CN112852265B - 一种高固含环保快干单组分汽车涂料,稀释剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域,具体为汽车涂料领域,涉及一种高固低粘环保常温快干单组份汽车涂料及制备方法,涂料组成为色浆、饱和聚酯树脂、75%纤维素树脂等,稀释剂组成为2‑庚酮、丙二醇甲醚醋酸酯等,该配方搭配该稀释剂,实现VOCs含量低,高固含(≥60%),干速比较快,施工性能好,漆膜性能满足要求。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域,具体为汽车涂料领域,涉及一种高固含环保快干单组分汽车涂料,稀释剂及制备方法。
技术背景
目前我国的工业涂料仍以溶剂型为主,大量挥发性有机化合物(VOCs)在涂装过程中对生态环境造成了严重的污染,同时也对人类健康带来了极大的危害。为了顺应时代的发展,工业涂料正向环境友好型方向转变,其中高固体份涂料是发展的趋势。
高度低粘涂料具有较高固体份,加入较少的稀释剂就能够达到施工粘度,VOCs含量低,环保,且漆膜性能完全能够满足要求。专利号“CN201510467731.1聚氨酯白漆及其制备方法和应用,由醇酸树脂40%-50%;钛白粉30%-40%;荧光增白剂0.1%-0.5%;分散剂0.5%-1%;消泡剂0.2%-0.5%;丙二醇甲醚醋酸酯2%-3.5%;醋酸丁酯4%-15%;消光粉0%-6%;防沉剂2%-4%;流平剂0.2%-0.5%组成,该配方固含低,干速一般,VOCs较高,不环保,配方复杂,不能在高要求汽车涂料领域中使用”。
发明内容
目前市面上存在的溶剂型汽车涂料,普遍VOCs含量高,不环保,高固低粘的汽车涂料存在较少,针对目前汽车涂料领域,开发一款高固含环保快干单组分汽车涂料,要求:1)易开稀,加入稀释剂后,VOCs含量低(≤420g/L);2)干速比较快,3)施工性能好,4)漆膜性能满足要求。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,组分组成为(重量比):色浆45-55份;饱和聚酯树脂17-22份,75%纤维素树脂28-32份,流平剂0.05-0.15份,2-庚酮0.6-1.3份;
其中色浆组成为:金红石型钛白粉67-72份,饱和聚酯树脂25-30份,分散剂1.7-2.3份,2-庚酮0.7-1.3份;
其中75%纤维素树脂组成为:纤维素73-78份,2-庚酮22-27份。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料稀释剂,组分组成为(重量比):2-庚酮47-52份,丙二醇甲醚醋酸酯23-27份,甲基异丁酮21-30份。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,其中组分中饱和聚酯树脂为:固含≥65%,羟基含量2.4-3.1%,如DSM Uralac SN820。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,其中组分中纤维素树脂为:羟基含量1.2-2.0%,如Eastman Solus™2100。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,其中组分中分散剂为低分子量阴离子型润湿性分散剂,如BYK-110。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,其中组分中金红石型钛白粉,如杜邦R-706钛白粉。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,组分组成为:色浆50份;饱和聚酯树脂19份,75%纤维素树脂30份,流平剂0.1份,2-庚酮0.9份;
其中组分色浆组成为:金红石型钛白粉70份,饱和聚酯树脂27份,分散剂2份,2-庚酮1份;
其中组分中75%纤维素树脂组成为:纤维素75份,2-庚酮25份;
一种高固含环保快干单组分汽车涂料稀释剂,组分组成为:2-庚酮50份,丙二醇甲醚醋酸酯25份,甲基异丁酮25份。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,其制备方法为:
1)组分中色浆的制备:
e1:投入配方量的2-庚酮,300±10 r/min搅拌;
e 2:往e1中投入配方量的分散剂,400±10 r/min搅拌3-5分钟;
e 3:往e 2中投入配方量的饱和聚酯树脂,700±10 r/min搅拌30分钟;
