CN112210264B - 可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及化工涂料技术领域，具体公开了可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆及其制备方法。可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆包含以下重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液50‑80份；水性聚氨酯乳液10‑30份；消泡剂0.5‑1.5份；成膜助剂1‑10份；去离子水1‑10份；增稠剂0.1‑0.5份；打磨助剂1‑5份；其制备方法为：（1）将消泡剂、成膜助剂、去离子水和增稠剂预混合备用；（2）将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液进行分散；（3）将（1）中预混合的物料加入（2）中进行分散；（4）将打磨助剂和去离子水加入（3）中继续进行分散，检测合格即可。本申请的底漆可用于透明全封闭工艺对基材进行厚涂加工，其具有消解厚涂加工过程中漆层气泡的优点。
Description
技术领域
本申请涉及化工涂料的技术领域，更具体地说，它涉及可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆及其制备方法。
背景技术
透明全封闭工艺的家具产品在市场上占有率非常高，优点是让产品饰面更加亮丽，漆面易保养，耐久性好，不易变色，不易污染。
部分家具厂的透明全封闭工艺采用单组分透明底漆进行涂装，对部分深导管的基材进行正常涂布量施工时，需要进行4-5次才能填平，导致生产效率低、生产成本过高。但是当涂布量过大时，漆膜中易出现暗泡、起痱子，打磨后针眼过多，影响面漆版面效果，导致工件返修率高，影响生产效率及产品质量。造成暗泡的原因是因为水性丙烯酸乳液的合成工艺不同、选用的乳化剂的种类也不同，各类乳液的稳泡情况、填充性也不同。针对施工中的产生的气泡以及水性漆在喷涂雾化过程中混入的空气，在漆膜中形成气泡，对工件进行厚涂后，涂料在表干前无法脱泡、破泡，就会导致漆膜中存在大量的暗泡，漆膜起痱子的情况也会发生。
针对上述中的相关技术，发明人认为造成水性漆无法厚涂的原因在于气泡，水性漆中的气泡极大的制约了水性漆在实际应用中的效率，因此需要对消泡剂的种类进行选择。
发明内容
为了改善水性漆在厚涂后内部仍有气泡留存的问题，本申请提供可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆及其制备方法。
第一方面，本申请提供的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆采用如下的技术方案：
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，包含以下重量份的原料制成：
水性丙烯酸乳液50-80份；
水性聚氨酯乳液10-30份；
消泡剂0.5-1.5份；
成膜助剂1-10份；
去离子水1-10份；
增稠剂0.1-0.5份；
打磨助剂1-5份。
通过采用上述技术方案，由于采用水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液进行复配，这两者具有安全、无毒、不污染环境等优点，且聚氨酯分子结构中具有硬链段和软链段组成的链段结构决定了其既坚硬又柔韧的独特性能，其两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性、流平性及柔韧性，由于氢键的存在，使其具有耐磨、高硬度的优点，丙烯酸树脂具有快干、良好的透明性、保光保色性好等优点，且附着力、光泽、硬度也较好，因此这两者复配，不仅在实际使用过程中效果好，而且对环境友好。水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液在分散过程中，混入大量空气在内部形成大量气泡，当体系内加入消泡剂后，消泡剂分子杂乱无章地广布于乳液表面，抑制气泡的产生，且消泡剂分子可以散布在气泡表面，快速铺展，形成很薄的双膜层，进一步扩散、渗透，从而取代气泡膜薄壁，由于消泡剂的表面张力低，气泡又受到周围表面张力大的膜层强力牵引，这样，致使气泡周围应力失衡，从而导致气泡破裂，从而达到消泡剂对气泡的抑制消解作用。因此，获得减少底漆在厚涂后内部仍留有气泡的效果。
优选的，所述消泡剂为BYK-022、Airex-901W、Airex-902W和Dynol-810中的任意或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，由于BYK-022、Airex-901W、Airex-902W和Dynol-810的主要消泡成分均是聚醚硅氧烷共聚物，而聚硅氧烷类消泡剂的表面张力小、表面活性高、消泡能力强，聚醚类消泡剂的抑泡能力优越，能抑制整个过程中的气泡产生，因此，采用BYK-022、Airex-901W、Airex-902W和Dynol-810中的任意或几种的组合物作为消泡剂，得到有效减少厚涂时底漆内有气泡的效果。
优选的，所述消泡剂包括BYK-022和Airex-901W，且BYK-022和Airex-901W的重量份数混合比为1：(0.2-0.5)。
通过采用上述技术方案，优化消泡剂的重量分数混合比，有助于提高消泡剂对底漆的刷涂质量，最大可能的提高消泡剂的消泡性能，且对干膜透明度影响小。
优选的，所述水性丙烯酸乳液为Lacper-4502、SX-1420和EP-07229中的任意或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，Lacper-4502、SX-1420和EP-07229等水性丙烯酸乳液的加入，提高了底漆的附着力，其结构有助于分子链在基材表面的流动和润湿性，使得底漆与基材分子间紧密接触，提高了底漆的附着力。
优选的，所述水性聚氨酯乳液为NeoRez R-2180、EBECRYL-9260和SN-905中的任意或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，NeoRez R-2180、EBECRYL-9260和SN-905等水性聚氨酯乳液的加入，提升了底漆在湿膜状态下气泡脱泡速率，出气硬度上升快，提高了底漆的打磨性。
