CN114656849A - 用于金属表面的零量化voc水性涂料、制备方法及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于金属表面的零量化VOC水性涂料、制备方法及应用方法，其中所述零量化VOC水性涂层的制备材料至少包括水性分散体树脂、固化剂、助剂以及去离子水。本方案中采用水性分散体树脂，不额外添加助溶剂，保留了水性树脂快干、低粘度以及高固化速度的特性，同时运用红外固化烘烤方式制成环保涂层，涂层光泽比普通加热烘烤方式光泽度增加20%，涂层附着力、抗冲击性能、耐水煮性能及耐腐蚀性能均有明显提升，实现了真正的零VOC排放，提升产品的环保性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属包装水性涂料领域，尤其涉及用于金属表面的零量化VOC水性涂料、制备方法及应用方法。
背景技术
近年来，水性涂料、涂层产品由于其具有低的VOC排放与使用安全性在国内得到了迅猛的发展。目前水性涂料技术产品主要有以下几种；1水溶性树脂涂料，该涂料使用水溶性树脂，通过在树脂中引入亲水性基团，或通过加入氨水，有机胺成盐增加树脂在水中的溶解性，特点是漆膜外观较好，但由于分子小，和亲水基团过高，导致涂层耐水性差，耐溶剂性差，所以水溶性树脂在水性涂料中应用受到限制，在工业应用领域基本上没有水溶性树脂的市场；2水性分散体树脂，主要是通过乳液聚合得到其分散粒径在0.01-100um聚合乳液，这些树脂在水溶液中一般呈现透明或半透明乳白色。水分散型树脂的涂层固化后较紧密，光泽良好，耐水耐溶剂均较好。3乳液型树脂，这类树脂通过大量乳化剂对树脂进行乳化，产品耐水性差。
水性树脂制成的水性漆在形成水性漆膜的过程较为复杂，目前普遍认为要经历以下几个过程(一)水性涂料施工后，水分不断挥发，水性树脂颗粒逐渐靠近，但仍可以自由移动；(二)随着水分进一步挥发，水性树脂颗粒表面吸附的保护层破坏，水性树脂颗粒相互接触，其间隙愈来愈小，漆膜体积收缩当水分挥发将尽时，其推动力也将消失，至毛细管经大小时，由于毛细管效能作用，其毛细管压力高于聚合物微粒的抗变形力，颗粒稳定性破坏并变形，最后凝集、融合成连续的涂膜；(三)随着时间的推移,残留在水中的助剂逐渐向涂膜扩散,并使聚合物分子长链段相互渗透、扩散，缠绕形成具有良好性能的均匀涂膜，随着成膜助剂从漆膜中逐渐挥发，只有成膜温度T高于水性树脂玻璃化温度Tg，才能形成理想的性能优异的涂膜。
水性乳液或水性分散体树脂通常具有高于室温的玻璃化温度Tg，聚合物的Tg对聚合物乳液的最低成膜温度(MFFT聚合乳液形成连续透明膜的最低温度)起着决定作用，而连续乳胶膜的形成与聚合物的MFFT密切相关。当乳液在高于聚合物MFFT的温度下成膜时，乳胶粒变形、融合和相互扩散能够正常发生，形成连续、透明的乳胶涂膜；当乳液在低于聚合物MFFT的温度下成膜时，乳胶粒子不发生变形和融合，形成的涂膜易脆且不连续，甚至发脆成粉末。为了使得乳液粒子或分散体树脂能更好的融合成为均匀的漆膜，必须使用成膜助剂降低水性树脂的最低成膜温度MFFT；成膜助剂是分子量数百的溶解力极强的高沸点有机溶剂，多为醇类、醇酯类、醇醚类化合物，实际上成膜助剂是聚合物的一种溶剂，在涂膜干燥过程中，水分挥发后余下的成膜助剂使聚合物微滴溶解并融合成连续的膜，成膜助剂除有溶解作用外，还会对聚合物起短暂的增塑作用，加入成膜助剂后能降低乳液的MFFT，降低的幅度随成膜助剂用量的增大而增大；成膜助剂加入能促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性，可在广泛的施工温度范围内成膜。
但是在实际应用中，上述的现有水性涂层涂料产品在加工和使用过程均无法避免使用助溶剂，无法实现零VOC排放，业内俗称为假水性，难以实现真正的环保，主要原因为现有水性成膜树脂在成膜过程中必须使用助溶剂来降低树脂玻璃化温度Tg，来实现流平成膜，如果不加助溶剂涂层将是不连续的乳液颗粒堆积体，涂层附着力差，表面平整度不好，所以现有水性涂料技术产品至少含5％以上的助溶剂，来降低水性树脂的最低成膜温度，融合水性树脂微粒，流平成膜。