e4: 过砂磨机研磨,
e5:对e4进行过研磨机细研磨,直至细度≤15μm后出料,得到色浆;
2)75%纤维素树脂的制备
f1:投入配方量的2-庚酮,300±10r/min搅拌;
f2:往f1中投入纤维素树脂,700±70r/min搅拌30分钟,直至细度≤15μm后出料,得到75%纤维素树脂;
3)色漆的制备
g1:投入配方量的色浆,300±10r/min搅拌;
g2:往g1中投入饱和聚酯树脂、75%纤维素树脂,700±70r/min搅拌10分钟;
g3:往g2中投入配方量的流平剂以及2-庚酮,700±70r/min搅拌10分钟即完成配漆,得到汽车涂料。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,制备方法中组分中色浆的制备,e4过砂磨机粗研磨的研磨条件:①氧化锆珠粒径:1.2-1.4mm;②研磨机转速:1300±10r/min;③浆料出口温度:60±2℃;④研磨机内压:1.10±0.2MPa。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料稀释剂,制备方法为:
投入配方量的2-庚酮、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基异丁酮,400±10 r/min搅拌10分钟,得到汽车涂料稀释剂。
涂膜的制备
在打磨好的板件上,将汽车涂料与稀释剂以10:3的比例进行混合均匀,进行喷涂到预定湿膜厚度,表干15-20min后(25℃,湿度60-70%),喷涂油性清漆。
技术效果
1)采用低分子量阴离子型润湿性分散剂,如BYK-110,有效降低色浆的粘度,在饱和聚酯体系中,原漆粘度低,施工配漆时加入较少稀释剂,间接降低VOCs含量;2)采用饱和聚酯树脂,固含≥65%,羟基含量2.4-3.1%,树脂高固含低粘度,色浆研磨时,有助于对颜料粉的润湿分散,3)饱和聚酯与低分子量分散剂的配合,分散剂的锚定基团固定在颜料粉的表面上,在研磨工艺条件下,再加上饱和聚酯的配合,色浆更加稳定;4)采用羟基含量1.2-2.0%的纤维树脂,高固含低粘度,有效实现体系高固低粘;5)普通纤维树脂的预凝浆浓度≤35%,而该配方采用的纤维素树脂在2-庚酮强溶剂的溶解下,实现纤维素预凝浓度75%;6)在2-庚酮溶剂体系下,羟基含量2.4-3.1%饱和聚酯树脂与羟基含量1.2-2.0%的纤维树脂互相配合,两者羟基体系的搭配,实现漆膜干速快, 25℃,湿度60-70%下,15min就能够喷涂清漆,提高工作效率;7)聚酯树脂与纤维树脂互相配合,采用2-庚酮溶剂,环保,溶解力强,有效降低溶剂的使用量,提高体系固含,降低VOCs含量(VOCs≤420g/L),也有助于提高体系的干速;8)该油漆加入稀释剂后,施工固含≥60%以上,高固含,环保。
具体实施例
实施例1
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,其制备方法为:
1)组分中色浆的制备:
e1:投入配方量的2-庚酮,300±10 r/min搅拌;
e 2:往e1中投入配方量的分散剂,400±10 r/min搅拌3-5分钟;
e 3:往e 2中投入配方量的饱和聚酯树脂,700±10 r/min搅拌30分钟;
e4: 过砂磨机研磨,
e5:对e4进行过研磨机细研磨,直至细度≤15μm后出料,得到色浆;
2)75%纤维素树脂的制备
f1:投入配方量的2-庚酮,300±10r/min搅拌;
f2:往f1中投入纤维素树脂,700±70r/min搅拌30分钟,直至细度≤15μm后出料,得到75%纤维素树脂;
3)色漆的制备
g1:投入配方量的色浆,300±10r/min搅拌;
g2:往g1中投入饱和聚酯树脂、75%纤维素树脂,700±70r/min搅拌10分钟;
g3:往g2中投入配方量的流平剂以及2-庚酮,700±70r/min搅拌10分钟即完成配漆,得到汽车涂料。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料,制备方法中组分中色浆的制备,e4过砂磨机粗研磨的研磨条件:①氧化锆珠粒径:1.2-1.4mm;②研磨机转速:1300±10r/min;③浆料出口温度:60±2℃;④研磨机内压:1.10±0.2MPa。
一种高固含环保快干单组分汽车涂料稀释剂,制备方法为:
投入配方量的2-庚酮、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基异丁酮,400±10 r/min搅拌10分钟,得到汽车涂料稀释剂。