优选的，所述成膜助剂为DPNB、DPNP和PNB中的任意或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，DPNB、DPNP和PNB等成膜助剂的加入可以降低底漆的最低成膜温度，促进乳液粒子的塑性流动和弹性形变，改善其聚结性能，便于底漆在室温下的成膜。
优选的，所述增稠剂为RM-8W、ASE-60和RM-2050D中的任意或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，RM-8W、ASE-60和RM-2050D等增稠剂的加入，使得底漆在贮存期间，黏度提高，防止沉降和分离，具有良好的开罐效应；且在底漆的使用过程中，保证漆膜的丰满度又能有良好的流动性。
优选的，所述中还包括催化剂，所述催化剂的重量分数为0.1-1份。
通过采用上述技术方案，催化剂加入底漆中，可以提高消泡剂的活性，进而提高消泡剂对底漆中气泡的消减性能，从而提高底漆在厚涂时的应用性。
优选的，所述催化剂为辛酸亚锡。
通过采用上述技术方案，辛酸亚锡加入底漆后，不但可以提高消泡剂的活性，促进对气泡的消减，还可以使得底漆的起始粘度增加，但不影响表干时间。
第二方面，本申请提供可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的制备方法，采用如下的技术方案：
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
(1)将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂加入到分散缸进行分散预混合备用；
(2)将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液加入到分散缸中，开到分散机，以400-500r/min分散8-12分钟；
(3)提高分散机转速至600-700r/min，将(1)中预混合的物料加入分散缸中，提高分散机转速至1000-1200r/min分散15-25分钟，刮板检测至无缩孔；
(4)降低分散机转速至400-500r/min，将打磨助剂、去离子水加入分散缸中，保持400-500r/min分散10-15分钟，检测合格即可。
通过采用上述技术方案，不仅操作简便，而且还能提高刷涂底漆的环保性，使得整个体系有较好的刷涂施工性，并可显著避免底漆在分散过程中混入大量空气造成内部气泡过多的现象。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液进行复配，并在其中加入消泡剂，由于消泡剂可以对水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液分散过程中产生的气泡进行抑制，且消泡剂可以对底漆在厚涂工程中的气泡进行消除，获得了使底漆可以应用于厚涂这一生产工艺的效果。
2、本申请中优选采用在底漆中加入催化剂，由于催化剂可以提高消泡剂的活性，进而提高消泡剂对底漆中气泡的消减性能，从而获得了提高底漆在厚涂时的应用性的效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，按照重量组分计，包含以下组分：水性丙烯酸乳液55份、水性聚氨酯乳液30份、消泡剂1.2份、成膜助剂5份、去离子水5.3份、增稠剂0.5份、打磨助剂3份。
其中水性丙烯酸乳液为Lacper-4502，水性聚氨酯乳液为NeoRez R-2180，消泡剂为BYK-022和Airex-901W以重量分数比1:0.2相混合，成膜助剂为DPNB，增稠剂为RM-8W，打磨助剂为汉维HS2000。
上述可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤(1)将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂加入分散缸中，开启分散机并以200r/min分散5分钟，倒出备用；
步骤(2)将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液依次加入分散缸中，开启分散机并以450r/min分散10分钟；
步骤(3)提高分散机转速至650r/min，将步骤(1)中的混合物投入分散缸中的旋涡中心，以1100r/min分散20min，刮板检测至无缩孔；
步骤(4)降低分散机的转速至450r/min，依次加入打磨助剂、去离子水，保持分散机转速为450r/min分散12min，检测合格即可。
实施例2-5
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例1的不同之处在于水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的配比，如表1所示。
表1可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中实施例2-5的重量份数的组分
实施例6-21
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例4的差别在于消泡剂种类及重量份数配比，如表2所述。
表2可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中实施例6-21的消泡剂种类及重量份数配比
实施例22-25
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例21的区别在于水性丙烯酸乳液的种类及重量份数配比，如表3所述。
表3可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中实施例22-25的水性丙烯酸乳液的种类及重量份数配比
实施例26-29
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例21的区别在于水性聚氨酯乳液的种类及重量份数配比，如表4所述。
表4可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中实施例26-29的水性聚氨酯乳液的种类及重量份数配比
实施例30-37
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例21的区别在于成膜助剂的种类及重量份数配比，如表5所述。
表5可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中实施例30-37的成膜助剂的种类及重量份数配比
