CN113861822B - 一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料生产技术领域，具体涉及一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆。本发明提供的一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，通过添加的中涂漆浆与复合水性树脂及其他助剂协同作用，得到的中涂漆无VOC排放，安全环保，且贮存稳定性强，流平性好，干燥速度快、漆膜附着力强，耐水性、耐化学性能好，在满足静电喷涂要求的同时，保证涂层表观质量，提高面漆的饱满度和光泽度，丰满度高，无漏涂，无缩孔、无暗泡等现象产生，装饰性好，可以广泛应用于头盔等塑胶壳体静电喷涂操作。

Description

一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆

技术领域

本发明属于涂料生产技术领域，具体涉及一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆。

背景技术

随着国家环保政策和对有机挥发物(VOC)的排放控制越来越严，溶剂型涂料正向环保水性涂料快速转换。与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料是以水为分散介质，具有不燃、无毒、低气味和较低的VOC排放。

同时，高耗能、低能效的传统空气喷涂工艺逐渐被淘汰，新型喷涂工艺及设施得到不断的推广和应用。静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法，可以方便对复杂工件进行喷涂。静电喷涂克服了传统空气喷涂污染严重、涂料利用率低、对复杂工件的全面涂装存在明显的死角、二次清洁成本较高等缺点，同时具有涂装质量好、作业环境好、节省涂料等优点，使上漆率和生产效率大大提升，实现清洁生产，综合效益非常明显。

现有技术中，头盔的制造材料主要由PC、ABS、EPS、碳纤维材料等制作而成，在头盔材料日新月异的今天，头盔涂料也随之时代的进步提出了更高的要求，但是现在我国大部分塑胶涂料还是采用溶剂型喷漆，并且现有水性漆产品在附着力、耐热水、施工性和干燥时间与油性漆有一定的差距，不能满足头盔用漆的要求，所以目前国内用于头盔的水性涂料比例甚少；同时，由于一般的水性涂料的漆膜导电性差，而头盔的塑料基材通常具有高电阻值，也难以满足后续复合涂层的静电喷涂的要求。

因此，如何提供一种适用于静电喷涂工艺的水性头盔的中涂漆，在有效提高静电喷涂的中涂漆膜的导电性能和后续复合涂层的上漆效果的同时，还具有干燥快、附着力好、稳定性好、低毒且低VOC排放等优点，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法。本发明提供的一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，通过添加的中涂漆浆与复合水性树脂及其他助剂协同作用，得到的中涂漆无VOC排放，安全环保，且贮存稳定性强，流平性好，干燥速度快、漆膜附着力强，耐水性、耐化学性能好，在满足静电喷涂要求的同时，保证复合涂层表观质量，提高面漆的上漆率、饱满度和光泽度，丰满度高，无漏涂，无缩孔、无暗泡等现象产生，装饰性好，可以广泛应用于头盔等的塑胶壳体静电喷涂工艺。

本发明的技术方案是：

一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，包括如下组分及其重量份数：

复合水性树脂30～50份，中涂漆浆40～60份，润湿剂0.1～1份，碱溶胀增稠剂1～3份，胺中和剂0.1～1份；

所述中涂漆浆包括如下组分及其重量份数：

纯水30～60份，填料25～35份，分散剂5～15份，导电炭黑3～10份，二氧化硅消光粉2～5份，水溶性的醇醚类助溶剂2～10份，消泡剂0.2～1份，胺中和剂0.1～1份，润湿剂0.1～1份。

进一步地，所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，由如下组分及其重量份数组成：

复合水性树脂40份，中涂漆浆50份，润湿剂0.8份，碱溶胀增稠剂2份，胺中和剂0.6份；

所述中涂漆浆由如下组分及其重量份数组成：

纯水50份，填料32份，分散剂12份，导电炭黑8份，二氧化硅消光粉4份，水溶性的醇醚类助溶剂7份，消泡剂1.5份，胺中和剂0.8份，润湿剂0.6份。

进一步地，所述复合水性树脂为脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂、环氧树脂分散体的组合；所述脂肪族聚氨酯分散体为万华4211；所述改性聚氨酯分散体树脂为万华4221；所述环氧树脂分散体为迪爱生Epiclon H-502-42W。

