CN112759991A - 一种水性非磷化底漆及其制备方法 - Google Patents

一种水性非磷化底漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种底漆，尤其涉及一种水性非磷化底漆及其制备方法。所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂8～15份、单柠酸12～16份、成膜剂0.5～1.3份、溶剂50～75份。可替代传统酸洗、磷化，起到去油污，增加涂膜与金属之间的附着力；同时还可以起到短期涂膜防锈的作用；VOC含量极低、涂膜性能优异、干燥速度快，特别适应于流水作业。

Description

一种水性非磷化底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种底漆，尤其涉及一种水性非磷化底漆及其制备方法。
背景技术
普通钢、不锈钢、铝、铝合金、铜、镀锌钢等各种金属材料，当将这些金属材料作为结构材料或各种构件等使用时，多数情况下需要将金属材料板彼此之间相互接合、或将金属材料板与其它构件或部件相接合；为了增加金属材料的装饰性，通常还要对金属材料喷涂涂料。无论是对金属材料进行接合还是装饰，都需要对金属材料表面进行除油—水洗、除锈—酸洗、磷化—水洗、纯化—水洗等步骤，而且在除锈过程中通常是使用稀盐酸除去钢铁的锈渍，此过程容易对施工操作人员产生极度的安全隐患，而且污水处理成本过高，对环境造成了一定程度的污染。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供一种水性非磷化底漆，所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂8～15份、单柠酸12～16份、成膜剂0.5～1.3份、溶剂50～75份。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述底漆的原料还包括柠檬酸。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述柠檬酸与单柠酸的重量比为(8～10)：14。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述水性树脂选自性磷酸酯树脂、水性环氧酯树脂、水性丙烯酸树脂中的一种。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述成膜剂选自二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、十二醇酯中的至少一种。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述溶剂为水和醇溶剂。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述水和醇溶剂的重量比为5：(5.5～7)。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述醇溶剂包括乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为(32～35)：1。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述醇溶剂还包括乙二醇。
本发明的第二个方面提供了一种水性非磷化底漆的制备方法，所述底漆的制备方法为：将单柠酸、柠檬酸、溶剂混合均匀，然后加入水性树脂混合均匀，最后加入成膜剂混合均匀即可得到底漆。
本发明具有下述有益效果：
1.本发明的水性非磷化底漆属于水性单组份体系，可替代传统酸洗、磷化，起到去油污，增加涂膜与金属之间的附着力；
2.本发明的水性非磷化底漆可以起到短期涂膜防锈的作用；
3.本发明的水性非磷化底漆VOC含量极低、涂膜性能优异、干燥速度快；
4.本发明的水性非磷化底漆可应用到金属表面上进行涂覆；
5.本发明的水性非磷化底漆的适用性广，特别适应于流水作业。
具体实施方式
本发明的第一个方面提供了一种水性非磷化底漆，所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂8～15份、单柠酸12～16份、成膜剂0.5～1.3份、溶剂50～75份。
在一种优选的实施方式中，所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂10份、单柠酸14份、成膜剂1份、溶剂66份。
在一种优选的实施方式中，所述底漆的原料还包括柠檬酸。
在一种优选的实施方式中，所述柠檬酸与单柠酸的重量比为(8～10)：14；进一步优选的，所述柠檬酸与单柠酸的重量比为9：14。
申请人意外发现，在本发明体系中，柠檬酸与单柠酸相互协同作用，尤其是一定重量比的柠檬酸与单柠酸相互协同作用，使得底漆的防锈性和附着力能更佳。申请人猜测可能是因为单柠酸分子内有大量的酚羟基基团，其可以与金属表面的铁锈发生络合作用，从在稳定的附着在在金属表面形成一层涂膜，柠檬酸中的羧基基团可以与铁锈中的金属离子发生络合作用形成较稳定的环状结构，从而稳定的附着在金属表面，而一定量的柠檬酸可以使得体系的pH值降低在一个范围，从而使得单柠酸的临界胶束浓度降低，两者相互协同作用，能够更好的与金属表面的铁锈发生络合作用，形成稳定的络合结构，稳定的附着在金属表面。
