CN112409927B - 一种减振弹簧用单组份水性沥青漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减振弹簧用单组份水性沥青漆及其制备方法，该沥青漆包括以下重量份数的原料：水性高聚物乳液10‑30份、改性沥青乳液20‑50份、分散剂0.1‑0.3份、润湿剂0.1‑0.2份、消泡剂0.5‑0.8份、颜料1‑5份、无机纳米填料2‑10份、增稠流变助剂0.2‑0.5份、中和剂0.6‑1.5份、催干剂0.5‑1.2份、去离子水20‑55份。本发明产品以水为溶剂，以改性沥青乳液和水性高聚物乳液为成膜物质，极大降低可挥发性有机物含量，成膜后漆膜表面平整光滑、致密坚韧，贮存稳定性好，抗流挂性能佳，适宜浸涂施工工艺要求；适合大规模批量生产，制得的产品性能稳定质量可靠。

Description

一种减振弹簧用单组份水性沥青漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种减振弹簧用单组份水性沥青漆及其制备方法，属于水性涂料技术领域。
背景技术
减振弹簧属于轨道车辆底架的重要组成部件，在缓和、消减车辆启动、加速和减速带来的振动、冲击，保证车辆运行平稳、安全起到十分关键的作用。该部件常年处于潮湿、高温、酷寒等复杂恶劣的运行环境，传统的防护方法为涂覆溶剂型沥青涂料，能满足使用要求。但是，溶剂型沥青涂料有许多不足和弊端，其含有大量的可挥发性有机溶剂，在生产、运输、贮存和使用过程中，对生态环境和人体健康造成的极大的伤害，并且随着环保政策、法律法规出台和环保督查力度加大，加工生产和使用施工企业时常因无组织排放不达标而限产或停产，造成许多经济损失。因此，市场急需开发一种用于减振弹簧，符合力学性能、施工性能和环保要求的水性沥青漆来替代原有的溶剂型沥青涂料。
发明内容
本发明旨在提供一种减振弹簧用单组份水性沥青漆，以水为溶剂，以改性沥青乳液和水性高聚物乳液为成膜物质，以无机纳米填料和增稠流变助剂共同作用来调节粘度，完善优化配方，低VOC，环境友好，不燃不爆，安全可靠，漆膜光滑平整，耐腐蚀性好，流挂积漆少，可应用于浸涂施工。本发明还提供了上述减振弹簧用单组份水性沥青漆的制备方法，生产工艺简单，生产工序合理，操作性强，无特殊设备，适合大规模批量生产，制得的产品性能稳定、质量可靠。
本发明提供了一种减振弹簧用单组份水性沥青漆，以重量份数计，包含：水性高聚物乳液10-30份、改性沥青乳液20-50份、分散剂0.1-0.3份、润湿剂0.1-0.2份、消泡剂0.5-0.8份、颜料1-5份、无机纳米填料2-10份、增稠流变助剂0.2-0.5份、中和剂0.6-1.5份、催干剂0.5-1.2份、去离子水20-55份。
作为优选方案，所述的水性高聚物乳液为丙烯酸改性水性醇酸树脂或者自乳化型的水性醇酸树脂中的任意一种或几种。
进一步地，所述的水性高聚物乳液选择自同德化工有限公司的3AK0274B、长兴材料工业股份有限公司的ETERKYDW3630、上海帅科化工有限公司的SK1076中的任意一种或几种的混合。
作为优选方案，所述改性沥青乳液为SBS和SBR复合改性阴离子沥青乳液或SBS和SBR复合改性非离子沥青乳液中的任意一种或两种。
进一步地，所述的改性沥青乳液选择自广州昇美材料科技有限公司的HVE型、山东坤达公路材料有限公司的环保型、江门市强大公路材料有限公司的HVE型中的任意一种或几种。
作为优选方案，所述分散剂为丙烯酸酯共聚体的铵盐或者钠盐溶液中的任意一种或两种的混合；
进一步地，所述分散剂选自毕克化学生产的BYK-190、赢创迪高助剂生产的TEGO-760W、佛山奥纳聚合物有限公司生产的F491、F480中的任意一种或两种的混合。