更进一步地，所述复合水性树脂由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂、环氧树脂分散体按重量比3～5:1.6:1组成。

进一步地，所述导电炭黑为卡博特VXC72R、德固赛XE2-B和哥伦比亚7067Ultra。

进一步地，所述润湿剂为短链有机改性硅氧烷，选自AFCONA3585或TEGO4200。

进一步地，所述碱溶胀增稠剂为BASF HV30。

进一步地，所述胺中和剂为醇胺类有机物，选自海明斯德谦的MA-95或DMAE。

进一步地，所述填料为800～1250目的精细滑石粉或1250目的超细硫酸钡。

进一步地，所述水溶性的醇醚类助溶剂为二丙二醇单丁醚(DPNB)、二丙二醇甲醚(DPM)、乙二醇单丁醚中的两种或三种。

进一步地，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，选自BYK190或BASF 4400；

进一步地，所述消泡剂为非硅类有机聚合物含气相二氧化硅的聚硅氧-聚醚共聚物乳液，选自TEGO810。

进一步地，所述二氧化硅消光粉为德固赛OK607或格雷斯CP4-8991。

另外，本发明还提供了一种所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、中涂漆浆的制备：

按配方的量往容器依次加入纯水和润湿剂、分散剂、消泡剂，用搅拌机在200～400r/min的转速下混合均匀，然后边搅拌边缓慢依次加入导电炭黑、填料、二氧化硅消光粉，搅拌均匀后提高转速至800～1000r/min进行高速搅拌20～30分钟，然后进行精细研磨至细度小于25um，研磨温度控制小于50℃；把研磨后的浆料出料后边搅拌边加入水溶性的醇醚类助溶剂，并用胺中和剂调整pH值至8.0～9.0，得到中涂漆浆；

步骤S2、中涂漆的制备：

按配方的量加入复合水性树脂和步骤S2所得的中涂漆浆，在400～600r/min的转速下搅拌均匀后，依次缓慢加入润湿剂及碱溶胀增稠剂，添加增稠剂时适当提高转速以利于分散均匀，也可以视实际情况用滴加方法添加增稠剂，调整漆料的粘度至30～38秒/涂-4杯，25℃；最后用胺中和剂调节pH值至7.0～9.0，继续搅拌10～20min后得到性能稳定的静电喷涂用水性中涂漆。

本发明提供了一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法，通过由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂、环氧树脂分散体按照特定比例组成的复合水性树脂，脂肪族聚氨酯分散体为涂层提供较快的干燥速度和打磨性，改性聚氨酯分散体能够为漆膜提供合适的漆膜润湿性和柔韧性，避免漆膜在冬天等低温干燥环境下开裂的隐患，环氧树脂分散体为涂层提供极佳的底材附着力和良好的防腐性能，三者协同作用，有效提高了漆膜的性能；同时添加中涂漆浆、润湿剂、碱溶胀增稠剂、胺中和剂进行复配，并且合理调控各组分之间的比例，有效的发挥了各组分之间的协同作用，按本发明的制备方法制得的中涂漆为水性化技术产品，无VOC排放，安全环保；同时，在使用效果上，既能牢固的附着在底漆表面，有着良好的结合力和附着力，又能容易与其上面的面漆涂层相结合，填平性能优异，起着重要的承上启下的作用，以消除被涂物表面的洞眼和纹路等，从而制成平整的表面，重要的是使干燥后的中涂漆膜具有良好的导电性，使得后续涂层同是静电喷涂的工艺中，涂饰面漆后得到平整，丰满的表面，提高整个漆膜的丰满度。