实施例38-45
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例21的区别在于增稠剂的种类及重量份数配比，如表6所述。
表6可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中实施例38-45的增稠剂的种类及重量份数配比
上述实施例2-45的可厚涂、高填充性的水性单组分透明的制备方法与实施例1相同。
实施例46-50
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例21的区别在于底漆中加入了催化剂，且催化剂为辛酸亚锡。
表7可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中实施例46-50加入催化剂的重量份数配比
上述可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的制备方法与实施例1的制备方法区别之处在于：
步骤(1)将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂和催化剂加入分散缸中，开启分散机并以200r/min分散5分钟，倒出备用。
实施例51
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例48中原料相同，实施例51的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的制备方法为：
步骤(1)将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂和催化剂加入分散缸中，开启分散机并以200r/min分散5分钟，倒出备用；
步骤(2)将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液依次加入分散缸中，开启分散机并以400r/min分散8分钟；
步骤(3)提高分散机转速至600r/min，将步骤(1)中的混合物投入分散缸中的旋涡中心，以1000r/min分散15min，刮板检测至无缩孔；
步骤(4)降低分散机的转速至400r/min，依次加入打磨助剂、去离子水，保持分散机转速为400r/min分散10min，检测合格即可。
实施例52
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例48中原料相同，实施例52的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的制备方法为：
步骤(1)将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂和催化剂加入分散缸中，开启分散机并以200r/min分散5分钟，倒出备用；
步骤(2)将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液依次加入分散缸中，开启分散机并以500r/min分散12分钟；
步骤(3)提高分散机转速至700r/min，将步骤(1)中的混合物投入分散缸中的旋涡中心，以1200r/min分散25min，刮板检测至无缩孔；
步骤(4)降低分散机的转速至500r/min，依次加入打磨助剂、去离子水，保持分散机转速为500r/min分散15min，检测合格即可。
对比例
对比例1-4
可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，与实施例48的不同之处在于水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的配比，如表8所示。
表8可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆中对比例1-4的水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的配比
对比例5
与实施例48的不同之处在于制备方法不同：
步骤(1)将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂和催化剂加入分散缸中，开启分散机并以200r/min分散5分钟，倒出备用；
步骤(2)将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液依次加入分散缸中，开启分散机并以600r/min分散15分钟；
步骤(3)提高分散机转速至800r/min，将步骤(1)中的混合物投入分散缸中的旋涡中心，以1300r/min分散30min，刮板检测至无缩孔；
步骤(4)降低分散机的转速至600r/min，依次加入打磨助剂、去离子水，保持分散机转速为600r/min分散20min，检测合格即可。
对比例6
与实施例48的不同之处在于制备方法不同：
步骤(1)将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂和催化剂加入分散缸中，开启分散机并以200r/min分散5分钟，倒出备用；
步骤(2)将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液依次加入分散缸中，开启分散机并以300r/min分散5分钟；
步骤(3)提高分散机转速至500r/min，将步骤(1)中的混合物投入分散缸中的旋涡中心，以900r/min分散10min，刮板检测至无缩孔；
步骤(4)降低分散机的转速至300r/min，依次加入打磨助剂、去离子水，保持分散机转速为300r/min分散5min，检测合格即可。
性能检测试验
检测方法/试验方法
将实施例1-52、对比例1-5中的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆与水进行混合，且底漆与水的比例为100:8，在基材上喷涂3道20*50的长方形漆印，且每次喷涂量为250g/m2。使用斯托默粘度计测试漆膜的粘度，使用同种面漆对漆膜进行喷涂检测漆膜的干膜填充性，使用砂纸对漆膜进行五次均匀的打磨，观察打磨后的漆面磨损情况以检测漆膜的打磨性，使用光电式浊度计测试漆膜的透明度。
表9实施例1-5的性能检测分析结果
使用观察法观察实施例6-21的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的暗泡和起痱子情况，如表10所示。