作为优选方案，所述润湿剂为非离子表面活性剂；所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物、矿物油消泡剂中的任意一种或两种的混合。
进一步地，非离子表面活性剂润湿剂选自陶氏公司生产的TRITON X-405、德国科宁公司的PE-100中的任意一种或两种的混合；聚醚硅氧烷共聚物消泡剂选自迪高公司的Foamex8030、Foamex3062任意一种或两种的混合；矿物油消泡剂选自Foamex K7、Foamex K3任意一种或两种的混合。
作为优选方案，所述颜料为炭黑；所述无机纳米填料为纳米碳酸钙、纳米硅微粉中的任意一种或两种的混合。
作为优选方案，所述增稠流变助剂为非离子疏水改性聚氨酯类；
进一步地，非离子疏水改性聚氨酯类增稠流变助剂选自陶氏公司的RM-8W、RM-12W中的任意一种或两种的混合；
作为优选方案，所述中和剂为AMP-95、DMAE中的任意一种；所述催干剂为金属盐类、稀土类中的任意一种。
进一步地，金属盐类催干剂和稀土类催干剂为迈达斯化工的钴盐催干剂、异辛酸稀土催干剂中的任意一种。
本发明还提供了上述减振弹簧用单组份水性沥青漆的制备方法，包括以下步骤：
（1）预混料制备：取配方量的水性高聚物乳液于洁净的配料釜，启动搅拌，第一步，中速搅拌下依次缓慢加入分散剂、润湿剂、配方量1/2的消泡剂、配方量1/3的中和剂、配方量4/5的去离子水、催干剂后，提高搅拌速度，搅拌20-30min；第二步，前述置于分散机，中速搅拌下加入颜料、无机纳米填料、增稠流变助剂后高速搅拌分散10-20min至均匀。
（2）浆料研磨：在砂磨机上研磨至细度≤30μm后出料。
（3）成品漆调制：低速搅拌下依次缓慢加入配方量1/2的消泡剂、配方量2/3的中和剂、改性沥青乳液、配方量1/5的去离子水后提高搅拌速度，搅拌20-30min，100目滤网过滤，即得成品漆。
进一步地，在所述预混料制备中，第一步中中速搅拌为：400-600r/min，待第一步所有组份加完后，搅拌速度为800-1200r/min；第二步中中速搅拌为：400-600r/min，待第二步所有组份加完后，搅拌速度为1000-1200r/min；在所述成品漆调制中，低速搅拌为：200-400r/min，待所有组份加完后，搅拌速度为600-800r/min。
本发明制备的减振弹簧用单组份水性沥青漆在全部制备过程和后期的贮存、使用过程中，体系的PH值为8-13。所得产品的粘度（4#杯25℃）为35-50s、细度≤30μm。
本发明的有益效果：
（1）本发明产品以水为溶剂，以改性沥青乳液和水性高聚物乳液为成膜物质，极大降低可挥发性有机物含量，环境友好，不燃不爆，消除安全隐患。
（2）本发明产品中复配不同玻璃化温度的高聚物乳液和改性沥青乳液，成膜后漆膜表面平整光滑、致密坚韧，满足减振弹簧经受非周期性交变应力要求。
（3）本发明产品采用无机纳米填料和增稠流变助剂复合调节粘度，贮存稳定性好，抗流挂性能佳，适宜浸涂施工工艺要求。
（4）本发明产品的生产工艺简单，生产工序合理，操作性强，无特殊设备，适合大规模批量生产，制得的产品性能稳定质量可靠。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
一种减振弹簧用单组份水性沥青漆，以重量份数计，包含：水性高聚物乳液10-30份、改性沥青乳液20-50份、分散剂0.1-0.3份、润湿剂0.1-0.2份、消泡剂0.5-0.8份、颜料1-5份、无机纳米填料2-10份、增稠流变助剂0.2-0.5份、中和剂0.6-1.5份、催干剂0.5-1.2份、去离子水20-55份。
水性高聚物乳液为丙烯酸改性水性醇酸树脂或者自乳化型的水性醇酸树脂或者水溶性醇酸树脂中的任意一种或几种。
