CN115417953A - 水性铝银浆处理剂的制备方法以及水性金属漆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了水性铝银浆处理剂的制备方法以及水性金属漆的制备方法。该水性铝银浆处理剂的制备方法的特征在于，包括下述步骤：由含有双键的丙烯酸类单体与丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体，在引发剂的作用下，通过自由基聚合形成高分子聚合物，分子量Mn约为5000‑40000，得到高光泽水性铝银浆处理剂，所述丙烯酸类单体包括含羧基的丙烯酸单体、和不含羧基的丙烯酸单体这两者。本发明提供了一种既能够满足水性金属涂料对于高金属光泽的要求，又能够满足水性金属涂料稳定性和施工便捷性的处理剂，其与水性树脂能够很好的相容，且制备的水性金属漆，施工容忍度宽泛，VOC含量低，漆膜展示出光滑的表观和高光泽的金属效果。

Description

水性铝银浆处理剂的制备方法以及水性金属漆的制备方法

技术领域

本发明涉及水性铝粉涂料技术领域，尤其涉及水性铝银浆处理剂的制备方法以及水性金属漆的制备方法。

背景技术

近年来，环保成为涂料行业面临的重要标准。例如在2015年《环保法》中规定，对于施工状态下VOC含量≤420克/升的涂料，免征消费税。这些环保政策的实施迫使涂料由传统的溶剂型向水性、粉末和高固含方向发展。

金属涂料，不仅有防腐蚀功能，还有出色的外观装饰效果，受到消费者的青睐。广泛用于汽车行业、家电行业、运动器材等。

铝粉，作为金属涂料的重要组分，不仅具有遮盖特性、屏蔽特性，还具有随角异色特性、漂浮特性以及金属光泽效应等。它能够为金属涂料提供优异的金属光泽，但是作为两性金属，反映活性较强，其既可以与酸反应，也可以与碱反应，更可以与水反应，这就使得铝粉不能直接与水性成膜物质接触，使得水性金属涂料的发展受到很大的限制。

传统的溶剂型铝银浆，不能直接用于制备水性金属涂料。为了让铝粉能够在水中稳定，需对铝粉进行表面处理，简单地分类来看，处理方式分为无机硅包裹法和钝化法。经过处理的铝粉虽然能够应用于水性金属涂料，但是无论哪种处理方法制备的水性铝银浆，在水性金属涂料的制备及应用中都仍然存在很大的问题。

此外，市场上的水性铝银浆不仅价格普遍很高，而且对于水性乳液的要求也很高。由其制备的水性金属涂料，为了铝粉的稳定性，需要在涂料中加入很多的增稠剂，这就给施工带来不便。多数水性金属涂料对施工的参数要求很高，并不能像其他水性涂料一样任意施工。也有些水性金属涂料为了满足施工方便，在涂料中加入大量的助溶剂，但是这给VOC带来很大的压力，何况其展示出的金属光泽也达不到溶剂型金属涂料的效果。对于装饰性要求更高的仿电镀银效果，目前市场上的水性金属涂料更难满足。

因此，针对现在市场上水性金属涂料的缺点，迫切需要一种既能够满足水性金属涂料对于高金属光泽的要求，又能够满足水性金属涂料稳定性和施工便捷性的处理剂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：由含有双键的丙烯酸类单体与丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体，在引发剂的作用下，通过自由基聚合形成高分子聚合物，分子量Mn约为5000-40000，得到高光泽水性铝银浆处理剂，所述丙烯酸类单体包括含羧基的丙烯酸单体、和不含羧基的丙烯酸单体这两者。

进一步的是，所述含羧基丙烯酸类单体为选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的任意一种或两种的组合。

进一步的是，所述不含羧基丙烯酸单体为选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、和苯乙烯中的任意一种或多种单体的组合。

进一步的是，所述丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体为选自含有磷酸基团和碳碳双键的

RPAM-100、

RPAM-200中的任意一种或两种的组合。

进一步的是，所述自由基聚合采用溶液聚合，所述溶液聚合所用溶剂为醇醚类溶剂。

进一步的是，所述醇醚类溶剂为选自丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的任意一种或多种的组合。

进一步的是，所述溶液聚合具体包括下述步骤：先将醇醚类溶剂加热至80-100℃，再将单体和引发剂的混合液缓慢滴入所述醇醚类溶剂中，4-5h滴加完毕，保温20-40min。

进一步的是，其采用以下重量份原料制备：a.含羧基的丙烯酸单体3-8％；b.不含羧基的丙烯酸单体10-30％；c.丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体4-10％；d.引发剂0.2-2；e.醇醚类溶剂20-50。

