CN112724772A - 一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆 - Google Patents

一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域,尤其涉及一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆。目前水乳型丙烯酸氨基烤漆的附着力差、耐水性不够好。基于上述问题,本发明提供一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,将含羟基复合改性丙烯酸脂乳液作为水性烤漆的成膜树脂基体,所述含羟基复合改性丙烯酸脂分子结构中含有磷酸酯单体、氟单体、环氧改性石墨烯结构等多个聚合功能单体,所获得的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆具有优异的耐水性、附着力和耐化学腐蚀的性能,具有较好的应用前景。

Description

一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,尤其涉及一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆。
背景技术
氨基烤漆金属防腐涂料地一种常见的工业涂料,氨基烤漆作为一种高档涂料,集装饰与防腐蚀一体,对期末的各项性能有着很高的要求。传统油性氨基烤漆,由于有机挥发物排放过高,对人体伤害较大等问题逐渐被社会淘汰,水性氨基烤漆逐渐成为当今烤漆领域的研究重点。在水性丙烯酸氨基烤漆方面,早起的研究主要集中在水溶性丙烯酸氨基烤漆品种,因其饱满度好、光泽高、耐候性良好,但是也存在着干燥速度较慢、易爆泡,固化量偏低,存在稀释粘度峰值导致固化量偏低等问题,另外,水溶性丙烯酸树脂在稀释过程中需添加大量的有机助溶剂,使得VOC排放量偏高。相对来说,水乳型丙烯酸氨基烤漆更加安全、环保,不存在稀释粘度峰值导致固化量偏低的问题。但是,目前水乳型丙烯酸氨基烤漆存在着附着力差、耐水性及耐候性不够好、漆膜表面不够光滑细腻等问题(刘俊文.水性丙烯酸氨基金属防腐蚀涂料的合成及性能研究[D].)。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明要解决的技术问题是:目前水乳型丙烯酸氨基烤漆的附着力差、耐水性不够好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明提供一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,以质量百分含量计,包括以下成分:
含羟基复合改性丙烯酸脂乳液 25-45%
二甲基乙醇胺 1-2%
醇醚 2-5%
水性氨基树脂 4-8%
防锈浆料 10-30%
消泡剂 0.1-0.5%
流平剂 0.1-0.5%
酸催化剂 0.5-2.0%
附着力促进剂 1-5%
去离子水 22.4-35.9%。
具体地,所述含羟基复合改性丙烯酸脂乳液按照以下步骤制备:
(1)制备改性石墨烯,按照以下步骤进行:
将Hummers法制备的GO分散在乙酸乙酯中得到1mg/mL的分散液,超声分散均匀,加入20g KH550,所述KH550与GO的质量比为1:20,于70℃下搅拌回流6h,反应结束后,采用布氏漏斗过滤,将滤饼超声分散到50g环氧树脂中,室温下搅拌2h,反应产物经抽滤、乙酸乙酯洗涤、80℃下干燥24h后,获得改性石墨烯;
(2)含羟基复合改性丙烯酸脂乳液,按照以下步骤进行:
a、将0.4g乳化剂溶解到去离子水中得到浓度为20g/L的乳化剂水溶液;
b、将MMA、BA、MAA、ST、HPMA、HEMA、磷酸酯单体、氟单体、改性石墨烯混合均匀,作为聚合单体备用;
c、在氮气保护下,往装有冷凝管和搅拌器的四口烧瓶中加入140g去离子水,加聚合单体总重量的10%,1g SLS、0.5g OP-10,在机械搅拌下缓慢升温至75-78℃,往反应体系中加入6g引发剂APS水溶液,搅拌30min,同步恒压滴加剩余的聚合单体和7g引发剂APS水溶液,控制滴加过程持续1h,滴加完毕后,保温1-2h,之后在反应体系中加入130g去离子水,加入剩余的聚合单体和剩余的引发剂APS水溶液,滴加过程持续1h,滴加完毕后保温2h,最后,将反应体系的温度降至40℃,往反应体系中加入去离子水,调节乳液的固含量为40-50%;
所述乳化剂的添加量为聚合单体总重量的0.5-1%。
具体地,所述乳化剂为PE-6100与SE-10N的复合物,PE-6100与SE-10N的质量比为3:2。
具体地,所述环氧树脂为E20或E51。
具体地,所述MMA、BA、MAA、ST、HPMA、HEMA、磷酸酯单体、氟单体、改性石墨烯的重量比为40-50:20:4-5:1-3:6:2:1-2:5-7:3-5。