水性高聚物乳液选择自同德化工有限公司的3AK0274B、长兴材料工业股份有限公司的ETERKYDW3630、上海帅科化工有限公司的SK1076中的任意一种或几种的混合。
改性沥青乳液为SBS和SBR复合改性阴离子沥青乳液或SBS和SBR复合改性非离子沥青乳液中任意一种或两种。
改性沥青乳液选择自广州昇美材料科技有限公司的HVE型、山东坤达公路材料有限公司的环保型、江门市强大公路材料有限公司的HVE型中的任意一种或几种。
分散剂选自毕克化学生产的BYK-190、赢创迪高助剂生产的TEGO-760W、佛山奥纳聚合物有限公司生产的F491、F480中的任意一种或两种的混合。
润湿剂选自陶氏公司生产的TRITON X-405、德国科宁公司的PE-100中的任意任意一种或两种的混合；聚醚硅氧烷共聚物消泡剂选自迪高公司的Foamex8030、Foamex3062任意一种或两种的混合；矿物油消泡剂选自Foamex K7、Foamex K3任意一种或两种的混合。
颜料为炭黑；无机纳米填料为纳米碳酸钙、纳米硅微粉中的任意一种或两种的混合。
非离子疏水改性聚氨酯类增稠流变助剂为陶氏公司的RM-8W、RM-12W中的任意一种或两种的混合。
中和剂为AMP-95、DMAE中的任意一种；金属盐类催干剂和稀土类催干剂为迈达斯化工的钴盐催干剂、异辛酸稀土催干剂中的任意一种。
本发明还提供一种如前所述一种减振弹簧用单组份水性沥青漆的制备方法，具体步骤包括：
预混料制备：取配方量的水性高聚物乳液于洁净的配料釜，启动搅拌，400-600r/min搅拌下依次缓慢加入分散剂、润湿剂、配方量1/2的消泡剂、配方量1/3的中和剂、配方量4/5的去离子水、催干剂后，提高搅拌速度至800-1000r/min，搅拌20-30min；置于分散机，400-600r/min搅拌下加入颜料、无机纳米填料、增稠流变助剂后1000-1200r/min高速分散10-20min至均匀。
浆料研磨：在砂磨机上研磨至细度≤30μm后出料。
成品漆调制：200-300r/min搅拌下依次缓慢加入配方量1/2的消泡剂、配方量2/3的中和剂、改性沥青乳液、配方量1/5的去离子水后提高搅拌速度至600-800r/min，搅拌20-30min，100目滤网过滤，即得成品漆。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中采用的原材料、设备等均可通过购买方式得到。
实施例1-4：
按照下表1中的配比用量称取原料，按实施例1-4制备方法进行加工产品，具体见表1。
表1：实施例1-4原料配比表
Figure 89916DEST_PATH_IMAGE002
实施例1-4的制备方法为：
实施例1：
取5份3AK0274B和10份ETERKYDW3630的水性高聚物乳液于洁净的配料釜，启动搅拌，500r/min搅拌下依次缓慢加入0.1份BYK-190分散剂、0.1份TRITON X-405润湿剂、0.15份Foamex8030和0.15份Foamex K7消泡剂、0.2份DMAE中和剂、41.6份去离子水、0.5份钴盐催干剂后，提高搅拌速度至800r/min，搅拌30min；置于分散机，500r/min搅拌下加入1份炭黑、10份纳米碳酸钙、0.2份RM-8W增稠流变助剂后1000r/min高速分散20min至均匀。在砂磨机上研磨至细度≤30μm后出料，待用。
取前述浆料，300r/min搅拌下，依次缓慢加入0.15份Foamex8030和0.15份FoamexK7消泡剂、0.4份DMAE中和剂、20份广州昇美材料科技有限公司的HVE型改性沥青乳液、10.4份去离子水后提高搅拌速度至800r/min，搅拌20min，100目滤网过滤，即得成品漆。
实施例2：
