CN113801520A - 一种用于水性uv塑胶漆的纳米色浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆及其制备方法，属于色浆技术领域，所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，按重量份计，包括：35~45份色粉、8~15份分散剂、1.2~2.5份稳定剂、1~3份润湿剂、0.2~0.5份消泡剂、0.1~0.4份防沉剂、0.1~0.3份含氨基的硅烷偶联剂、28~40份溶剂。所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆具有良好的耐高温稳定性，能够有效的耐水煮，本发明通过加入所述的改性聚氨酯分散剂和稳定剂用于提高色粉的高稳定性、分散性能。

Description

一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及色浆技术领域，具体涉及一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆及其制备方法。

背景技术

塑胶漆，又称塑料漆，一般以热塑性丙烯酸树脂为基体，辅以高档适用助剂及颜料调配而成的标准型塑料油漆。该漆具有硬度高、光泽高、高分丰满度、层间附着力好、易施工等特点，广泛用于塑料底材的产品涂装。如塑料玩具、塑料日用品、电器产品、塑料工艺品等。

塑胶漆要求其具有良好的耐水煮性能，而对于色浆要求其具有良好的耐高温性能，而现有的色浆一般不具有良好的耐高温性能。

发明内容

本发明提供一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆及其制备方法，所述的纳米色浆具有良好的耐高温稳定性，能够有效的耐水煮。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，按重量份计，包括：35~45份色粉、8~15份分散剂、1.2~2.5份稳定剂、1~3份润湿剂、0.2~0.5份消泡剂、0.1~0.4份防沉剂、0.1~0.3份含氨基的硅烷偶联剂、28~40份溶剂。

作为一种优选方案，所述用于水性UV塑胶漆的纳米色浆按重量份计，包括：40~45份色粉、10~15份分散剂、1.5~2.5份稳定剂、1.5~3份润湿剂、0.2~0.4份消泡剂、0.1~0.3份防沉剂、0.1~0.25份含氨基的硅烷偶联剂、30~40份溶剂。

作为一种优选方案，所述用于水性UV塑胶漆的纳米色浆按重量份计，包括：42份色粉、14份分散剂、2份稳定剂、2份润湿剂、0.3份消泡剂、0.2份防沉剂、0.2份含氨基的硅烷偶联剂、39.5份溶剂。

作为一种优选方案，所述色粉为炭黑、钛白、酞菁蓝、酞菁绿、偶氮、群青、氧化铁、杂环及稠环酮类颜料中的一种。

作为一种优选方案，所述分散剂为改性聚氨酯分散剂，所述改性聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将15~25重量份二异氰酸酯、35~50重量份端羟基聚丁二烯、0.08~0.2重量份第一催化剂加入到反应釜中，在80~95℃反应1~3h；

S02、将0.5~2重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在70~85℃下反应1~3h，再加入0.5~1.5重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在30~40℃下反应1~3h，得到聚氨酯分散剂；

S03、将20~30重量份聚乙二醇单甲醚550、5~8重量份靛红酸酐、0.08~0.2重量份第二催化剂加入到三口烧瓶中，通入氮气，在90~110℃下反应1~4h，得到改性剂；

S04、将改性剂加入到聚氨酯分散剂中，在70~90℃下反应2~5h，再加入1.5~3重量份环氧丙烷，在35~50℃下反应1~3h，得到改性聚氨酯分散剂。

本发明的发明人在大量的研究中发现，首先通过二异氰酸酯与端羟基聚丁二烯反应生成预聚体，再通过扩链剂反应，得到了聚氨酯分散剂，再通过对聚氨酯分散剂进行改性，得到了能够显著提高色粉稳定性、分散能力的改性聚氨酯分散剂。

通过聚乙二醇单甲醚550、靛红酸酐反应合成了具有活性的带有氨基基团的瞄固基团，将其对所述的聚氨酯进行改性，提高其与色粉表面的相互作用力，使其不易从色粉表面脱落，提高空间位阻作用，显著提高了对于色粉的分散稳定性，提高色粉的耐高温性能、耐水煮性能。

作为一种优选方案，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、4.4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种；所述第一催化剂为四丁基锡，所述第二催化剂为4-二甲氨基吡啶。

作为一种优选方案，所述稳定剂包括金属氧化物、稀土氧化物，所述金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化钙中的一种，所述稀土氧化物为氧化铈。

本发明所述的稳定剂能够进一步提高色粉的分散能力以及高温稳定性，耐水煮性能。

作为一种优选方案，所述含氨基的硅烷偶联剂为3- 氨丙基三甲氧基硅烷。

作为一种优选方案，所述润湿剂为甘油或三甘醇单丁醚。

作为一种优选方案，所述防沉剂为膨润土、改性膨润土、气相二氧化硅、羟乙基纤维素中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述消泡剂为C7～C9高碳醇、聚烷基硅氧烷有机硅、聚醚改性有机硅以及聚硅氧烷中的一种。