另外的，市面上许多环保型水性涂料在保证环保减排的同时往往难以兼顾较好的耐高温和抗水性能，但是金属食品包装尤其是易拉罐包装通常具有较高的消毒需求，因此，在食品装罐前通常需要进行高温水煮消毒，因此，金属食品包装表面的涂层还需考虑涂料的耐高温水煮性和机械加工性能等特殊的应用要求，防止涂层在高温消毒过程中被破环或因抗水汽性能达不到要求而导致产品基材部分锈蚀，减短产品使用寿命，进一步地，为更好地适应不同领域和环境的要求，涂料还应具备耐化学腐蚀性、高附着力、耐摩擦性、高光泽度等要求。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提供了一种用于金属表面的零量化VOC水性涂料、制备方法及应用方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：制备材料，以重量份数计，所述材料至少包括按重量份数计的如下组分：
其中，所述水性分散体树脂的D50粒径范围为1-80nm、多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.2，水性树脂分散体主链为线性结构，D50粒径分布在40-65nm，多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.05，水性树脂呈现单分散体特征，树脂玻璃化温度Tg＜41℃，最低成膜温度MFFT＜(Tg-3℃)；
所述去离子水的电导率≤5μs/cm；
S2：将上述水性分散体树脂和助剂放入分散机进行分散，分散时间＞20分钟，限速度＞10m/s，分散时温度≤40℃，得到第一混合物；
S3：将步骤S2中的第一混合物放入砂磨机进行研磨分散，研磨后过滤，所述第一混合物的平均粒径≤10微米；
S4：将步骤S1中比例的固化剂加入到经过步骤S3砂后的第一混合物内，经过过滤分装后制成用于金属表面的零量化VOC水性涂料。
优选的，所述材料还包括按重量份数计为0份-80份的填料和/或颜料，所述填料和/或颜料为碳酸钙、铝粉、氧化铝、钛白粉、陶瓷粉、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锌、氧化铁、酞菁蓝、科莱恩D3G红、三聚磷酸铝、硼酸锌、锌铬黄、磷钼酸锌、磷钼酸钙、石墨烯、导电石墨、导电银粉、铜粉、二氧化硅、磷酸三己酯、磷酸氢二铵、聚磷酸铵、磷酸二氢铵中的一种或多种。
优选的，所述水性分散体树脂为水性丙烯酸共聚酯、水性聚氨酯分散体、水性环氧树脂、水性丙烯酸改性聚氨酯、水性丙烯酸改性环氧树脂、水性环氧改性聚氨酯、水性环氧改性丙烯酸酯其中的一种或多种。
优选的，固化剂包含封闭型水性异氰酸酯、亲水改性脂肪族多异氰酸酯、甲醚化三聚氰氨树脂、高亚胺基甲醚化三聚氰胺树脂、无甲醛三官能化三聚氰氨树脂、甲醚化三聚氰胺树脂、苯代三聚氰氨树脂、甘脲树脂、混合醚化甘脲树脂、四甲氧基甲基甘脲、N,N,N,N-四(2-羟丙基)己二酰胺、N,N,N,N-四(2-羟乙基)己二酰胺、双氰胺、十二碳二酸、葵二酸二酰肼、2-甲基咪唑、酚醛树脂、水溶性酚醛树脂、聚碳化二亚胺、碳化二亚胺、氮丙啶、异氰酸酯、氮丙啶封端改性异氰酸酯、异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛、改性异氰酸酯中的一种或多种。
优选的，所述助剂包含湿润剂、流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、防霉变剂和防闪锈剂中的至少一种。
优选的，所述湿润剂为聚醚改性有机硅，包括迈图Coatosil 1211、迈图Coatosil2812、贝斯顿BESTONWET511、贝斯顿BESTONWET515中的一种或多种。
优选的，所述流平剂包括贝斯顿BESTONFLOW330、法国先创
PW 336、毕克化学BYK-349、毕克化学BYK330、毕克化学BYK3480中的一种或多种。
优选的，所述消泡剂包括毕克化学BYK-011、毕克化学BYK-018、毕克化学BYK-1711中的一种或多种。
优选的，所述分散剂为毕克化学DISPERBYK-190和/或毕克化学DISPERBYK-2010。
优选的，所述增稠剂包括法国高泰COAPUR830W、法国高泰COAPUR2025、法国高泰RheotechTM 3800中的一种或多种。
优选的，所述防霉变剂包括对羟基苯甲酸酯、柠檬酸、纳米银、1,2-苯并异噻唑啉酮、卡松中的一种或多种。