涂膜的制备
在打磨好的板件上,将汽车涂料与稀释剂以10:3的比例进行混合均匀,进行喷涂到预定湿膜厚度,表干15-20min后(25℃,湿度60-70%),喷涂油性清漆。
实施例1使用的原材料及具体用量见表1,通过变化溶剂的种类进行实验,编号为1#、2#、3#和4#,对其漆膜性能进行检测,见表2,从表1-2得知,变化稀释剂溶剂的种类,相同条件下,其中采用乙酸正丁酯、二甲苯的开稀比例需要达到10:5,开稀溶剂较多,导致施工油漆的VOCS含量严重超标,间接导致油漆的遮盖力变差;采用乙烷基3-乙氧丙酸酯溶剂,开稀比例为10:3能够达到施工粘度,但表干速度较慢,降低施工效率;及时色油中含有少量的2-庚酮,其开稀比例仍然较高,而采用2-庚酮溶剂,开稀比例为10:3能够达到施工粘度,遮盖力好,VOCS含量低,这是由于羟基含量2.4-3.1%饱和聚酯树脂与羟基含量1.2-2.0%的纤维树脂体系下,2-庚酮的溶度参数为17.884(J/cm3)1/2,极化率为13.68 10-24cm3,溶解力比较强,间接减少开稀比例,而且2-庚酮的蒸发潜热也比乙烷基3-乙氧丙酸酯低很多,进而也有助于提高体系的干速,不影响漆膜的性能。
表1实施例1 具体实施方案
表 2 实施例1的油漆及漆膜性能检测
1# | 2# | 3# | 4# | |
色漆与稀释剂比例(相同粘度) | 10:3 | 10:5 | 10:5 | 10:3 |
漆膜干速(25℃,湿度60-70%) | 15min | 18min | 16min | 35min |
施工固含(150℃,1.5h) | 62% | <50% | <50% | 61% |
施工VOCs含量(g/L) | 400 | 600 | 590 | 410 |
遮盖力 | 合格 | 较差 | 较差 | 合格 |
储存稳定性(50℃*7d,细度无变化,粘度无变化) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
附着力 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐水性(40℃*240h,不起泡不生锈) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐汽油(6h,外观无变化) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐候性(QUV老化试验,允许轻微黄变,失光率≤10%) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
实施例2
将实施例1中2#、3#和4#色油中的2-庚酮全部用乙酸正丁酯、二甲苯、乙烷基3-乙氧丙酸酯替换,对色油开稀到相同粘度,使用的稀释剂量比原先配方更高,导致施工油漆的VOCS含量严重超标,间接导致油漆的遮盖力变差。
实施例3
实施例3保证其它原料不变,使用的原材料及具体用量见表3,其他内容与1#相同,只通过变化稀释剂2-庚酮溶剂的量进行实验,编号为5#、6#、7#和8#,配套1#方色油进行实验,依据实施例1的方法进行漆膜制备,并检查漆膜的性能,见表-4。从表3-4得知,稀释剂中2-庚酮的含量降低或增加,都会影响着稀释剂与色油的开稀比例,其中5#含量低时,开稀比例高,油漆的VOCS含量高,也影响着漆膜的外观,8#含量高,开稀比例低,漆膜外观出现橘皮,影响着漆膜的丰满度及光泽等,6#与7#含量在发明范围内,其挥发溶剂梯度合理,干速合理,漆膜外观正常,光泽高,丰满度高。
表 3 实施例3的具体实施方案及用量
表 4 实施例3的油漆及漆膜性能检测
5# | 6# | 7# | 8# | |
色漆与稀释剂比例(相同粘度) | 10:3.5 | 10:3 | 10:3 | 10:2.5 |
漆膜干速(25℃,湿度60-70%) | 18min | 16min | 15min | 13min |
施工固含(150℃,1.5h) | <60% | 62% | 62% | 65% |
施工VOCs含量(g/L) | 480 | 400 | 395 | 320 |
遮盖力 | 较差 | 合格 | 合格 | 合格 |
漆膜外观 | 平整度差 | 合格 | 合格 | 轻微橘皮,不平整 |
光泽(60°) | <80 | >90 | >90 | <80 |
(外观效果、丰满度)DOI | <80 | >90 | >90 | <80 |
