CN114196289B - 一种喷涂用色漆及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种喷涂用色漆及其制备工艺，喷涂用色漆包括以下原料：环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂、分散剂、光引发剂、增稠剂、消泡剂、复合颜料、三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷、改性环氧丙烯酸酯和水；喷涂用色漆的制备工艺具体包括：步骤1，制备改性环氧丙烯酸酯；将三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷和改性环氧丙烯酸酯混合，加热至50‑55℃，搅拌均匀，得到混合液；步骤2，将环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂、分散剂、光引发剂、增稠剂、消泡剂、复合颜料、水和混合液混合，加热至45‑50℃，搅拌均匀，得到喷涂用色漆。本申请具有提升色漆的耐磨性能的效果。

Description

一种喷涂用色漆及其制备工艺
技术领域
本申请涉及色漆领域，尤其是涉及一种喷涂用色漆及其制备工艺。
背景技术
UV漆即紫外光固化油漆，也称光引发涂料，光固化涂料。是通过机器设备将色漆自动辊涂、淋涂、喷涂到家具板面上，在紫外光的照射下促使色漆中引发剂分解，产生自由基，引发树酯反应，瞬间固化成膜，是当前最环保的油漆。
现有的喷涂用UV漆具有干燥快，良好的耐候性和物理机械性能，广泛用于车辆，机械装置等需快速干燥的物件表面起到装饰保护作用；但是在喷涂有色漆的物件使用过程中经常出现由于色漆耐磨性较差，容易产生刮痕的问题，所述发明人认为对色漆耐磨性的改进研发还有很大的提升空间。
发明内容
为了提升色漆的耐磨性能，本申请提供一种喷涂用色漆。
第一方面，本申请提供的一种喷涂用色漆采用如下的技术方案：
一种喷涂用色漆，包括以下质量份的原料：
环氧树脂35-45份；
三聚氰胺甲醛树脂10-15份；
分散剂0.8-1.2份；
光引发剂3-7份；
增稠剂0.3-0.5份；
消泡剂0.2-0.5份；
复合颜料13-17份；
三乙醇胺5-7份；
聚二甲基硅氧烷8-12份；
改性环氧丙烯酸酯8-10份；
水10-20份；
所述改性环氧丙烯酸酯的制备方法具体包括以下步骤：
S1，将10质量份的氢氧化钠溶液加热至80-85℃，搅拌状态下缓慢加入1.5质量份的甲基硅酸，混合均匀后在搅拌状态下继续加入6-8质量份的硅藻土，搅拌均匀后再加入1-2质量份纳米羟基磷灰石，搅拌均匀后烘干、粉碎研磨，得到超细改性粉末；
S2，将25-30质量份的环氧丙烯酸酯、3-6质量份的木质素磺酸钠和超细改性粉末混合，加热至55-60℃，搅拌均匀，得到改性环氧丙烯酸酯。
优选的，包括以下质量份的原料：
环氧树脂37-43份；
三聚氰胺甲醛树脂12-13份；
分散剂0.9-1.1份；
光引发剂4-6份；
增稠剂0.35-0.45份；
消泡剂0.3-0.4份；
复合颜料15-17份；
三乙醇胺6-7份；
聚二甲基硅氧烷9-11份；
改性环氧丙烯酸酯8.5-9.5份；
水13-17份。
通过采用上述技术方案，先将环氧丙烯酸酯进行改性，改性过程中在环氧丙烯酸酯中混合了由硅藻土和纳米羟基磷灰石制得的超细改性粉末，使得改性后的环氧丙烯酸酯具有了一定的抗压强度和吸附性能，改性后的环氧丙烯酸酯同三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷在色漆混合搅拌的过程中迁移到色漆表面，三者在色漆表面发生协同作用形成了具有良好润滑性和阻隔性的防护膜，防护膜与色漆中的树脂结合，附着在色漆的表面上，增强了色漆的耐磨性能和耐水性能。
优选的，所述原料还包括以下质量份的组分：纳米云母粉4-6份。
通过采用上述技术方案，在原料中加入纳米云母粉一方面随纳米云母粉填充在色漆组分之间的空隙中，有助于增强色漆的内部致密性和抗压强度，另一方面纳米云母粉的特殊层结构有助于增强色漆表面防护层的润滑和阻隔性能，进而增强色漆的耐磨性。
优选的，所述分散剂为正丁醇、丁基乙二醇和乙酰胺在45-50℃下混合制得，三者的质量份分别为：正丁醇0.5-0.7份、丁基乙二醇0.2-0.4份、乙酰胺0.1-0.12份。