优选的，所述防闪锈剂包括美国瑞宝Raybo 60、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、棕榈蜡、聚四氟乙烯蜡中的一种或多种。
用于金属表面的零量化VOC水性涂料，根据如上所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法制备而成。
用于金属表面的零量化VOC水性涂料的应用方法，包括如上所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料，将所述用于金属表面的零量化VOC水性涂料涂覆在产品表面，应用红外线辐射进行固化，红外线波长为0.72微米-1000微米，辐照样品温度为40℃-260℃，进行至少一次辐照固化。
本发明技术方案的有益效果主要体现在：
1、本方案的用于金属表面的零量化VOC水性涂料中，采用D50粒径范围为1-80nm、多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.2的水性分散体树脂，不额外添加助溶剂，保留了水性树脂快干、低粘度以及高固化速度的特性，实现了真正的零VOC排放，提升产品的环保性能。
2、本方案运用红外固化烘烤方式使得零量化VOC涂层材料产品具有更加优异的涂层性能。涂层光泽比普通加热烘烤方式光泽度增加20％，涂层耐水煮性能，附着力、抗冲击性能及耐腐蚀等性能均有明显提升，解决了水性涂层涂料在不添加助溶剂的情况下涂层无法成膜、出现涂层附着力差，表面平整度不好的问题。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特点能够更加清楚、详细地展示，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。该实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
同时声明，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明揭示了，如图1、图3所示，用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：制备材料，以重量份数计，所述材料包括按重量份数计的如下组分：
其中，所述水性分散体树脂的D50粒径范围为1-80nm、多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.2，水性树脂分散体主链为线性结构，D50粒径分布在40-65nm，多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.05，水性树脂呈现单分散体特征，树脂玻璃化温度Tg＜41℃，最低成膜温度MFFT＜(Tg-3℃)，具体地，所述水性分散体树脂为水性丙烯酸共聚酯、水性聚氨酯分散体、水性环氧树脂、水性丙烯酸改性聚氨酯、水性丙烯酸改性环氧树脂、水性环氧改性聚氨酯、水性环氧改性丙烯酸酯其中一种或多种；具体地，所述去离子水的电导率≤5μs/cm；
具体地，所述助剂包含湿润剂、流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、防霉变剂和防闪锈剂中的至少一种；其中，所述湿润剂为聚醚改性有机硅，包括迈图Coatosil 1211、迈图Coatosil2812、贝斯顿BESTONWET511、贝斯顿BESTONWET515中的一种或多种；所述流平剂包括贝斯顿BESTONFLOW330、法国先创化学
PW 336、毕克化学BYK-349、毕克化学BYK330、毕克化学BYK3480中的一种或多种；所述消泡剂包括毕克化学BYK-011、毕克化学BYK018、毕克化学BYK-1711中的一种或多种；所述分散剂包括DISPERBYK-190和/或DISPERBYK-2010；所述增稠剂包括法国高泰COAPUR830W、法国高泰COAPUR2025、法国高泰RheotechTM 3800中的一种或多种；所述防霉变剂包括对羟基苯甲酸酯、柠檬酸、纳米银、1,2-苯并异噻唑啉酮、卡松中的一种或多种；所述防闪锈剂包括美国瑞宝Raybo 60、催化剂十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、棕榈蜡、聚四氟乙烯蜡中的一种或多种；