作为一种优选方案，所述溶剂为去离子水。

本发明还提供了一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆的制备方法，包括以下步骤：

S1、将含氨基的硅烷偶联剂、润湿剂加入到溶剂中，混合均匀，配制成混合液；

S2、将稳定剂加入到混合液中，搅拌均匀，加入分散剂、色粉搅拌均匀，再加入消泡剂、防沉剂，搅拌均匀，转移到纳米砂磨机研磨至D95＜0.2μm，即得用于水性UV塑胶漆的纳米色浆。

发明人发现，通过用氨基的硅烷偶联剂对所述的稳定剂进行处理，能够进一步提高色粉的分散性能和耐高温性能、耐水煮性能。

且本发明所述的配方体系特别适用于炭黑色粉，用于炭黑具有最佳的分散性能和耐高温性能。

本发明的有益效果：本发明所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆具有良好的耐高温稳定性，能够有效的耐水煮，本发明通过加入所述的改性聚氨酯分散剂和稳定剂用于提高色粉的高稳定性、分散性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。

实施例1

一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，按重量份计，包括：42份炭黑、14份改性聚氨酯分散剂、2份稳定剂、2份甘油、0.3份消泡剂 DF-58、0.2份气相二氧化硅、0.2份含氨基的硅烷偶联剂、39.5份去离子水。

所述改性聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将20重量份异氟尔酮二异氰酸酯、42重量份端羟基聚丁二烯、0.1重量份四丁基锡加入到反应釜中，在85℃反应1.5h；

S02、将1.2重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在80℃下反应1.2h，再加入1重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在35℃下反应2h，得到聚氨酯分散剂；

S03、将24重量份聚乙二醇单甲醚550、6重量份靛红酸酐、0.1重量份4-二甲氨基吡啶加入到三口烧瓶中，通入氮气，在95℃下反应2h，得到改性剂；

S04、将10重量份改性剂加入到100重量份聚氨酯分散剂中，在80℃下反应3h，再加入2重量份环氧丙烷，在40℃下反应2h，得到改性聚氨酯分散剂。

所述稳定剂包括1.5重量份氧化铝、0.5重量份氧化铈。

所述含氨基的硅烷偶联剂为3- 氨丙基三甲氧基硅烷。

所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，包括以下步骤：

S1、将3- 氨丙基三甲氧基硅烷、甘油加入到去离子水中，混合均匀，配制成混合液；

S2、将氧化铝、氧化铈加入到混合液中，以800rpm转速搅拌60min，加入改性聚氨酯分散剂、炭黑，以1000rpm转速搅拌80min，再加入消泡剂 DF-58、气相二氧化硅，以500rpm转速搅拌40min，转移到纳米砂磨机研磨至D95＜0.2μm，即得用于水性UV塑胶漆的纳米色浆。

实施例2

一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，按重量份计，包括：35份钛白粉、10份改性聚氨酯分散剂、1.2份稳定剂、3份甘油、0.2份消泡剂 DF-58、0.4份气相二氧化硅、0.1份含氨基的硅烷偶联剂、28份去离子水。

所述改性聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将20重量份甲苯二异氰酸酯、45重量份端羟基聚丁二烯、0.12重量份四丁基锡加入到反应釜中，在85℃反应1.5h；

S02、将1.4重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在80℃下反应1.2h，再加入0.9重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在35℃下反应2h，得到聚氨酯分散剂；

S03、将25重量份聚乙二醇单甲醚550、8重量份靛红酸酐、0.1重量份4-二甲氨基吡啶加入到三口烧瓶中，通入氮气，在95℃下反应2h，得到改性剂；

S04、将10重量份改性剂加入到100重量份聚氨酯分散剂中，在80℃下反应3h，再加入2重量份环氧丙烷，在40℃下反应2h，得到改性聚氨酯分散剂。

所述稳定剂包括0.8重量份氧化铝、0.4重量份氧化铈。

所述含氨基的硅烷偶联剂为3- 氨丙基三甲氧基硅烷。

所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，包括以下步骤：

S1、将3- 氨丙基三甲氧基硅烷、甘油加入到去离子水中，混合均匀，配制成混合液；

S2、将氧化铝、氧化铈加入到混合液中，以800rpm转速搅拌60min，加入改性聚氨酯分散剂、钛白粉，以1000rpm转速搅拌80min，再加入消泡剂 DF-58、气相二氧化硅，以500rpm转速搅拌40min，转移到纳米砂磨机研磨至D95＜0.2μm，即得用于水性UV塑胶漆的纳米色浆。