水性树脂
在一种实施方式中，所述水性树脂选自性磷酸酯树脂、水性环氧酯树脂、水性丙烯酸树脂中的一种。
在一种优选的实施方式中，所述水性树脂为水性丙烯酸树脂。
由丙烯酸树脂的C-C主链具有特殊的光、热及化学稳定性与其侧链上基团的可变化性，以致丙烯酸涂料具有优异的耐候性、耐污性、耐腐蚀性及机械性能。
在一种实施方式中，所述水性丙烯酸树脂采购于中美合资上海爱力金涂料有限公司的A806。
单柠酸
单宁酸是一种生物表面活性剂，具有很强的生物和药理活性，在医药、食品、化工等方面具有广泛的应用。
单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
柠檬酸
柠檬酸是较常见且容易生物降解的有机酸。
柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
成膜剂
为了保证乳液可以顺利成膜，在一种实施方式中，所述成膜剂选自二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、十二醇酯中的至少一种。
为了减少VOC的排放量和不导致乳液破乳，在一种优选的实施方式中，所述成膜剂为十二醇酯。
十二醇酯可以降低“最低成膜温度”即使在较低温度时也能形成较好的漆膜。
在一种实施方式中，所述十二醇酯为伊斯曼的十二醇酯。
溶剂
在一种实施方式中，所述溶剂为水和醇溶剂。
在一种实施方式中，所述水和醇溶剂的重量比为5：(5.5～7)；进一步优选的，所述述水和醇溶剂的重量比为5：6。
本发明选择的溶剂为水和醇溶剂不能更够更好的分散水性丙烯酸树脂，并且醇溶剂中不含苯类有机物，增加了底漆的环保性。
在一种实施方式中，所述醇溶剂包括乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为(32～35)：1；进一步优选的，所述乙醇和异丙醇的重量比为33：1。
在一种优选的实施方式，所述醇溶剂还包括乙二醇；所述乙二醇和异丙醇的重量比为1：(1～3)；进一步优选的，所述乙二醇和异丙醇的重量比为1：2。
申请人发现，在本发明的体系中加入乙二醇和异丙醇不但可以增加水性丙烯酸树脂在体系中的分散溶解性，而且可能是因为异丙醇是一种溶解力较强的真溶剂，其与乙醇、乙二醇相互协同作用在一定程度上调整了体系中溶剂的挥发梯度，使得底漆的具有较快的干燥速度，并且由于醇容易的挥发速度比较苦熬，其还不会影响底漆的表面性能。更重要的是，申请人发现，在本发明体系中，加入乙二醇和异丙醇还能够增加底漆的防腐性和附着力，申请人猜测，一方面可能是因为乙二醇和异丙醇具有一定的渗透作用，其与单柠酸和柠檬酸相互作用，在一定程度上对其络合反应有一定的增效作用，另一方面可能是因为乙二醇可以与十二醇酯协同作用增加乳液在金属基材上的附着力。
本发明的第二个方面提供了一种水性非磷化底漆的制备方法，所述底漆的制备方法为：将单柠酸、柠檬酸、溶剂混合均匀，然后加入水性树脂混合均匀，最后加入成膜剂混合均匀即可得到底漆。
在一种实施方式中，本发明的水性非磷化底漆用于金属做油漆前的前处理，比如说，可以省略金属在做油漆前因为有生锈需要做酸洗等洗料的过程。
以下给出本发明的几个具体实施例，但本发明不受实施例的限制。
另外，如果没有特殊说明，本发明中的原料均可由市售得到。
实施例
实施例1
本发明的实施例1具体提供了一种水性非磷化底漆，所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂8份、单柠酸12份、成膜剂0.5份、溶剂50份；
所述底漆的原料还包括柠檬酸；
所述柠檬酸与单柠酸的重量比为8：14；
所述水性树脂为水性丙烯酸树脂；
所述成膜剂为十二醇酯；
所述溶剂为水和醇溶剂；
所述水和醇溶剂的重量比为5：5.5；
所述醇溶剂包括乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为32：1；
所述醇溶剂还包括乙二醇；所述乙二醇和异丙醇的重量比为1：1；
将单柠酸、柠檬酸、溶剂混合均匀，然后加入水性树脂混合均匀，最后加入成膜剂混合均匀即可得到底漆。
所述水性丙烯酸树脂采购于中美合资上海爱力金涂料有限公司的A806；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂；所述十二醇酯为伊斯曼的十二醇酯。
实施例2
本发明的实施例2具体提供了一种水性非磷化底漆，所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂15份、单柠酸16份、成膜剂1.3份、溶剂75份；
所述底漆的原料还包括柠檬酸；
所述柠檬酸与单柠酸的重量比为10：14；
所述水性树脂为水性丙烯酸树脂；
所述成膜剂为十二醇酯；
所述溶剂为水和醇溶剂；
所述水和醇溶剂的重量比为5：7；
所述醇溶剂包括乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为35：1；
所述醇溶剂还包括乙二醇；所述乙二醇和异丙醇的重量比为1：3；
将单柠酸、柠檬酸、溶剂混合均匀，然后加入水性树脂混合均匀，最后加入成膜剂混合均匀即可得到底漆。
所述水性丙烯酸树脂采购于中美合资上海爱力金涂料有限公司的A806；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂；所述十二醇酯为伊斯曼的十二醇酯。