具体地，所述固化剂包含封闭型水性异氰酸酯、亲水改性脂肪族多异氰酸酯、甲醚化三聚氰氨树脂、高亚胺基甲醚化三聚氰胺树脂、
NF 3030无甲醛三官能化三聚氰氨树脂、甲醚化三聚氰胺树脂、苯代三聚氰氨树脂、甘脲树脂、混合醚化甘脲树脂、四甲氧基甘脲、N,N,N,N-四(2-羟丙基)己二酰胺、N,N,N,N-四(2-羟乙基)己二酰胺、双氰胺、十二碳二酸、葵二酸二酰肼、2-甲基咪唑、酚醛树脂、水溶性酚醛树脂、聚碳化二亚胺、碳化二亚胺、氮丙啶、氮丙啶、异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛改性异氰酸酯中的一种或多种；
S2：将上述水性分散体树脂和助剂放入分散机进行分散，分散时间＞20分钟，限速度＞10m/20，分散时温度≤40℃，得到第一混合物；
S3：将步骤S2中的第一混合物放入砂磨机进行研磨分散，具体的，由于此时未加填料和颜料，研磨后过滤，所述第一混合物的平均粒径≤2um；
S4：将步骤S1中比例的固化剂加入到经过步骤S3打磨后的第一混合物内，经过滤分装后制成用于金属表面的零量化VOC水性涂料，过滤的滤网孔径为2um；
具体地，根据上述的制备方法，提供以下材料，包括：
一、水性树脂：
在以下材料中选择一种或多种：
A、纯水性丙烯酸酯：(A1)C30T10B、(A2)IG-VI(上海先科化工有限公司)。
B、水性丙烯酸乳液：(B1)SK6472L、(B2)SK9801水溶性饱和聚酯树脂上海帅科化工有限公司。
C、水性羟丙乳液：(C1)122-B0791，(C2)113-A8291,(C3)154-E0102，惠州市蜂巢纳米材料有限公司。
D、水性羟基丙烯酸分散体：(D1)SAHOON-0245、(D2)SAHOON-0516，广州柏野涂料化工科技有限公司。
E、水性丙烯酸乳液：(E1)，HD-808C、(E2)HD-8253，上海训达新材料科技有限公司
F、水羟基丙烯酸分散体：ZT-8310，江苏智泰科技发展有限公司
G、水性聚酯改性羟基丙烯酸分散体：ACUST 1240，无锡洪汇新材料科技股份有限公司
H、热固性改性环氧分散体：WX-SHK-40，佛山湾厦新材料科技有限公司I、水性聚氨酯树脂：(I1)GP-7002，(I2)GP-8016浙江高得宝利新材料有限公司
J、水性环氧乳液：TC-2061，衡阳拓创聚合新材料有限公司。
其中，上述材料中A1、A2、B1、D1、D2、E1、E2、F中为符合D50粒径范围为1-80nm、多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.2，水性树脂分散体主链为线性结构，D50粒径分布在40-65nm，多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.05，水性树脂呈现单分散体特征，树脂玻璃化温度Tg＜41℃，最低成膜温度MFFT＜(Tg-3℃)等要求的水性分散体树脂，相对的，材料B2、C1、C2、C3、G、H、I1、I2、J为不符合上述要求的水性树脂。
二、助剂：
包含湿润剂、流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、防霉变剂和防闪锈剂中的至少一种，其中：
润湿剂包括：迈图Coatosil 1211、迈图Coatosil2812、贝斯顿BESTONWET511、贝斯顿BESTONWET515中的一种或多种；
流平剂包括：贝斯顿BESTON FLOW330、迪高
Glide 410中的一种或多种；
消泡剂包括：毕克化学BYK-011、毕克化学BYK-018中的一种或多种；
分散剂包括：毕克化学DISPERBYK-190、毕克化学DISPERBYK-2010中的一种或多种；
增稠剂包括：法国高泰COAPUR830W、法国高泰COAPUR2025中的一种或多种；三、固化剂：
包括以下一种或多种材料：
封闭型水性异氰酸酯：东旭化学WD-8670
甲醚化三聚氰氨树脂：湛新
NF 3030、湛新
350，湛新
385。