本发明还提供了一种水性金属漆的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将通过上述水性铝银浆处理剂的制备方法得到的高光泽水性铝银浆处理剂直接与溶剂型铝粉作用得到铝浆，将所述铝浆用于制备得到水性金属漆。

进一步的是，所述水性银粉漆为选自水性银粉烤漆、单组分水性银粉漆和双组分水性银粉漆中的任意一种。

与现有技术相比，本发明有益技术效果是：

本发明提供了一种既能够满足水性金属涂料对于高金属光泽的要求，又能够满足水性金属涂料稳定性和施工便捷性的处理剂，其与水性树脂能够很好的相容，且制备的水性金属漆，施工容忍度宽泛，VOC含量低，漆膜展示出光滑的表观和高光泽的金属效果。

具体实施方式

以下对本发明的水性铝银浆处理剂的制备方法以及水性金属漆的制备方法作进一步的详细描述。

本发明的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：由含有双键的丙烯酸类单体与丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体，在引发剂的作用下，通过自由基聚合形成高分子聚合物，分子量Mn约为5000-40000，得到高光泽水性铝银浆处理剂，所述丙烯酸类单体包括含羧基的丙烯酸单体、和不含羧基的丙烯酸单体这两者。

采用含羧基的丙烯酸单体与不含羧基的丙烯酸单体配合使用，在聚合物的主链上引入了可水性化的羧基，使该处理剂能够与水性树脂相容。本发明制备的高光泽水性铝银浆处理剂，在单体选择中，选择了丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体，在主链段上引入了磷酸基团。本发明将磷酸基团引入聚合物主链中，其对铝粉进行处理包裹，降低其反应活性，不仅使其能够与水性树脂稳定共存，还能够使其在成膜过程中定向、平铺排布，漆膜展示出光滑的表观和高光泽的金属效果。

所述含羧基丙烯酸类单体可以为选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的任意一种或两种的组合。所述不含羧基丙烯酸单体可以为选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、和苯乙烯中的任意一种或多种单体的组合。所述丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体可以为选自含有磷酸基团和碳碳双键的索维尔公司的

RPAM-100、

RPAM-200中的任意一种或两种的组合，它们均为甲基丙烯酸型，可与丙烯酸类单体聚合。

所述自由基聚合的引发剂为自由基引发剂，聚合方式可以采用溶液聚合。采用溶液聚合的方法，使得制备过程方便。溶液聚合所用溶剂可以为醇醚类溶剂。所述醇醚类溶剂可以为选自丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的任意一种或多种的组合。

在一个实施方式中，含羧基的丙烯酸单体和不含羧基的丙烯酸单体及丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体在引发剂作用下，在醇醚类溶剂中发生自由基聚合，聚合温度为80-100℃

在一个实施方式中，溶液聚合具体可以包括下述步骤：先将醇醚类溶剂加热至80-100℃，再将单体和引发剂的混合液缓慢滴入上述醇醚类溶剂中，4-5h滴加完毕，保温20-40min。

在一个实施方式当中，采用以下重量份原料制备：a.含羧基的丙烯酸单体3-8％；b.不含羧基的丙烯酸单体10-30％；c.丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体4-10％；d.引发剂0.2-2；e.醇醚类溶剂20-50。

在一个实施方式当中，本发明的水性铝银浆处理剂的制备方法包括下述步骤：在醇醚类溶剂中含羧基和不含羧基的丙烯酸类单体和丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体，如索尔维的

RPAM-100、

RPAM-200，在引发剂作用下，发生自由基聚合而形成的高分子聚合物，Mn为5000-40000，得到高光泽水性铝银浆处理剂。

在一个实施方式当中，本发明的高光泽水性铝银浆处理剂的制备方法包括下述步骤：含羧基的丙烯酸单体和不含羧基的丙烯酸单体以及丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体

RPAM-100、

RPAM-200，在80-100℃下进行自由基聚合，得到高光泽水性铝银浆处理剂。

本发明提供的处理剂可直接用于溶剂型铝粉或铝浆，对其进行水性化处理，使其与水性树脂能够很好的相容，且制备的水性金属漆，施工容忍度宽泛，VOC含量低，解决了困扰水性金属涂料多年的问题。

在将由上述水性铝银浆处理剂的制备方法得到的高光泽水性铝银浆处理剂用于水性金属漆的制备的时候，不需要将其中的高分子聚合物分离，而是直接与溶剂型铝粉作用得到铝浆，用于制备得到水性金属漆。该水性金属漆为具有仿电镀银效果的水性银粉漆。

所列举的实施例是为了解释本发明，并非用于限定本发明。

实施例1

原料和各组分重量百分比如表1所示：

表1原材料成分及个组分重量百分比

将亲水溶剂加入带有温度计、回流冷凝装置和搅拌的反应釜中，加热至80-100℃，将含羧基的单体、不含羧基的单体和丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体以及引发剂组成的混合液缓慢滴加入反应釜中，滴加4h，滴加完毕后，并保温30min，冷却至室温。