同时，为了充分发挥颜填料对色彩、耐久性以及贮存稳定性等方面的影响，必须很好地将这些物质分散到涂料的体系中去。本发明中添加的中涂漆浆是以水为介质颜料浓缩浆，它通过添加的填料、分散剂、水溶性的醇醚类助溶剂、消泡剂、胺中和剂和润湿剂等助剂，使得添加的颜填料能够润湿分散，达到优化填料应用性能、稳定体系的效果。通过使用导电炭黑作颜料，与分散剂、润湿剂和水溶性的醇醚类助溶剂在高转速下搅拌研磨，首先将颜填料能被介质很好地润湿，添加的分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，能够吸附在颜料表面产生电荷斥力和空间位阻作用，而添加润湿剂为短链有机改性硅氧烷，能够有效降低体系的表面张力，减少完成分散过程所需的时间，防止颜料产生再度絮凝，沉降等现象，使分散体保持稳定状态。更进一步地，本申请发明人发现，本发明制得的中涂漆浆与其他组分协同作用，可以有效降低干燥后漆膜的电阻，为后续静电喷涂面漆时提供良好的导电性，从而提高后续工艺中面漆的上漆率和丰满度。同时，本发明制得的中涂漆分散性和稳定性好，可超细雾化，静电旋杯持续喷涂2小时不堵枪，不需要清洗枪头，大大提高了后续工序的面漆喷涂的上漆效果以及生产效率。

与现有技术相比，本发明提供的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆具有以下优势：

(1)本发明提供的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，通过添加的中涂漆浆与复合水性树脂及其他助剂协同作用，得到的中涂漆为水性化技术产品，无VOC排放，安全环保，可以广泛应用于头盔等的塑胶壳体静电喷涂操作。

(2)本发明提供的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，贮存稳定，能满足静电涂装中较高的低粘抗流挂要求，流平性好，不流挂，干燥速度快、漆膜附着力强，耐水性、耐化学性能好。

(3)本发明提供的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，可以降低涂料电阻、实现漆膜具有导电性，提高后续面漆的静电喷涂的导电性能和漆膜的上漆效果，在满足静电喷涂要求的同时，保证涂层表观质量，提高上粉率和涂层均匀性，能使涂层达到更好的流平效果，丰满度高，无漏涂，无缩孔、无暗泡等现象产生，装饰性好。

具体实施方式

以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。

本发明所用试剂均为常用试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。

实施例1～3本发明一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法

如下表1所示，列举了本发明静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的3个实施例的重量配比表。

表1

实施例1中，所述复合水性树脂由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂和环氧树脂分散体按重量比3:1.6:1组成；所述脂肪族聚氨酯分散体为万华4211；所述改性聚氨酯分散体树脂为万华4221；所述环氧树脂分散体为迪爱生Epiclon H-502-42W；所述水溶性的醇醚类助溶剂由二丙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚和乙二醇单丁醚按重量比1:1:9组成。

实施例2中，所述复合水性树脂由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂和环氧树脂分散体按重量比4:1.6:1组成；所述脂肪族聚氨酯分散体为万华4211；所述改性聚氨酯分散体树脂为万华4221；所述环氧树脂分散体为迪爱生Epiclon H-502-42W；所述水溶性的醇醚类助溶剂由二丙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚和乙二醇单丁醚按重量比1:3:6组成。

实施例3中，所述复合水性树脂由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂和环氧树脂分散体按重量比5:1.6:1组成；所述脂肪族聚氨酯分散体为万华4211；所述改性聚氨酯分散体树脂为万华4221；所述环氧树脂分散体为迪爱生Epiclon H-502-42W；所述水溶性的醇醚类助溶剂由二丙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚和乙二醇单丁醚按重量比1:6:4组成。