取10份3AK0274B和2份ETERKYDW3630的水性高聚物乳液于洁净的配料釜，启动搅拌，500r/min搅拌下依次缓慢加入0.3份TEGO-760W分散剂、0.1份PE-100润湿剂、0.2份Foamex3062和0.2份Foamex K7消泡剂、0.5份DMAE中和剂、18.08份去离子水、1.2份异辛酸稀土催干剂后，提高搅拌速度至800r/min，搅拌30min；置于分散机，400r/min搅拌下加入3份炭黑、3份纳米碳酸钙和5份纳米硅微粉、0.5份RM-12W增稠流变助剂后1100r/min高速分散15min至均匀。在砂磨机上研磨至细度≤30μm后出料，待用。
取前述浆料，200r/min搅拌下，依次缓慢加入0.2份Foamex8030和0.2份Foamex K7消泡剂、1.0份DMAE中和剂、50份山东坤达公路材料有限公司的环保型改性沥青乳液、4.52份去离子水后提高搅拌速度至600r/min，搅拌30min，100目滤网过滤，即得成品漆。
实施例3：
取10份3AK0274B和15份SK1076的水性高聚物乳液于洁净的配料釜，启动搅拌，600r/min搅拌下依次缓慢加入0.1份F491和0.1份F480分散剂、0.2份PE-100润湿剂、0.15份Foamex8030和0.1份Foamex K3消泡剂、0.2份AMP-95中和剂、18.08份去离子水、0.8份异辛酸稀土催干剂后，提高搅拌速度至800r/min，搅拌30min；置于分散机，600r/min搅拌下加入5份炭黑、5份纳米碳酸钙和5份纳米硅微粉、0.2份RM-8W增稠流变助剂后1200r/min高速分散10min至均匀。在砂磨机上研磨至细度≤30μm后出料，待用。
取前述浆料，300r/min搅拌下，依次缓慢加入0.15份Foamex8030和0.1份FoamexK3消泡剂、0.4份AMP-95中和剂、35份江门市强大公路材料有限公司的HVE型改性沥青乳液、4.52份去离子水后提高搅拌速度至600r/min，搅拌30min，100目滤网过滤，即得成品漆。
实施例4：
取14份SK1076和16份ETERKYDW3630的水性高聚物乳液于洁净的配料釜，启动搅拌，500r/min搅拌下依次缓慢加入0.3份F480分散剂、0.2份TRITON X-405润湿剂、0.15份Foamex3062和0.1份Foamex K3消泡剂、0.5份AMP-95中和剂、26.4份去离子水、0.8份异辛酸稀土催干剂后，提高搅拌速度至900r/min，搅拌25min；置于分散机，500r/min搅拌下加入5份炭黑、5份纳米碳酸钙和5份纳米硅微粉、0.2份RM-8W增稠流变助剂后1200r/min高速分散10min至均匀。在砂磨机上研磨至细度≤30μm后出料，待用。
取前述浆料，250r/min搅拌下，依次缓慢加入0.15份Foamex3062和0.1份FoamexK3消泡剂、1.0份AMP-95中和剂、30份广州昇美材料科技有限公司的HVE型改性沥青乳液、6.6份去离子水后提高搅拌速度至700r/min，搅拌25min，100目滤网过滤，即得成品漆。
效果评价和性能测试
将实施例1-4生产的减振弹簧用单组份水性沥青漆产品包装后，在室温下静置30天。取样喷涂制备试验样板，按照下表2项目和试验标准进行测试，结果见表3。
表2 产品的测试项目和试验标准
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3实施例1-4产品性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE006