储存稳定性(50℃*7d,细度无变化,粘度无变化) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
附着力 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐水性(40℃*240h,不起泡不生锈) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐汽油(6h,外观无变化) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐候性(QUV老化试验,允许轻微黄变,失光率≤10%) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
实施例4
实施例4变化聚酯的种类进行实验,编号为9#、10#、11#,其它内容与1#相同,见表5,配套1#稀释剂进行开稀实验,并依据1#进行漆膜制备及性能检测,检测结果见表表6,从表5-6得知,采用其它树脂,加入稀释剂的量较多,导致VOCS含量严重超标,间接导致油漆的遮盖力变差,而1#采用的固含≥65%羟基含量2.4-3.1%的DSM Uralac SN820,属于低分子饱和聚酯,羟基含量低,固含高,在该稀释剂配合下,实现开稀比例低,VOCS含量低,环保,干速快。
表 5 实施例4的具体实施方案及用量
表 6实施例4的油漆及漆膜性能检测
1# | 9# | 10# | 11# | |
色漆与稀释剂比例(相同粘度) | 10:3 | 10:5 | 10:5 | 10:5 |
漆膜干速(25℃,湿度60-70%) | 15min | 22min | 25min | 30min |
施工固含(150℃,1.5h) | 62% | <50% | <50% | <50% |
施工VOCs含量(g/L) | 400 | 600 | 590 | 610 |
遮盖力 | 合格 | 较差 | 较差 | 较差 |
储存稳定性(50℃*7d,细度无变化,粘度无变化) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
附着力 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐水性(40℃*240h,不起泡不生锈) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐汽油(6h,外观无变化) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐候性(QUV老化试验,允许轻微黄变,失光率≤10%) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
实施例5
实施例5为变化纤维树脂的类型进行实验,编号为12#、13#、14#,配套1#稀释剂进行开稀实验,并依据1#进行漆膜制备及性能检测,检测结果见表8,从12#、13#及14#,其它纤维素树脂的预凝浆浓度很难达到75%,最多为30%,这样导致开稀后固含低,VOCS含量高,而采用羟基含量1.2-2.0%的Eastman Solus™2100,低分子量,高固低粘,预凝浆浓度可以达到75%,与DSM Uralac SN820饱和聚酯配合,实现高固,VOCS含量低,干速快。
表 7 实施例5的具体实施方案及用量
表 8实施例5的油漆及漆膜性能检测
1# | 12# | 13# | 14# | |
色漆与稀释剂比例(相同粘度) | 10:3 | 10:3 | 10:3 | 10:3 |
漆膜干速(25℃,湿度60-70%) | 15min | 24min | 25min | 30min |
施工固含(150℃,1.5h) | 62% | <50% | <50% | <50% |
施工VOCs含量(g/L) | 400 | 700 | 680 | 685 |
遮盖力 | 合格 | 较差 | 较差 | 较差 |
储存稳定性(50℃*7d,细度无变化,粘度无变化) | 合格 | 分水 | 分水 | 分水 |
附着力 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐水性(40℃*240h,不起泡不生锈) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐汽油(6h,外观无变化) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