具体地，用于金属表面的零量化VOC水性涂料的应用方法，包括如上所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料，将所述用于金属表面的零量化VOC水性涂料涂覆在产品表面，应用红外线辐射进行固化，红外线波长为0.72微米-1000微米，辐照样品温度为40℃-260℃，通过一步辐照固化或多步辐照固化。
具体地，利用上述材料并通过上述制备步骤制成以下实施例1-8，并制成用于金属表面的零量化VOC水性涂料T1-T8，其中，实施例1-8所用材料如下表所示：
表1：实施例1-4所用材料：
表2：实施例5-8所用材料：
具体地，通过与上述实施例1-8相同的制备方法，替换实施例1-8中的水性分散体树脂，形成对比例9-17
表3：对比例9-12所用材料：
表4：对比例13-17所用材料：
具体地，根据上述各实施例和对比例制得的产品T1-T17，分别涂布在基材表面，并采用现有的普通电热烘烤固化方式以及本方案中的红外辐照固化进行固化处理，其中，涂布的漆膜厚度，清漆6-15微米，并进行涂层性能测试，测试项目包括：
1、耐水煮性测试，样品在高压锅中设置121℃，水煮60min，观察样品无返白、无气泡、无腐蚀为合格,其中，耐水煮性测试可以模拟高温水煮状态，测试合格的产品可应用于需要高温消毒或加热的金属包装；
2、耐丁酮擦拭测试：按测试标准HG/T 3830-2006《卷材涂料》附录A中的测试方法进行测试，目的是测试涂层的耐化学腐蚀性能；
3、附着力测试：按测试标准GB/T9286-2021《色漆和清漆划格试验》中方法进行测试；
4、耐冲击测试：按测试标准GB/T 1732-2020《漆膜耐冲击测定法》中方法进行测试，后用20％硫酸铜浸泡，无腐蚀点为合格；
5、光泽测试：按测试标准GB/T 9754-2007《不含金属颜料的色漆漆膜的镜面光泽的测定》中的方法进行测试。
测试结果如下：
一、采用普通电热烘烤固化，固化温度为180℃，固化时间为10min：
表5：由实施例1-8制成的涂料产品T1-T8的测试结果如下：
表6：由对比例9-15制成的涂料产品T9-T15的测试结果如下：
二、采用红外辐照固化，固化温度为180℃，固化时间为10min：
表7：由实施例1-8制成的涂料产品T1-T8的测试结果如下：
表8：由对比例9-17制成的涂料产品T9-T17的测试结果如下：
| 测试项目 | T9 | T10 | T11 | T12 | T13 | T14 | T15 | T16 | T17 |
| 耐121度水煮 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 |
| 耐丁酮擦拭 | 1次 | 10 | 15 | 5 | 1 | 50 | 50 | 25 | 24 |
| 附着力 | 5级 | 2 | 2 | 3 | 4 | 3 | 3 | 4 | 1 |
| 耐冲击 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 光泽值 | 50 | 60 | 65 | 50 | 75 | 65 | 75 | 50 | 85 |
具体地，对比表5和表7可知，实施例1-8所用材料在使用红外辐照固化方式漆膜耐溶剂性能和附着力与光泽度均有提高，由于单分散水性树脂成膜主要利用纳米分散的水性树脂，自身扩散，分子链段缠绕，蠕动来达到流平成膜效果，通过红外辐照的方式使得分子热运动加速，纳米树脂分子链段缠绕更加紧密，从而促进了纳米粒子蠕动从而达到流平，从实验中我们可以了解到红外辐照固化漆膜与普通烘烤固化漆膜相比光泽度均有所提高。
另外，对比表5和表6以及表7和表8可知，实施例1-8以及对比例9-17所用材料在不同固化方式下得到涂层的测试结果，在不另外添加助溶剂的条件下，实施例1-8制成的产品T1-T8可以成膜，这是由于水性树脂符合窄粒径、和单分散的条件可以在无助溶剂条件下成膜，这种成膜方式区别于传统的助溶剂来辅助成膜机制；而由对比例9-17制成的产品T9-T17，虽然使用纳米级树脂，但是分散度比较大，从实验结果看在无助溶剂的条件下，成膜性能非常差，无法应用。