具体地,所述磷酸酯单体为PAM-200。
具体地,所述氟单体为全氟烷基丙烯酸酯。
具体地,所述醇醚为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的任意一种;
具体地,所述水性氨基树脂为Cymel-325或Cymel-3031f;
具体地,所述防锈浆料为三聚磷酸铝浆料或磷酸锌铝浆料,固含量10-30%,粒径≤200.0nm;
具体地,所述消泡剂为BYK024、Tego820中一种;
具体地,所述流平剂为BYK346或Tego280;
具体地,所述酸催化剂为XH-2500、XH-2501、BD-7745或BYK-450;
具体地,所述附着力促进剂为路博润2063促进剂;
具体地,所述水性氨基树脂选自高亚氨基型高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、高亚胺基型三聚氰胺甲醛树脂、甲醇丁醇高醚化三聚氰胺甲醛树脂、六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂中的一种或几种。
具体地,复合改性丙烯酸氨基水性烤漆的制备方法,包括以下步骤:
按照配方量,在搅拌设备中加入含羟基复合改性丙烯酸脂乳液、二甲基乙醇胺和去离子水,搅拌使其溶解,之后加入剩余组分,在500-2000rpm下搅拌3-5h,即得到复合改性丙烯酸氨基水性烤漆。
本发明的有益效果是:
(1)本发明的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆是水乳型丙烯酸氨基烤漆,不存在稀释粘度峰值导致固化量偏低的问题,不需添加大量的有机助溶剂,VOC排放量较小,更加安全、环保;
(2)本发明的含羟基复合改性丙烯酸脂分子结构中含有磷酸酯单体、氟单体、环氧改性石墨烯结构等多个聚合功能单体,将含羟基复合改性丙烯酸脂乳液作为水性烤漆的成膜树脂基体所获得的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆具有优异的耐水性、附着力和耐化学腐蚀的性能,具有较好的应用前景。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例中的含羟基复合改性丙烯酸脂乳液,按照以下步骤制备:
(1)制备改性石墨烯,按照以下步骤进行:
将Hummers法制备的GO分散在乙酸乙酯中得到1mg/mL的分散液,超声分散均匀,加入20g KH550,所述KH550与GO的质量比为1:20,于70℃下搅拌回流6h,反应结束后,采用布氏漏斗过滤,将滤饼超声分散到50g环氧树脂中,室温下搅拌2h,反应产物经抽滤、乙酸乙酯洗涤、80℃下干燥24h后,获得改性石墨烯;
(2)含羟基复合改性丙烯酸脂乳液,按照以下步骤进行:
a、将0.4g乳化剂溶解到去离子水中得到浓度为20g/L的乳化剂水溶液,乳化剂的添加量为聚合单体总重量的0.5-1%;
b、将MMA、BA、MAA、ST、HPMA、HEMA、磷酸酯单体、氟单体、改性石墨烯混合均匀,MMA、BA、MAA、ST、HPMA、HEMA、磷酸酯单体、氟单体、改性石墨烯的重量比为40-50:20:4-5:1-3:6:2:1-2:5-7:3-5,作为聚合单体备用;
c、在氮气保护下,往装有冷凝管和搅拌器的四口烧瓶中加入140g去离子水,加聚合单体总重量的10%,1g SLS、0.5g OP-10,在机械搅拌下缓慢升温至75-78℃,往反应体系中加入6g引发剂APS水溶液,搅拌30min,同步恒压滴加剩余的聚合单体和7g引发剂APS水溶液,控制滴加过程持续1h,滴加完毕后,保温1-2h,之后在反应体系中加入130g去离子水,加入剩余的聚合单体和剩余的引发剂APS水溶液,滴加过程持续1h,滴加完毕后保温2h,最后,将反应体系的温度降至40℃,往反应体系中加入去离子水,调节乳液的固含量为40-50%。
本发明以下实施例所采用的乳化剂为PE-6100与SE-10N的复合物,PE-6100与SE-10N的质量比为3:2。
本发明以下实施例所采用的环氧树脂为E20或E51。
本发明以下实施例所采用的磷酸酯单体为PAM-200。
本发明以下实施例所采用的氟单体为全氟己基乙基丙烯酸酯。
本发明以下实施例所采用的醇醚为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的任意一种;
本发明以下实施例所采用的水性氨基树脂为Cymel-325或Cymel-3031f;
本发明以下实施例所采用的防锈浆料为三聚磷酸铝浆料或磷酸锌铝浆料,固含量10-30%,粒径≤200.0nm;
本发明以下实施例所采用的消泡剂为BYK024、Tego820中一种;
本发明以下实施例所采用的流平剂为BYK346或Tego280;
本发明以下实施例所采用的酸催化剂为XH-2500、XH-2501、BD-7745或BYK-450;