实施例3
本发明的实施例3具体提供了一种水性非磷化底漆，所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂10份、单柠酸14份、成膜剂1份、溶剂66份；
所述底漆的原料还包括柠檬酸；
所述柠檬酸与单柠酸的重量比为9：14；
所述水性树脂为水性丙烯酸树脂；
所述成膜剂为十二醇酯；
所述溶剂为水和醇溶剂；
所述水和醇溶剂的重量比为5：6；
所述醇溶剂包括乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为33：1；
所述醇溶剂还包括乙二醇；所述乙二醇和异丙醇的重量比为1：2；
将单柠酸、柠檬酸、溶剂混合均匀，然后加入水性树脂混合均匀，最后加入成膜剂混合均匀即可得到底漆。
所述水性丙烯酸树脂采购于中美合资上海爱力金涂料有限公司的A806；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂；所述十二醇酯为伊斯曼的十二醇酯。
实施例4
本发明的实施例4具体提供了一种水性非磷化底漆，其具体实施方式实施例3，不同之处在于，无柠檬酸。
实施例5
本发明的实施例5具体提供了一种水性非磷化底漆，其具体实施方式实施例3，不同之处在于，柠檬酸与单柠酸的重量比为7：14。
实施例6
本发明的实施例6具体提供了一种水性非磷化底漆，其具体实施方式实施例3，不同之处在于，成膜剂为二丙二醇丁醚。
实施例7
本发明的实施例7具体提供了一种水性非磷化底漆，其具体实施方式实施例3，不同之处在于，无乙二醇。
实施例8
本发明的实施例8具体提供了一种水性非磷化底漆，其具体实施方式实施例3，不同之处在于，无异丙醇。
性能测试
测试实施例1～8中底漆的附着力和耐中性盐雾；测试实施例1～3底漆的细度、冲击强度、柔韧性、VOC。
测试时使用的基材为：取耐盐雾测试钢板及标准马口铁片表面不作任何处理，尽量保留其表面的铁锈、油污等，耐盐雾测试钢板厚度控制在80-100μm，常规性能测试板漆膜厚度控制在20-30μm，待48小时完全实干后做综合性能测试。
附着力依照GB/T9286-1998、冲击强度依照GB/T6742-88、柔韧性依照GB/T1731-1993、VOC依照HJ2537-2014；
取100组底漆进行依照GB/T1771-2007进行耐中性盐雾测试，测试时间为5天，评价标准：大于等于95组试样无无气泡、无生锈、无脱落，其耐中性盐雾为1级；大于等于85组、小于95组试样无气泡、无生锈、无脱落，其耐中性盐雾为2级；大于等于75组、小于85组试样无气泡、无生锈、无脱落，其耐中性盐雾为3级；小于75组试样无气泡、无生锈、无脱落为4级。
测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002868918900000071
由表1测试结果可知，本发明提供的水性非磷化底漆在可替代传统酸洗、磷化，起到去油污，增加涂膜与金属之间的附着力；同时还可以起到短期涂膜防锈的作用；VOC含量极低、涂膜性能优异、干燥速度快，特别适应于流水作业。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述底漆的原料包括，按重量份计，水性树脂8～15份、单柠酸12～16份、成膜剂0.5～1.3份、溶剂50～75份。
2.根据权利要求1所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述底漆的原料还包括柠檬酸。
3.根据权利要求2所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述柠檬酸与单柠酸的重量比为(8～10)：14。
4.根据权利要求1所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述水性树脂选自性磷酸酯树脂、水性环氧酯树脂、水性丙烯酸树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述成膜剂选自二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、十二醇酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述溶剂为水和醇溶剂。
7.根据权利要求6所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述水和醇溶剂的重量比为5：(5.5～7)。
8.根据权利要求6或7所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述醇溶剂包括乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为(32～35)：1。
9.根据权利要求8所述的一种水性非磷化底漆，其特征在于，所述醇溶剂还包括乙二醇。
10.一种根据权利要求2-9任一项所述的一种水性非磷化底漆的制备方法，其特征在于，所述底漆的制备方法为：将单柠酸、柠檬酸、溶剂混合均匀，然后加入水性树脂混合均匀，最后加入成膜剂混合均匀即可得到底漆。
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