实施例3

一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，按重量份计，包括：45份酞菁蓝、13份改性聚氨酯分散剂、2份稳定剂、1份甘油、0.5份消泡剂 DF-58、0.1份气相二氧化硅、0.3份含氨基的硅烷偶联剂、40份去离子水。

所述分散剂为改性聚氨酯分散剂，所述改性聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将20重量份4.4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、38重量份端羟基聚丁二烯、0.1重量份四丁基锡加入到反应釜中，在85℃反应1.5h；

S02、将1.5重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在80℃下反应1.2h，再加入1.2重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在35℃下反应2h，得到聚氨酯分散剂；

S03、将25重量份聚乙二醇单甲醚550、7重量份靛红酸酐、0.1重量份4-二甲氨基吡啶加入到三口烧瓶中，通入氮气，在95℃下反应2h，得到改性剂；

S04、将10重量份改性剂加入到100重量份聚氨酯分散剂中，在80℃下反应3h，再加入2重量份环氧丙烷，在40℃下反应2h，得到改性聚氨酯分散剂。

所述稳定剂包括1.2重量份氧化铝、0.8重量份氧化铈。

所述含氨基的硅烷偶联剂为3- 氨丙基三甲氧基硅烷。

所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，包括以下步骤：

S1、将3- 氨丙基三甲氧基硅烷、甘油加入到去离子水中，混合均匀，配制成混合液；

S2、将氧化铝、氧化铈加入到混合液中，以800rpm转速搅拌60min，加入改性聚氨酯分散剂、酞菁蓝，以1000rpm转速搅拌80min，再加入消泡剂 DF-58、气相二氧化硅，以500rpm转速搅拌40min，转移到纳米砂磨机研磨至D95＜0.2μm，即得用于水性UV塑胶漆的纳米色浆。

对比例1

对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1所述的采用聚氨酯分散剂替换改性聚氨酯分散剂，其他都相同。

所述聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将20重量份异氟尔酮二异氰酸酯、42重量份端羟基聚丁二烯、0.1重量份四丁基锡加入到反应釜中，在85℃反应1.5h；

S02、将1.2重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在80℃下反应1.2h，再加入1重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在35℃下反应2h，得到聚氨酯分散剂。

对比例2

对比例2与实施例1不同之处在于，所述改性聚氨酯分散剂的制备方法不同于实施例1，在本对比例中采用单一的聚乙二醇单甲醚550改性聚氨酯分散剂，其他都相同。

所述改性聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将20重量份异氟尔酮二异氰酸酯、42重量份端羟基聚丁二烯、0.1重量份四丁基锡加入到反应釜中，在85℃反应1.5h；

S02、将1.2重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在80℃下反应1.2h，再加入1重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在35℃下反应2h，得到聚氨酯分散剂；

S03、将10重量份聚乙二醇单甲醚550加入到100重量份聚氨酯分散剂中，在80℃下反应3h，再加入2重量份环氧丙烷，在40℃下反应2h，得到改性聚氨酯分散剂。

对比例3

对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3所述的改性聚氨酯分散剂的改性方法不同于实施例1，本对比例中，采用1-(3-氨基丙基)咪唑改性，其他都相同。

所述改性聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将20重量份异氟尔酮二异氰酸酯、42重量份端羟基聚丁二烯、0.1重量份四丁基锡加入到反应釜中，在85℃反应1.5h；

S02、将1.2重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在80℃下反应1.2h，再加入1重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在35℃下反应2h，得到聚氨酯分散剂；

S03、将10重量份1-(3-氨基丙基)咪唑加入到100重量份聚氨酯分散剂中，在80℃下反应3h，再加入2重量份环氧丙烷，在40℃下反应2h，得到改性聚氨酯分散剂。

对比例4

对比例4与实施例1不同之处在于，对比例4所述的稳定剂不同于实施例1，其他都相同。

所述稳定剂包括1重量份氧化钙、0.5重量份氧化铈。

对比例5

对比例5与实施例1不同之处在于，对比例5所述的稳定剂不同于实施例1，其他都相同。

所述的稳定剂为单一的氧化钙，其他都相同。

对比例6

对比例6与实施例1不同之处在于，对比例6不含有所述的含氨基的硅烷偶联剂，其他都相同。

为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：

1.将实施例1~3、对比例1~6所述的纳米色浆分别放置在80℃下，放置时间为1个月，检测放置前后平均粒径，测试结果见表1。

2.按照配方：水性丙烯酸乳液46份，水性润湿剂1.5份，所述消泡剂0.8份，纳米色浆3份，所述去离子水47份制备成塑胶漆，其中纳米色浆为实施例1~3、对比例1~6所述的纳米色浆，将其喷涂于pvc板供测试，将实施例1~3、对比例1~6相对应的PVC板放置于95℃去离子水中水煮120min，水煮完全后，取出，在常温下放置120min后，观察漆膜变化，测试结果见表1。