通过采用上述技术方案，正丁醇、丁基乙二醇和乙酰胺三者在色漆中共同作用，生成具有渗透作用的络合物，该络合物可以与其周围的组分结合，从而改善色漆体系中各组分之间的相容性和分散性，使得干燥固化后的色漆结构性能较好。
优选的，所述光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮和/或3-甲基-4,苯基二苯甲酮。
通过采用上述技术方案，2-异丙基硫杂蒽酮和3-甲基-4,苯基二苯甲酮作为自由基聚合光引发剂，具有固化速度快的优点，有助于提升色漆固化的效率和质量。
优选的，所述增稠剂为羧甲基纤维素和/或丙二醇藻蛋白酸酯。
通过采用上述技术方案，羧甲基纤维素和丙二醇藻蛋白酸酯加入色漆中具有良好的增稠效果，有助于提升色漆各组分之间的粘结力和色漆的附着力。
优选的，所述消泡剂为聚醚型消泡剂。
通过采用上述技术方案，聚醚型消泡剂属非离子表面活性剂，具有优异的消泡、抑泡功能，加入本申请的色料中容易降低本申请色料中各组分之间的表面活性，提升本申请中各组分之间的相容性，进而降低色料体系的起泡率。
第二方面，本申请提供一种喷涂用色漆的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种喷涂用色漆的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1，将三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷和改性环氧丙烯酸酯混合，加热至50-55℃，搅拌均匀，得到混合液；
步骤2，将环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂、分散剂、光引发剂、增稠剂、消泡剂、复合颜料、水和混合液混合，加热至45-50℃，搅拌均匀，得到喷涂用色漆。
通过采用上述技术方案，先制得三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷和改性环氧丙烯酸酯的混合液，有助于三者之间充分的混合，进而使得三者混合后的混合液在色漆搅拌迁移过程中更加均匀分散，在色漆表面的结合性能更好，提升防护层的耐磨性能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请中将环氧丙烯酸酯进行改性，使得改性后的环氧丙烯酸酯具有了一定的抗压强度和吸附性能，然后将改性后的环氧丙烯酸酯同三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷混合加入色漆中，三者在色漆混合搅拌的过程中迁移到色漆表面，于色漆表面发生协同作用形成了具有良好润滑性和阻隔性的防护膜，防护膜与色漆中的树脂结合，附着在色漆的表面上，增强了色漆的耐磨性能和耐水性能；
2.本申请中采用由正丁醇、丁基乙二醇和乙酰胺三者混合制得的分散剂，该分散剂能改善色漆体系中各组分之间的相容性和分散性，使得干燥固化后的色漆结构性能较好；
3.本申请在原料中加入纳米云母粉，纳米云母粉可填充在色漆组分之间的空隙中，有助于增强色漆的内部致密性和抗压强度；纳米云母粉的特殊层结构还有助于增强色漆表面防护层的润滑和阻隔性能，进而增强色漆的耐磨性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下制备例、实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。
表1
Figure BDA0003437255290000041
制备例
制备例1
本制备例的分散剂选用聚乙烯蜡乳液。
制备例2
本制备例公开一种分散剂的制备方法，具体包括：将0.5kg正丁醇、0.2kg丁基乙二醇、0.1kg乙酰胺加入搅拌锅中混合，加热至45℃，在转速100r/min下搅拌5min，得到分散剂。
制备例3
本制备例与制备例2的不同之处在于分散剂的各组分含量不同、加热温度不同，具体为：将0.7kg正丁醇、0.4kg丁基乙二醇、0.12kg乙酰胺加入搅拌锅中混合，加热至50℃，在转速100r/min下搅拌5min，得到分散剂。
制备例4
本制备例与制备例2的不同之处在于将分散剂中的丁基乙二醇替换为等量的正丁醇。
制备例5
本制备例与制备例2的不同之处在于将分散剂中的乙酰胺替换为等量的聚丙烯酰胺。
实施例
实施例1
