光漆的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取水溶性丙烯酸树脂45-55份、水性固化剂5-10份、水性流平剂0.5-1份、水性消泡剂0.5-1份、去离子水50-100份；

步骤2：控制转速为1000-1200rad/min，将水溶性丙烯酸树脂、水性固化剂、水性流平剂、水性消泡剂和去离子水进行均匀混合即可。