表1 测试结果

从表1中可看出，本发明所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆具有良好的耐高温稳定性、耐水煮性能。

对比实施例1~3可知，经过配方优化后的纳米色浆，能提高高温稳定性。

对比实施例1与对比例1~3可知，本发明所述的改性聚氨酯分散剂能够显著提高高温稳定性，且所述的聚氨酯分散剂经过改性后，高温稳定性进一步提高，且在改性聚氨酯分散剂的制备方法中，单一的采用聚乙二醇单甲醚550或者其他改性剂改性聚氨酯，高温稳定性、耐水煮性能均会显著下降。

对比实施例1与对比例4、5可知，所述的稳定剂采用包括1.5重量份氧化铝（金属氧化物）、0.5重量份氧化铈（稀土氧化物）能够更加显著的提高稳定性、耐水煮性能。

对比实施例1与对比例6可知，经过所述的含氨基的硅烷偶联剂对稳定剂（金属氧化物、稀土氧化物）处理，能够进一步提高高温稳定性。

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发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本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 (10)

1.一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，按重量份计，包括：35~45份色粉、8~15份分散剂、1.2~2.5份稳定剂、1~3份润湿剂、0.2~0.5份消泡剂、0.1~0.4份防沉剂、0.1~0.3份含氨基的硅烷偶联剂、28~40份溶剂。

2.根据权利要求1所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，按重量份计，包括：40~45份色粉、10~15份分散剂、1.5~2.5份稳定剂、1.5~3份润湿剂、0.2~0.4份消泡剂、0.1~0.3份防沉剂、0.1~0.25份含氨基的硅烷偶联剂、30~40份溶剂。

3.根据权利要求1所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，按重量份计，包括：42份色粉、14份分散剂、2份稳定剂、2份润湿剂、0.3份消泡剂、0.2份防沉剂、0.2份含氨基的硅烷偶联剂、39.5份溶剂。

4.根据权利要求1所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，所述色粉为炭黑、钛白、酞菁蓝、酞菁绿、偶氮、群青、氧化铁、杂环及稠环酮类颜料中的一种。

5.根据权利要求1所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，所述分散剂为改性聚氨酯分散剂，所述改性聚氨酯分散剂的制备方法为：

S01、将15~25重量份二异氰酸酯、35~50重量份端羟基聚丁二烯、0.08~0.2重量份第一催化剂加入到反应釜中，在80~95℃反应1~3h；

S02、将0.5~2重量份二羟甲基丁酸加入到反应釜中，在70~85℃下反应1~3h，再加入0.5~1.5重量份3，5-二乙基-2，4-二氨基甲苯加入到反应釜中，在30~40℃下反应1~3h，得到聚氨酯分散剂；

S03、将20~30重量份聚乙二醇单甲醚550、5~8重量份靛红酸酐、0.08~0.2重量份第二催化剂加入到三口烧瓶中，通入氮气，在90~110℃下反应1~4h，得到改性剂；

S04、将改性剂加入到聚氨酯分散剂中，在70~90℃下反应2~5h，再加入1.5~3重量份环氧丙烷，在35~50℃下反应1~3h，得到改性聚氨酯分散剂。

6.根据权利要求5所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、4.4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种；所述第一催化剂为四丁基锡，所述第二催化剂为4-二甲氨基吡啶。

7.根据权利要求1所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，所述稳定剂包括金属氧化物、稀土氧化物，所述金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化钙中的一种，所述稀土氧化物为氧化铈。

8.根据权利要求1所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，所述含氨基的硅烷偶联剂为3- 氨丙基三甲氧基硅烷。

9.根据权利要求1所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，其特征在于，所述润湿剂为甘油或三甘醇单丁醚；

所述防沉剂为膨润土、改性膨润土、气相二氧化硅、羟乙基纤维素中的一种或多种；

所述消泡剂为C7～C9高碳醇、聚烷基硅氧烷有机硅、聚醚改性有机硅以及聚硅氧烷中的一种；

所述溶剂为去离子水。

10.一种用于水性UV塑胶漆的纳米色浆的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~9任一所述的用于水性UV塑胶漆的纳米色浆，包括以下步骤：

S1、将含氨基的硅烷偶联剂、润湿剂加入到溶剂中，混合均匀，配制成混合液；

S2、将稳定剂加入到混合液中，搅拌均匀，加入分散剂、色粉搅拌均匀，再加入消泡剂、防沉剂，搅拌均匀，转移到纳米砂磨机研磨至D95＜0.2μm，即得用于水性UV塑胶漆的纳米色浆。