本发明以下实施例所采用的附着力促进剂为路博润2063促进剂;
本发明以下实施例所采用的水性氨基树脂选自高亚氨基型高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、高亚胺基型三聚氰胺甲醛树脂、甲醇丁醇高醚化三聚氰胺甲醛树脂、六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂中的一种或几种。
本发明以下实施例的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆按照以下步骤制备:
按照配方量,在搅拌设备中加入含羟基复合改性丙烯酸脂乳液、二甲基乙醇胺和去离子水,搅拌使其溶解,之后加入剩余组分,在500-2000rpm下搅拌3-5h,即得到复合改性丙烯酸氨基水性烤漆。
实施例1
复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,以质量百分含量计,包括以下成分:
含羟基复合改性丙烯酸脂乳液 25%
二甲基乙醇胺 1%
醇醚 2%
水性氨基树脂 4%
防锈浆料 10%
消泡剂 0.1%
流平剂 0.1%
酸催化剂 0.5%
附着力促进剂 1%
去离子水 22.4%。
实施例2
复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,以质量百分含量计,包括以下成分:
含羟基复合改性丙烯酸脂乳液 45%
二甲基乙醇胺 2%
醇醚 5%
水性氨基树脂 8%
防锈浆料 30%
消泡剂 0.5%
流平剂 0.5%
酸催化剂 2.0%
附着力促进剂 5%
去离子水 35.9%。
实施例3
复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,以质量百分含量计,包括以下成分:
含羟基复合改性丙烯酸脂乳液 45%
二甲基乙醇胺 2%
醇醚 5%
水性氨基树脂 8%
防锈浆料 30%
消泡剂 0.5%
流平剂 0.5%
酸催化剂 2.0%
附着力促进剂 5%
去离子水 35.9%。
实施例4
复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,以质量百分含量计,包括以下成分:
含羟基复合改性丙烯酸脂乳液 30%
二甲基乙醇胺 1%
醇醚 4%
水性氨基树脂 6%
防锈浆料 18%
消泡剂 0.3%
流平剂 0.3%
酸催化剂 1%
附着力促进剂 2%
去离子水 30%。
实施例5
复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,以质量百分含量计,包括以下成分:
含羟基复合改性丙烯酸脂乳液 40%
二甲基乙醇胺 2%
醇醚 4%
水性氨基树脂 7%
防锈浆料 25%
消泡剂 0.5%
流平剂 0.5%
酸催化剂 1.5%
附着力促进剂 3%
去离子水 32%。
对比例1同实施例3,不同之处在于:对比例1中含羟基复合改性丙烯酸脂乳液制备过程中聚合单体的总量不变,各种聚合单体的添加比例不变,只是未添加改性石墨烯。
对比例2同实施例3,不同之处在于:对比例2中含羟基复合改性丙烯酸脂乳液制备过程中聚合单体的总量不变,各种聚合单体的添加比例不变,未添加改性石墨烯,但是将相同质量的改性石墨烯直接添加到复合改性丙烯酸氨基水性烤漆中。
对比例3同实施例3,不同之处在于:对比例3中含羟基复合改性丙烯酸脂乳液制备过程中MMA与BA、MAA、ST、HPMA、HEMA、磷酸酯单体、氟单体、改性石墨烯的重量比为40-50:20:4-5:1-3:4:4:1-2:5-7:3-5。
对比例4同实施例3,不同之处在于:对比例4中含羟基复合改性丙烯酸脂乳液制备过程中乳化剂为PE-6100与SE-10N的复合物,PE-6100与SE-10N的质量比为1:1。
对比例5同实施例3,不同之处在于:对比例5中含羟基复合改性丙烯酸脂乳液制备过程中乳化剂为PE-6100。
性能测试:附着力,耐水
钢板漆膜制备:将尺寸为50mm×100mm的钢板用喷砂机打磨,表面清洁后,采用喷涂的方式将复合改性丙烯酸氨基水性烤漆喷涂在钢板上,待漆膜闪干后,放入烘箱中进行固化反应。
铅笔硬度:按照GB/T 6739-1996进行测试。
附着力测试:按照GB/T 9286-1998进行测试。
耐冲击性测试:按照GB/T 1732-1993进行测试。
60度光泽度测试:按照GB 9754-1988进行测试。
耐水性测试:将制备好的钢板放入蒸馏水中,使钢板的2/3浸没在水中,观察漆膜表面的变化情况,记录表面破坏所需要的时间。
耐盐水性测试:将钢板的2/3浸没在质量分数为3.5%的氯化钠水溶液中,观察漆膜表面的变化情况,记录表面破坏所需要的时间。
耐碱性测试:将钢板的2/3浸没在质量分数为5%的氢氧化钠水溶液中,观察漆膜表面的变化情况,记录表面破坏所需要的时间。