具体地，制备所述用于金属表面的零量化VOC水性涂料还包括按重量份数计为0份-80份的填料和/或颜料，所述填料和/或颜料为碳酸钙、铝粉、氧化铝、钛白粉、陶瓷粉、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锌、氧化铁、酞菁蓝、科莱恩D3G红、三聚磷酸铝、硼酸锌、锌铬黄、磷钼酸锌、磷钼酸钙、石墨烯、导电石墨、导电银粉、铜粉、二氧化硅、磷酸三己酯、磷酸氢二铵、聚磷酸铵、磷酸二氢铵中的一种或多种，当所述材料包括填料和/或颜料时，所述用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法包括如下步骤：
S1：制备材料，以重量份数计，所述材料包括按重量份数计的如下组分：
其中，所述水性分散体树脂的D50粒径范围为1-80nm、多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.2，水性树脂分散体主链为线性结构，D50粒径分布在40-65nm，多分散指数PDI(Mw/Mn)＜1.05，水性树脂呈现单分散体特征，树脂玻璃化温度Tg＜41℃，最低成膜温度MFFT＜(Tg-3℃)；
其中，所述去离子水的电导率≤5μs/cm；
S2：将上述水性分散体树脂、助剂以及填料和/或颜料放入分散机进行分散，分散时间＞20分钟，限速度＞10m/20，分散时温度≤40℃，得到第一混合物；
S3：将步骤S2中的第一混合物放入砂磨机进行研磨分散，研磨后，所述第一混合物的平均粒径≤10um；
S4：将步骤S1中比例的固化剂加入到经过步骤S3打磨后的第一混合物内，经过滤分装后制成用于金属表面的零量化VOC水性涂料，过滤的滤网孔径为10um。
具体地，根据上述实验，在各项性能中均较优的实施例1-4中，另外添加部分填料和/或颜料后，形成实施例18-21，并通过上述制备方法制成产品T16-T19,所示填料和/或颜料为钛白粉和/或BASF Xfast Blue 7080：
表9：实施例18-21所用材料：
具体地，根据上述各实施例制得的产品T18-T21，分别涂布在基材表面，并采用现有的普通电热烘烤固化方式以及本方案中的红外辐照固化进行固化处理，其中，涂布的漆膜厚度，清漆6微米-15微米，并进行涂层性能测试，测试项目与实施例1-8以及对比例9-17的测试内容一致，得到结果如下：
一、采用普通电热烘烤固化，固化温度为180℃，固化时间为10min：
表10：由实施例18-21制成的涂料产品T18-T21的测试结果如下：
二、采用红外辐照固化，固化温度为180℃，固化时间为10min：
表11：由实施例18-21制成的涂料产品T18-T21的测试结果如下：
具体地，根据表10和表11的对比可知，红外辐照固化后涂层的光泽度明显提升，另外，对比涂料T20与涂料T3以及涂料T21与涂料T4可得，在其他条件不变的前提下，增加填料后产品的成膜性能、耐化学腐蚀性明显提高。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：制备材料，以重量份数计，所述材料至少包括按重量份数计的如下组分：
水性分散体树脂 10份-95份
固化剂 0.1份-60份
助剂 0.01份-5份
去离子水 0份-80份
其中，所述水性分散体树脂的D50粒径范围为1-80nm、多分散指数PDI（Mw/Mn）＜1.2，水性树脂分散体主链为线性结构，D50粒径分布在40-65nm，多分散指数PDI （Mw/Mn）＜1.05，水性树脂呈现单分散体特征，树脂玻璃化温度Tg＜41℃，最低成膜温度MFFT＜（Tg-3℃）；
所述去离子水的电导率≤5μs/cm；
S2：将上述水性分散体树脂和助剂放入分散机进行分散，分散时间＞20分钟，限速度＞10m/s，分散时温度≤40℃，得到第一混合物；
S3：将步骤S2中的第一混合物放入砂磨机进行研磨分散，研磨后过滤，所述第一混合物的平均粒径≤10微米；
S4：将步骤S1中比例的固化剂加入到经过步骤S3砂后的第一混合物内，经过过滤分装后制成用于金属表面的零量化VOC水性涂料。