所述的实施例1～3中静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、中涂漆浆的制备：

按配方的量往容器依次加入纯水和润湿剂、分散剂、消泡剂，用搅拌机在300r/min的转速下混合均匀，然后边搅拌边缓慢依次加入导电炭黑、填料、二氧化硅消光粉，搅拌均匀后提高转速至900r/min进行高速搅拌25分钟，然后进行精细研磨至细度小于25um，研磨温度控制小于50℃；把研磨后的浆料出料后边搅拌边加入水溶性的醇醚类助溶剂，并用胺中和剂调整pH值至8.0～9.0，得到中涂漆浆；

步骤S2、中涂漆的制备：

按配方的量加入复合水性树脂和步骤S2所得的中涂漆浆，在500r/min的转速下搅拌均匀后，依次缓慢加入润湿剂及碱溶胀增稠剂，调整漆料的粘度至35秒/涂-4杯，25℃；最后用胺中和剂调节pH值至7.0～9.0，继续搅拌20min后得到性能稳定的静电喷涂用水性中涂漆。

对比例1一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法

与实施例2的相比，对比例1的区别在于，所述复合水性树脂由改性聚氨酯分散体树脂和环氧树脂分散体按重量比1.6:1组成，其他参数和操作与实施例2相同。

对比例2一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法

与实施例2的相比，对比例2的区别在于，所述复合水性树脂由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂按重量比3:1.6组成，其他参数和操作与实施例2相同。

对比例3一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法

与实施例2的相比，对比例3的区别在于，所述复合水性树脂由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂和环氧树脂分散体按重量比1:1:1组成，其他参数和操作与实施例2相同。

对比例4一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法

与实施例2的相比，对比例4的区别在于，所述水溶性的醇醚类助溶剂为二丙二醇单丁醚，其他参数和操作与实施例2相同。

对比例5一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法

与实施例2的相比，对比例5的区别在于，所述水溶性的醇醚类助溶剂由二丙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚和乙二醇单丁醚按重量比1:1:1组成，其他参数和操作与实施例2相同。

对比例6一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆及其制备方法

与实施例2的相比，对比例6的区别在于，所述分散剂为BYK-23160，其他参数和操作与实施例2相同。

试验例一、性能检测

1、试验材料：本发明实施例1～3，对比例1～6制备的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆。

2、试验结果及检测方法如表2和表3所示。

表2本发明实施例1～3制备的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的性能检测数据及检测方法

表3本发明对比例1～6制备的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的性能检测数据(检测方法同表2)

由表2和表3可知，本发明实施1～3制得的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，干燥速度快，表干时间在10分钟之内，同时具有良好的贮存稳定性，无沉降，细度、粘度状态无明显变化，同时具有较强的的附着力，耐水性耐酸碱性能优异，以实施例2的综合性能最佳，为本发明的最佳实施例。

而对比例1～6得到的中涂漆中，各项性能有了不同程度的下降，本发明实施例的试验结果表明，本发明提供的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的性能更好，其制备工艺及各组份缺一不可，协同作用明显。

试验例二、喷涂效果性能检测

1、试验材料：本发明实施例1～3，对比例1～6制备的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆。

2、试验方法：采用静电旋杯喷涂系统对本发明实施例和对比例所提供的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆进行喷涂实验，直至出现堵枪结束实验，并记录连续喷涂的时间。

3、试验结果如表4所示。

表4连续喷涂的时间(h)

组别	连续喷涂时间(h)
		实施例1	2.1
实施例2	2.3
		实施例3	2.2
对比例1	1.3
		对比例2	1.1
对比例3	1.7
		对比例4	1.0
对比例5	1.4
		对比例6	1.2

由表4可知，本发明实施例1～3制得的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，在静电喷涂可以应用于用静电旋杯喷涂系统时，可持续喷涂2小时不堵枪，不需要清洗枪头，能够有效提高生产效率，满足静电喷涂要求。而由对比例1～6的数据可以看出，其静电喷涂的连续工作时间明显下降。

试验例三、干膜电阻测试

1、试验材料：本发明实施例1～3，对比例1～6制备的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆。