耐候性(QUV老化试验,允许轻微黄变,失光率≤10%) | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
实施例6
以上1-14#,同时变化Eastman Solus™2100与DSM Uralac SN820的种类(纤维素树脂与聚酯),进行实验,很难实现高固含,及时改变稀释剂配方,固含仍较低。
实施例7
该发明色油与该稀释剂配搭性较强,两者混搭,可以实现性能最优化,但并不仅限于混搭使用,该稀释剂也可以搭配其他相容色漆进行使用。
实施例8
该色浆过砂磨机粗研磨的研磨条件:①氧化锆珠粒径:1.2-1.4mm;②研磨机转速:1300±10r/min;③浆料出口温度:60±2℃;④研磨机内压:1.10±0.2MPa,该研磨工艺,尤其是色浆研磨温度的控制,可以实现色浆充分研磨,充分实现分散剂的锚定基团固定在颜料粉的表面上,稳定性高,在研磨工艺条件下,再加上饱和聚酯的配合,色浆更加稳定,实现色油的高稳定性。
综上所述,以上所有实施例及所用物质仅为本发明的实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高固含环保快干单组分汽车涂料,按照重量份为:色浆45-55份;饱和聚酯树脂17-22份,75%纤维素树脂28-32份,流平剂0.05-0.15份,2-庚酮0.6-1.3份;
其中,色浆组成为:金红石型钛白粉67-72份,饱和聚酯树脂25-30份,分散剂1.7-2.3份,2-庚酮0.7-1.3份;
其中,75%纤维素树脂组成为:纤维素73-78份,2-庚酮22-27份;
其中,稀释剂按照重量份为:2-庚酮47-52份,丙二醇甲醚醋酸酯23-27份,甲基异丁酮21-30份,
其中,汽车涂料与稀释剂以10:3的比例进行混合均匀,
其中,组分中饱和聚酯树脂为:固含≥65%,羟基含量2.4-3.1%的DSM Uralac SN820。
2.根据权利要求1所述的环保快干单组分汽车涂料,其特征在于:组分中饱和聚酯树脂为:固含≥65%,羟基含量2.4-3.1%的DSM Uralac SN820,
组分中纤维素树脂为:羟基含量1.2-2.0%的Eastman Solus™2100,
组分中分散剂为低分子量阴离子型润湿性分散剂BYK-110。
3.根据权利要求1所述的环保快干单组分汽车涂料,其特征在于:组分组成为:色浆50份;饱和聚酯树脂19份,75%纤维素树脂30份,流平剂0.1份,2-庚酮0.9份;
其中组分色浆组成为:金红石型钛白粉70份,饱和聚酯树脂27份,分散剂2份,2-庚酮1份;
其中组分中75%纤维素树脂组成为:纤维素75份,2-庚酮25份。
4.根据权利要求1-3所述任一项的环保快干单组分汽车涂料,其制备方法为:
1)组分中色浆的制备:
e1:投入配方量的2-庚酮,300±10 r/min搅拌;
e 2:往e1中投入配方量的分散剂,400±10 r/min搅拌3-5分钟;
e 3:往e 2中投入配方量的饱和聚酯树脂、金红石型钛白粉,700±10 r/min搅拌30分钟;
e4: 过砂磨机研磨,
e5:对e4进行过研磨机细研磨,直至细度≤15μm后出料,得到色浆;
2)75%纤维素树脂的制备
f1:投入配方量的2-庚酮,300±10r/min搅拌;
f2:往f1中投入纤维素树脂,700±70r/min搅拌30分钟,直至细度≤15μm后出料,得到75%纤维素树脂;
3)色漆的制备
g1:投入配方量的色浆,300±10r/min搅拌;
g2:往g1中投入饱和聚酯树脂、75%纤维素树脂,700±70r/min搅拌10分钟;
g3:往g2中投入配方量的流平剂以及2-庚酮,700±70r/min搅拌10分钟即完成配漆,得到汽车涂料,
其中:制备方法中组分中色浆的制备,e4过砂磨机粗研磨的研磨条件:①氧化锆珠粒径:1.2-1.4mm;②研磨机转速:1300±10r/min;③浆料出口温度:60±2℃;④研磨机内压:1.10±0.2MPa。
5.根据权利要求1所述的环保快干单组分汽车涂料,其稀释剂组分组成为:2-庚酮50份,丙二醇甲醚醋酸酯25份,甲基异丁酮25份。
6.根据权利要求1、5所述任一项的环保快干单组分汽车涂料,其稀释剂的制备方法为:
投入配方量的2-庚酮、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基异丁酮,400±10 r/min搅拌10分钟,得到汽车涂料稀释剂。
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