本实施例公开一种喷涂用色漆，其原料包括：环氧树脂35kg、三聚氰胺甲醛树脂10kg、分散剂0.8kg、光引发剂3kg、增稠剂0.3kg、消泡剂0.2kg、复合颜料13kg、三乙醇胺5kg、聚二甲基硅氧烷8kg、改性环氧丙烯酸酯8kg、水10kg。本实施例中分散剂选用制备例1制得的分散剂；光引发剂选用2-异丙基硫杂蒽酮；增稠剂选用羧甲基纤维素；消泡剂选用GPES聚醚型消泡剂；复合颜料由红色、黄色、黑色和桃红色色精按照100:0.1:1.5:0.25:0.03混合制得。
本实施例还公开一种上述喷涂用色漆的制备工艺，具体包括以下步骤：
步骤1，
步骤1-1，制备改性环氧丙烯酸酯；
S1，将10kg、浓度为22wt％的氢氧化钠溶液加热至80℃，以5r/min的速度均匀搅拌，搅拌状态下缓慢加入1.5kg的甲基硅酸，搅拌2min后在搅拌状态下继续加入6kg的325目硅藻土，搅拌5min后再加入1kg的纳米羟基磷灰石，以40r/min的速度搅拌10min后烘干、粉碎研磨，得到粒径为0.3-0.5mm的超细改性粉末；
S2，将25kg的环氧丙烯酸酯、3kg的木质素磺酸钠和超细改性粉末混合，加热至55℃，在50r/min的速度下搅拌15min，得到改性环氧丙烯酸酯；
步骤1-2，将5kg的三乙醇胺、8kg的聚二甲基硅氧烷和8kg的改性环氧丙烯酸酯混合加入搅拌机中，加热至50℃，在70r/min的速度下搅拌5min，得到混合液；
步骤2，将35kg的环氧树脂、10kg的三聚氰胺甲醛树脂、0.8kg的聚乙烯蜡乳液、3kg的2-异丙基硫杂蒽酮、0.3kg的羧甲基纤维素、0.2kg的GPES聚醚型消泡剂、13kg的复合颜料、10kg的水和混合液混合，加热至45℃，在50r/min的速度下搅拌30min，得到喷涂用色漆。
实施例2-5
一种喷涂用色漆的制备工艺，与实施例1的不同之处在于：改性过程中各组分的含量，选用的添加剂和工艺参数不同。
实施例1-5的各原料组分用量和工艺参数(单位：kg)详见表2。
表2
类目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
325目硅藻土 6 8 8 6 7
纳米羟基磷灰石 1 2 2 1 1.5
环氧丙烯酸酯 25 30 26 28 27
木质素磺酸钠 3 6 4 5 4.5
环氧树脂 35 45 37 43 40
三聚氰胺甲醛树脂 10 15 12 13 12.5
聚乙烯蜡乳液 0.8 1.2 0.9 1.1 1.0
2-异丙基硫杂蒽酮 3 / 6 / 2.5
3-甲基-4,苯基二苯甲酮 / 7 / 4 2.5
羧甲基纤维素 0.3 / 0.35 / 0.2
丙二醇藻蛋白酸酯 / 0.5 / 0.45 0.2
GPES型聚醚消泡剂 0.2 / / 0.2 0.1
GP型聚醚消泡剂 / 0.5 0.1 0.2 0.2
GPE型聚醚消泡剂 / / 0.2 / 0.2
复合颜料 13 17 17 15 16
三乙醇胺 5 7 6 7 6.5
聚二甲基硅氧烷 8 12 9 11 10
改性环氧丙烯酸酯 8 10 8.5 9.5 9
水 10 20 13 17 15
S1中温度(℃) 80 85 80 85 83
S2中温度(℃) 55 60 60 55 57
步骤1中温度(℃) 50 55 50 55 52
步骤2中温度(℃) 45 50 50 45 47
实施例6-7
一种喷涂用色漆的制备工艺，与实施例5的不同之处在于：步骤2中还分别加入有4kg、6kg的纳米云母粉。
实施例8-11
一种喷涂用色漆的制备工艺，与实施例6的不同之处在于：步骤2中分别选用制备例2-5制得的分散剂。
对比例
对比例1
一种喷涂用色漆的制备工艺，与实施例5的不同之处在于，将三乙醇胺替换为等量的甲胺水溶液。
对比例2
一种喷涂用色漆的制备工艺，与实施例5的不同之处在于，将聚二甲基硅氧烷替换为等量的聚甲基苯基硅氧烷。
对比例3
一种喷涂用色漆的制备工艺，与实施例5的不同之处在于，将改性环氧丙烯酸酯替换为等量的环氧丙烯酸酯。
对比例4
一种喷涂用色漆的制备工艺，与实施例5的不同之处在于，将三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷和改性环氧丙烯酸酯均替换为等量的脲醛树脂。
性能检测试验