耐酸性测试:将钢板的2/3浸没在质量分数为3%的硫酸水溶液中,观察漆膜表面的变化情况,记录表面破坏所需要的时间。
实施例1-5以及对比例1-5按照上述标准测试所获复合改性丙烯酸氨基水性烤漆膜的各项性能,具体测试结果见表1:
表1
Figure BDA0002869415080000091
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:以质量百分含量计,包括以下成分:
Figure FDA0002869415070000011
2.根据权利要求1所述的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:所述含羟基复合改性丙烯酸脂乳液按照以下步骤制备:
(1)制备改性石墨烯,按照以下步骤进行:
将Hummers法制备的GO分散在乙酸乙酯中得到1mg/mL的分散液,超声分散均匀,加入20g KH550,所述KH550与GO的质量比为1:20,于70℃下搅拌回流6h,反应结束后,采用布氏漏斗过滤,将滤饼超声分散到50g环氧树脂中,室温下搅拌2h,反应产物经抽滤、乙酸乙酯洗涤、80℃下干燥24h后,获得改性石墨烯;
(2)含羟基复合改性丙烯酸脂乳液,按照以下步骤进行:
a、将0.4g乳化剂溶解到去离子水中得到浓度为20g/L的乳化剂水溶液;
b、将MMA、BA、MAA、ST、HPMA、HEMA、磷酸酯单体、氟单体、改性石墨烯混合均匀,作为聚合单体备用;
c、在氮气保护下,往装有冷凝管和搅拌器的四口烧瓶中加入140g去离子水,加聚合单体总重量的10%,1g SLS、0.5g OP-10,在机械搅拌下缓慢升温至75-78℃,往反应体系中加入6g引发剂APS水溶液,搅拌30min,同步恒压滴加剩余的聚合单体和7g引发剂APS水溶液,控制滴加过程持续1h,滴加完毕后,保温1-2h,之后在反应体系中加入130g去离子水,加入剩余的聚合单体和剩余的引发剂APS水溶液,滴加过程持续1h,滴加完毕后保温2h,最后,将反应体系的温度降至40℃,往反应体系中加入去离子水,调节乳液的固含量为40-50%;
所述乳化剂的添加量为聚合单体总重量的0.5-1%。
3.根据权利要求2所述的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:所述乳化剂为PE-6100与SE-10N的复合物,PE-6100与SE-10N的质量比为3:2。
4.根据权利要求2所述的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:所述环氧树脂为E20或E51。
5.根据权利要求2所述的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:所述MMA、BA、MAA、ST、HPMA、HEMA、磷酸酯单体、氟单体、改性石墨烯的重量比为40-50:20:4-5:1-3:6:2:1-2:5-7:3-5。
6.根据权利要求2所述的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:所述磷酸酯单体为PAM-200。
7.根据权利要求2所述的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:所述氟单体为全氟烷基丙烯酸酯。
8.根据权利要求1所述的复合改性丙烯酸氨基水性烤漆,其特征在于:所述醇醚为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的任意一种;
所述水性氨基树脂为Cymel-325或Cymel-3031f;
所述防锈浆料为三聚磷酸铝浆料或磷酸锌铝浆料,固含量10-30%,粒径≤200.0nm;
所述消泡剂为BYK024、Tego820中一种;
所述流平剂为BYK346或Tego280;
所述酸催化剂为XH-2500、XH-2501、BD-7745或BYK-450;
所述附着力促进剂为路博润2063促进剂;
所述水性氨基树脂选自高亚氨基型高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、高亚胺基型三聚氰胺甲醛树脂、甲醇丁醇高醚化三聚氰胺甲醛树脂、六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂中的一种或几种。
9.一种复合改性丙烯酸氨基水性烤漆的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按照配方量,在搅拌设备中加入含羟基复合改性丙烯酸脂乳液、二甲基乙醇胺和去离子水,搅拌使其溶解,之后加入剩余组分,在500-2000rpm下搅拌3-5h,即得到复合改性丙烯酸氨基水性烤漆。
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