2.根据权利要求1所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述材料还包括按重量份数计为0份-80份的填料和/或颜料，所述填料和/或颜料为碳酸钙、铝粉、氧化铝、钛白粉、陶瓷粉、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锌、氧化铁、酞菁蓝、科莱恩D3G红、三聚磷酸铝、硼酸锌、锌铬黄、磷钼酸锌、磷钼酸钙、石墨烯、导电石墨、导电银粉、铜粉、二氧化硅、磷酸三己酯、磷酸氢二铵、聚磷酸铵、磷酸二氢铵中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述水性分散体树脂为水性丙烯酸共聚酯、水性聚氨酯分散体、水性环氧树脂、水性丙烯酸改性聚氨酯、水性丙烯酸改性环氧树脂、水性环氧改性聚氨酯、水性环氧改性丙烯酸酯其中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：固化剂包含封闭型水性异氰酸酯、亲水改性脂肪族多异氰酸酯、甲醚化三聚氰氨树脂、高亚胺基甲醚化三聚氰胺树脂、无甲醛三官能化三聚氰氨树脂、甲醚化三聚氰胺树脂、苯代三聚氰氨树脂、甘脲树脂、混合醚化甘脲树脂、四甲氧基甲基甘脲、N,N,N,N-四(2-羟丙基)己二酰胺、N,N,N,N-四(2-羟乙基)己二酰胺、双氰胺、十二碳二酸、葵二酸二酰肼、2-甲基咪唑、酚醛树脂、水溶性酚醛树脂、聚碳化二亚胺、碳化二亚胺、氮丙啶、异氰酸酯、氮丙啶封端改性异氰酸酯、异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛、改性异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述助剂包含湿润剂、流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、防霉变剂和防闪锈剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述湿润剂为聚醚改性有机硅，包括迈图Coatosil 1211、迈图Coatosil2812、贝斯顿BESTONWET511、贝斯顿BESTONWET515中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述流平剂包括贝斯顿BESTONFLOW330、法国先创MODAREZ® PW 336、毕克化学BYK-349、毕克化学BYK330、毕克化学BYK3480中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂包括毕克化学BYK-011、毕克化学BYK-018、毕克化学BYK-1711中的一种或多种。
9.根据权利要求5所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为毕克化学DISPERBYK-190和/或毕克化学DISPERBYK-2010。
10.根据权利要求5所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述增稠剂包括法国高泰COAPUR830W、法国高泰COAPUR2025、法国高泰Rheotech™3800中的一种或多种。
11.根据权利要求5所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述防霉变剂包括对羟基苯甲酸酯、柠檬酸、纳米银、1,2-苯并异噻唑啉酮、卡松中的一种或多种。
12.根据权利要求5所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法，其特征在于：所述防闪锈剂包括美国瑞宝Raybo 60、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、棕榈蜡、聚四氟乙烯蜡中的一种或多种。
13.用于金属表面的零量化VOC水性涂料，其特征在于：由权利要求1-12中任一所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料的制备方法制备而成。
14.用于金属表面的零量化VOC水性涂料的应用方法，包括如权利要求13所述的用于金属表面的零量化VOC水性涂料，其特征在于：将所述用于金属表面的零量化VOC水性涂料涂覆在产品表面，应用红外线辐射进行固化，红外线波长为0.72-1000微米，辐照样品温度为40-260℃，进行至少一次辐照固化。
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