2、试验方法：实际生产中了便利，常使用数字万用表测量干膜的导电性。将万用表的两个探针与涂层接触而不穿透涂层，探针间距1cm，此时读出的电阻值为涂膜电阻，测量三次，求平均值。

3、试验结果如表5所示。

表5干膜电阻(kΩ)

组别	干膜电阻(kΩ)
		实施例1	85
实施例2	79
		实施例3	83
对比例1	230
		对比例2	174
对比例3	156
		对比例4	93
对比例5	99
		对比例6	122

由表5可知，本发明实施例1～3制得的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的干膜电阻小仅为70～80kΩ左右，有效提高了静电喷涂的导电性能，能够大大提高后续工序的面漆喷涂的上漆效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，其特征在于，包括如下组分及其重量份数：

复合水性树脂30~50份，中涂漆浆40~60份，润湿剂0.1~1份，碱溶胀增稠剂1~3份，胺中和剂0.1~1份；

所述中涂漆浆包括如下组分及其重量份数：

纯水30~60份，填料25~35份，分散剂5~15份，导电炭黑3~10份，二氧化硅消光粉2~5份，水溶性的醇醚类助溶剂2~10份，消泡剂0.2~1份，胺中和剂0.1~1份，润湿剂0.1~1份；

所述复合水性树脂由脂肪族聚氨酯分散体、改性聚氨酯分散体树脂、环氧树脂分散体按重量比3~5:1.6:1组成；

所述水溶性的醇醚类助溶剂选自二丙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚、乙二醇单丁醚中的两种或三种。

2.如权利要求1所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，其特征在于，由如下组分及其重量份数组成：

复合水性树脂40份，中涂漆浆50份，润湿剂0.8份，碱溶胀增稠剂2份，胺中和剂0.6份；

所述中涂漆浆由如下组分及其重量份数组成：

纯水50份，填料32份，分散剂12份，导电炭黑8份，二氧化硅消光粉4份，水溶性的醇醚类助溶剂7份，消泡剂1.5份，胺中和剂0.8份，润湿剂0.6份。

3.如权利要求1或2所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，其特征在于，所述润湿剂为AFCONA 3585或TEGO4200；所述碱溶胀增稠剂为BASF HV30；所述胺中和剂为醇胺类有机物。

4.如权利要求3所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，其特征在于，所述胺中和剂选自海明斯德谦的MA-95或DMAE。

5.如权利要求1或2所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，其特征在于，所述填料为800~1250目的精细滑石粉或1250目的超细硫酸钡。

6.如权利要求1或2所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，其特征在于，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液；所述消泡剂为非硅类有机聚合物、 含气相二氧化硅的聚硅氧-聚醚共聚物乳液。

7.如权利要求6所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆，其特征在于，所述分散剂为BYK190或BASF 4400；所述消泡剂为TEGO810。

8.一种如权利要求1~7任一项所述的静电喷涂用头盔水性单组分中涂漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、中涂漆浆的制备：

按配方的量往容器依次加入纯水和润湿剂、分散剂、消泡剂，用搅拌机在200~400 r/min的转速下混合均匀，然后边搅拌边缓慢依次加入导电炭黑、填料、二氧化硅消光粉，搅拌均匀后提高转速至800~1000 r/min进行高速搅拌20~30分钟，然后进行精细研磨至细度小于25μ m ，研磨温度控制小于50℃；把研磨后的浆料出料后边搅拌边加入水溶性的醇醚类助溶剂，并用胺中和剂调整pH值至8.0~9.0，得到中涂漆浆；

步骤S2、中涂漆的制备：

按配方的量加入复合水性树脂和步骤S2所得的中涂漆浆，在400~600 r/min的转速下搅拌均匀后，依次缓慢加入润湿剂及碱溶胀增稠剂，调整漆料的粘度至30-38秒/涂-4杯，25℃；最后用胺中和剂调节pH值至7.0~9.0，继续搅拌10~20min后得到性能稳定的静电喷涂用水性中涂漆。