表10实施例6-21的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析结果
表11实施例22-25的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
表12实施例26-29的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
使用钟表记录实施例21和实施例30-37的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆在喷涂后成膜的时间。
表13实施例30-37的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
表14实施例38-45的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
表15实施例46-50的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
表16实施例51-52的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
| 检测指标 | 标准要求 | 实施例51 | 实施例52 |
| 粘度(ku/25℃) | 80-85 | 85 | 80 |
| 暗泡 | \ | 4.5 | 3 |
| 起痱子 | \ | 4.5 | 3 |
表17对比例1-4的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
表18对比例5-6的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的性能检测分析
结合实施例1-5和对比例1-4并结合表9和表17可以看出，水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的复配比例对底漆的干膜填充性、打磨性有直接影响，因为水性聚氨酯乳液自身的固含量较低及较好的润湿渗透性，添加过多的水性聚氨酯乳液会导致漆膜的填充性较差。
结合实施例6-21和表10可以看出，消泡剂的复配种类及重量分数配比对干膜的暗泡、起痱子和透明度有着直接影响，当添加单一的消泡剂时，漆膜的透明度不佳，且暗泡和起痱子情况没有得到较大改善，当BYK-022和Airex-901W的重量分数比为0.9:0.3时，整个体系的消泡能力达到最大，既可抑制气泡的生成，有可以消除已生成的气泡。
结合实施例22-25和表11可以看出，水性丙烯酸乳液的种类和配比也会对最终的漆膜的性质造成影响，若将任意两种水性丙烯酸乳液进行复配，没有协同作用，反而会相互造成干涉，若三种水性丙烯酸乳液同时使用，生成的漆膜透明度最差，因此，单一使用Lacper-4502作为水性丙烯酸乳液。
结合实施例26-29和表12可以看出，水性聚氨酯乳液的种类和配比也会对最终的漆膜的性质造成影响，若将任意两种水性聚氨酯乳液进行复配，没有协同作用，反而会相互造成干涉，若将三种水性聚氨酯乳液进行复配，生成的漆膜透明度最差，因此，单一使用NeoRez R-2180作为水性聚氨酯乳液。
结合实施例30-37和表13可以看出，成膜助剂的种类和配比会对漆膜的成膜时间造成影响，优选使用DPNB作为成膜助剂。
结合实施例38-45和表14可以看出，增稠剂的种类和配比会对漆膜的粘度造成影响，优选使用RM-8W作为增稠剂。
结合实施例46-50和表15可以看出，加入辛酸亚锡作为催化剂后，对漆膜的粘度、干膜填充性、打磨性、透明度和成膜时间没有造成影响，催化剂激发了消泡剂的活性，促进了消泡剂对气泡的抑制消减，由表13可以看出，当催化剂加入的重量份数为0.5份时，催化剂对整个体系的消泡性能起到最大的促进作用。
结合实施例51-52、对比例5-6以及表16和表18可以看出，当长时间高速搅拌物料时，会造成粘度下降，且内部气泡增多，消泡剂难以消除；当短时间低速搅拌物料时，底漆的粘度很高，没有分散均匀，虽然内部气泡不多，但是应用性极差。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (4)
1.可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，其特征在于，所述底漆由包含以下重量份的原料制成：
水性丙烯酸乳液 50-80份；
水性聚氨酯乳液 10-30份；
消泡剂 0.5-1.5份；
成膜助剂 1-10份；
去离子水 1-10份；
增稠剂 0.1-0.5份；
打磨助剂 1-5份；
辛酸亚锡0.3-0.7份；
所述消泡剂为BYK-022和Airex-901W，且BYK-022和Airex-901W的重量份数混合比为1：（0.2-0.5）；
所述水性丙烯酸乳液为Lacper-4502、SX-1420和EP-07229中的一种或几种的组合物；
所述水性聚氨酯乳液为NeoRez R-2180。
2.根据权利要求1所述的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，其特征在于：所述成膜助剂为DPNB、DPNP和PNB中的一种或几种的组合物。
3.根据权利要求1所述的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆，其特征在于：所述增稠剂为RM-8W、ASE-60和RM-2050D中的一种或几种的组合物。
4.权利要求1-3任一所述的可厚涂、高填充性的水性单组分透明底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将消泡剂、成膜助剂、去离子水、增稠剂、催化剂辛酸亚锡加入到分散缸进行分散预混合备用；
（2）将水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液加入到分散缸中，开启 分散机，以400-500r/min分散8-12分钟；
（3）提高分散机转速至600-700r/min，将（1）中预混合的物料加入分散缸中，提高分散机转速至1000-1200r/min分散15-25分钟，刮板检测至无缩孔；
（4）降低分散机转速至400-500r/min，将打磨助剂、去离子水加入分散缸中，保持400-500r/min分散10-15分钟，检测合格即可。
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