从表3数据看出，本发明的水性沥青漆的可挥发性有机物（VOC）含量远远低于油性沥青漆（通常大于400g/L），环境友好，不燃不爆，消除安全隐患。本发明的水性沥青漆的柔韧性、铅笔硬度、划格试验等综合力学性能满足实际使用要求，漆膜表面平整光滑、致密坚韧，满足减振弹簧经受非周期性交变应力要求。本发明的水性沥青漆的粘度适宜，施工性无障碍，抗流挂性能佳，满足浸涂施工工艺要求。
上述实施方式仅为本发明专利的较佳实施方式，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种减振弹簧用单组份水性沥青漆，其特征在于包括以下重量份数的原料：水性高聚物乳液10-30份、改性沥青乳液20-50份、分散剂0.1-0.3份、润湿剂0.1-0.2份、消泡剂0.5-0.8份、颜料1-5份、无机纳米填料2-10份、增稠流变助剂0.2-0.5份、中和剂0.6-1.5份、催干剂0.5-1.2份、去离子水20-55份；
所述的水性高聚物乳液选择自同德化工有限公司的3AK0274B、长兴材料工业股份有限公司的ETERKYDW3630、上海帅科化工有限公司的SK1076中的任意一种或几种的混合；所述改性沥青乳液为SBS和SBR复合改性阴离子沥青乳液或SBS和SBR复合改性非离子沥青乳液中的任意一种或两种；所述无机纳米填料为纳米碳酸钙、纳米硅微粉中的任意一种或两种的混合；
所得产品的粘度在4#杯25℃测定条件下为35-50s，细度≤30μm。
2.根据权利要求1所述的减振弹簧用单组份水性沥青漆，其特征在于：所述分散剂为丙烯酸酯共聚体的铵盐或者钠盐溶液中的任意一种或两种的混合。
3.根据权利要求1所述的减振弹簧用单组份水性沥青漆，其特征在于：所述润湿剂为非离子表面活性剂；所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物、矿物油消泡剂中的任意一种或两种的混合；所述颜料为炭黑。
4.根据权利要求1所述的减振弹簧用单组份水性沥青漆，其特征在于：所述增稠流变助剂为非离子疏水改性聚氨酯类；所述中和剂为AMP-95、DMAE中的任意一种；所述催干剂为金属盐类、稀土类中的任意一种。
5.一种权利要求1~4任一项所述的减振弹簧用单组份水性沥青漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）预混料制备：取配方量的水性高聚物乳液于洁净的配料釜，启动搅拌，第一步，中速搅拌下依次缓慢加入分散剂、润湿剂、配方量1/2的消泡剂、配方量1/3的中和剂、配方量4/5的去离子水、催干剂后，提高搅拌速度，搅拌20-30min；第二步，前述置于分散机，中速搅拌下加入颜料、无机纳米填料、增稠流变助剂后高速搅拌分散10-20min至均匀；
（2）浆料研磨：在砂磨机上研磨至细度≤30μm后出料；
（3）成品漆调制：低速搅拌下依次缓慢加入配方量1/2的消泡剂、配方量2/3的中和剂、改性沥青乳液、配方量1/5的去离子水后提高搅拌速度，搅拌20-30min，100目滤网过滤，即得成品漆。
6.根据权利要求5所述的减振弹簧用单组份水性沥青漆的制备方法，其特征在于：在所述预混料制备中，第一步中中速搅拌为：400-600r/min，待第一步所有组分加完后，搅拌速度为800-1200r/min；第二步中中速搅拌为：400-600r/min，待第二步所有组分加完后，搅拌速度为1000-1200r/min；在所述成品漆调制中，低速搅拌为：200-400r/min，待所有组分加完后，搅拌速度为600-800r/min。
7.根据权利要求5所述的减振弹簧用单组份水性沥青漆的制备方法，其特征在于：减振弹簧用单组份水性沥青漆在全部制备过程和后期的贮存、使用过程中，体系的pH值为8-13。
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