按照国家标准GB/T9278《涂料试样状态调节和试样的温湿度》的规定：试样标线涂料的试样环境条件为(23±2)℃，相对湿度50％±5％，试样涂料应无结块、结皮现象，易于搅匀。将本申请实施例1-11和对比例1-4在上述试样标准环境下分别进行耐磨性、耐冲击性、耐水性以及附着力性能检测，各性能检测试验依据的方法如下：
GB/T1768《漆膜耐磨性测定法》；
GB/T1732-1993《漆膜耐冲击测定法》；
GB/T5209-1985《色漆和清漆耐水性的测定法》；
GB/T1720《漆膜附着力测定法》。
实施例1-11和对比例1-4各项性能检测试验的具体检测数据详见表3。
表3
Figure BDA0003437255290000071
Figure BDA0003437255290000081
根据表3中实施例1-5的性能检测数据可得，实施例1-5制得的色漆在耐磨性试验检测中摩擦损耗均小于80mg且明显优于标准值，耐冲击性和耐水性也都达到了性能指标的标准值，实施例1-5制得的色漆的附着力等级在3级，以上数据均反映了实施例1-5在配方组分配比范围内对各组分进行调配，并选取适合的助剂下制得的色漆耐磨性能优异、耐冲击性和耐水性能较好、附着力较为优秀。
发明人分析，本申请中对环氧丙烯酸酯进行了改性，改性过程中在环氧丙烯酸酯中混合了由硅藻土和纳米羟基磷灰石制得的超细改性粉末，超细改性粉末具有较好的表面活性和强度，使得改性后的环氧丙烯酸酯具有了一定的抗压强度和吸附性能，改性后的环氧丙烯酸酯同三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷在色漆混合搅拌的过程中迁移到色漆表面，三者在色漆表面发生协同作用形成了一层防护膜，防护膜中存在有均匀致密的超细改性粉末填充质，使得防护膜具有良好的润滑性和阻隔性，防护膜内层的活性组分与色漆中的树脂结合，使得防护膜可以稳定附着在色漆的表面，随色漆干燥固化后成为具有一定抗压强度的光滑防护层，防护层良好的润滑性有助于减少色漆受到的外部磨损，且其优秀的阻隔性能使得外部水分子等难以渗入色漆内部，提升色漆的耐水性能。
根据表3中对比例1-4与实施例5的性能检测数据可得，对比例1中将三乙醇胺替换为等量的甲胺水溶液，对比例1相较于实施例5缺少了三乙醇胺，对比例1制得的色漆相较于实施例5制得的色漆的摩擦损耗增大、且在水中浸24h后出现了起泡的现象，说明对比例1制得的色漆的耐磨性能和耐水性能较差，说明对比例1中甲胺水溶液、聚二甲基硅氧烷和改性环氧丙烯酸酯三者之间不能起到实施例5中的协同作用，进而达不到实施例5中色漆的耐磨性能和耐水性能。对比例2中将聚二甲基硅氧烷替换为等量的聚甲基苯基硅氧烷，对比例2相较于实施例5缺少了聚二甲基硅氧烷，对比例2制得的色漆的摩擦损耗增大、附着力等级降低，且在水中浸24h后出现了龟裂、剥落的现象，说明对比例2制得的色漆的耐磨性、耐水性以及粘结强度都下降了，对比例2中聚甲基苯基硅氧烷、三乙醇胺和改性环氧丙烯酸酯三者之间不能起到实施例5中的协同作用，进而达不到实施例5中色漆的耐磨性能和耐水性能。对比例3中将改性环氧丙烯酸酯替换为等量的环氧丙烯酸酯，对比例3相较于实施例5缺少了对环氧丙烯酸酯的改性处理，使得对比例3制得色漆的各项性能均达不到实施例5制得色漆的性能；对比例4则是将改性环氧丙烯酸酯同三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷三者全部替换为等量的脲醛树脂，对比例4制得的色漆的各项性能均出现明显的下降。
对比例1-4中分别将上述三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷、改性环氧丙烯酸酯三者逐一替换和全部替换，通过对比例1-4与实施例5的性能检测数据的比较分析可知，上述三者之间产生了某种协同作用，进而将使得色漆的耐磨性、耐水性以及附着力都有了明显的提升。
根据表3中实施例6、7与实施例5的性能检测数据可得，实施例6、7在实施例5的基础上加入了纳米云母粉，实施例6、7制得的色漆的摩擦损耗降低、耐冲击强度增强，说明实施例6、7制得色漆的耐磨性和耐冲击性得到了提升，但是实施例6、7制得色漆的附着力降低，色漆的粘结强度下降；发明人分析，在原料中加入纳米云母粉，纳米云母粉可以填充在色漆各组分之间的空隙中，为体系起到补强的作用，有助于增强色漆的内部致密性和抗冲击强度，同时，纳米云母粉进入防护层中，其特殊的片层结构使得纳米云母粉在防护层中、色漆内形成基本平行的取向排列，水和其它腐蚀性物质对色漆的渗透受到强烈阻隔，从而有助于增强色漆表面防护层的润滑和阻隔性能，进而增强色漆的耐磨性。但是纳米云母粉具有良好的分散性和平面排列性能也影响了纳米云母粉与色漆中其他各物质之间的粘结性能，进而使得色漆粘结性降低，色漆的附着力下降。
实施例8、9在实施例6的基础上采用由正丁醇、丁基乙二醇和乙酰胺在45-50℃下混合制得的分散剂加入到色漆中，实施例8、9制得的色漆的摩擦损耗明显降低、耐冲击强度明显增强，且附着力等级上升，说明实施例8、9制得色漆的耐磨性、耐冲击性均得到明显提升，且克服了纳米云母粉加入带来的附着力降低的问题；发明人分析，正丁醇、丁基乙二醇和乙酰胺三者混合加入到色漆中，在色漆进行搅拌的过程中三者之间产生协同作用形成了一种渗透性较强的络合物，该络合物可以与其周围的组分结合，从而改善色漆体系中各组分之间的相容性和分散性，各组分之间的结合性提升，进而促进色漆整体性能的提升；该络合物与纳米云母粉相互粘结，在纳米云母粉与其他组分之间起到“胶水”粘结的作用，进而提升纳米云母粉与色漆汇总各组分之间的粘结性，弥补纳米云母粉粘结性不足的缺陷。
实施例10、11中分别将丁基乙二醇替换为等量的正丁醇、将乙酰胺替换为等量的聚丙烯酰胺，实施例10、11制得的色漆在摩擦损耗增大、耐冲击性强度降低以及附着力等级降低，实施例10、11制得的色漆的耐磨性、耐冲击性和粘接强度均达不到实施例6的标准，说明了实施例10、11中替换后的物质之间无法发生协同作用，进而无法达到实施例6中对色漆性能增益的效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种喷涂用色漆，其特征在于：包括以下质量份的原料：
环氧树脂35-45份；
三聚氰胺甲醛树脂10-15份；
分散剂0.8-1.2份；
光引发剂3-7份；
增稠剂0.3-0.5份；
消泡剂0.2-0.5份；
复合颜料13-17份；
三乙醇胺5-7份；
聚二甲基硅氧烷8-12份；
改性环氧丙烯酸酯8-10份；
水10-20份；
纳米云母粉4-6份；
所述分散剂为正丁醇、丁基乙二醇和乙酰胺在45-50℃下混合制得，三者的质量份分别为：正丁醇0.5-0.7份、丁基乙二醇0.2-0.4份、乙酰胺0.1-0.12份；
所述改性环氧丙烯酸酯的制备方法具体包括以下步骤：
S1，将10质量份的氢氧化钠溶液加热至80-85℃，搅拌状态下缓慢加入1.5质量份的甲基硅酸，混合均匀后在搅拌状态下继续加入6-8质量份的硅藻土，搅拌均匀后再加入1-2质量份纳米羟基磷灰石，搅拌均匀后烘干、粉碎研磨，得到超细改性粉末；
S2，将25-30质量份的环氧丙烯酸酯、3-6质量份的木质素磺酸钠和超细改性粉末混合，加热至55-60℃，搅拌均匀，得到改性环氧丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种喷涂用色漆，其特征在于：还包括以下质量份的原料：
环氧树脂37-43份；
三聚氰胺甲醛树脂12-13份；
分散剂0.9-1.1份；
光引发剂4-6份；
增稠剂0.35-0.45份；
消泡剂0.3-0.4份；
复合颜料15-17份；
三乙醇胺6-7份；
聚二甲基硅氧烷9-11份；
改性环氧丙烯酸酯8.5-9.5份；
水13-17份。
3.根据权利要求1或2所述的一种喷涂用色漆，其特征在于：所述光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮和/或3-甲基-4,苯基二苯甲酮。
4.根据权利要求1或2所述的一种喷涂用色漆，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素和/或丙二醇藻蛋白酸酯。
5.根据权利要求1或2所述的一种喷涂用色漆，其特征在于：所述消泡剂为聚醚型消泡剂。
6.一种如权利要求1-5任一所述的喷涂用色漆的制备工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1，将三乙醇胺、聚二甲基硅氧烷和改性环氧丙烯酸酯混合，加热至50-55℃，搅拌均匀，得到混合液；
步骤2，将环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂、分散剂、光引发剂、增稠剂、消泡剂、复合颜料、水和混合液混合，加热至45-50℃，搅拌均匀，得到喷涂用色漆。
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