实施例2，使用实施例1制备的处理剂制备水性铝浆

表1.水性铝粉浆的制备

表1为水性铝粉浆的配方，按照该表制备铝粉浆，制备工艺如下：

将铝粉加入到计量的溶剂乙二醇丁醚中，开启搅拌，搅拌30-40min，使铝粉分散均匀；然后加入计量的处理剂，搅拌30-40min，使之分散均匀。由此得到的铝浆呈现出高光泽的金属效果，且铝浆贮存7天后，无变化。而未加入处理剂的对比铝浆，贮存24h，铝粉发生沉淀，且铝浆发黑，金属光泽下降。

实施例3，水性银粉漆的制备

本发明的高光泽水性铝银浆处理剂可以用于多种水性银粉漆的制备，包括水性银粉烤漆、单组分水性银粉漆和双组分水性银粉漆。这些水性银粉漆不仅助溶剂使用量少，能够达到VOC的排放要求，而且金属效果可以达到仿电镀银的效果；对于施工参数的要求较宽泛，而且对漆膜的厚度无特别要求。本实施例给出了一个单组分水性银粉漆的制备过程。

表2.水性银粉漆

工艺如下：按照表2所示配方，将计量的

R 2150羟基丙烯酸乳液加入釜中，在800-1000r/min的搅拌速度下，加入计量的去离子水，搅拌5-10min，加入计量的乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚，搅拌5-10min，加入DC67，搅拌5-10min，加入二甲基乙醇胺，搅拌10-20min，加入计量的铝粉浆，搅拌20-30min，加入计量的增稠剂BYK420，搅拌10-20min，过滤，既得成品。

实施例3所制备的水性银粉漆，助溶剂含量少，VOC排放量不足60g/L，铝粉排布均匀，漆膜光滑，金属光泽高，基本达到溶剂型铝粉漆的金属效果。施工简易方便，贮存稳定性达到6个月以上。

将200g制备的水性铝粉漆放入三角瓶中，置于40℃水浴，计量氢气排放量(排水体积)。试验记录如表3所示：

表3自制的水性铝粉漆的排气试验结果

	30天排水体积/ml
		处理剂1	30
处理剂2	30

上述试验例为本发明的较佳试验例，由此制备的水性铝粉漆金属光泽好。

本发明的高光泽水性铝银浆处理剂可以直接用于溶剂型铝银浆，使其能够直接用于水性金属涂料的制备中，从而降低成本。该处理剂与水性树脂相容性好，可用于制备单组分水性金属涂料、双组分水性金属涂料及烘烤型水性金属涂料。该处理剂制备得到的水性金属涂料存在下述优点：助溶剂含量低，能够达到VOC的要求；不需要额外添加铝粉定向助剂，铝粉就能够很平整的排布于漆膜表面；并且施工便捷。

需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：由含有双键的丙烯酸类单体与丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体，在引发剂的作用下，通过自由基聚合形成高分子聚合物，分子量Mn约为5000-40000，得到高光泽水性铝银浆处理剂，所述丙烯酸类单体包括含羧基的丙烯酸单体、和不含羧基的丙烯酸单体这两者。

2.如权利要求1所述的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，所述含羧基丙烯酸类单体为选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的任意一种或两种的组合。

3.如权利要求1所述的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，所述不含羧基丙烯酸单体为选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、和苯乙烯中的任意一种或多种单体的组合。

4.如权利要求1所述的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体为选自含有磷酸基团和碳碳双键的

RPAM-100、

RPAM-200中的任意一种或两种的组合。

5.如权利要求1所述的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，所述自由基聚合采用溶液聚合，所述溶液聚合所用溶剂为醇醚类溶剂。

6.如权利要求5所述的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，所述醇醚类溶剂为选自丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的任意一种或多种的组合。

7.如权利要求1所述的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，所述溶液聚合具体包括下述步骤：先将醇醚类溶剂加热至80-100℃，再将单体和引发剂的混合液缓慢滴入所述醇醚类溶剂中，4-5h滴加完毕，保温20-40min。

8.如权利要求1所述的水性铝银浆处理剂的制备方法，其特征在于，其采用以下重量份原料制备：

a.含羧基的丙烯酸单体3-8％；

b.不含羧基的丙烯酸单体10-30％；

c.丙烯酸端基聚磷酸酯功能单体4-10％；

d.引发剂0.2-2；

e.醇醚类溶剂20-50。

9.一种水性金属漆的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将通过权利要求1～8中任一项所述的水性铝银浆处理剂的制备方法得到的高光泽水性铝银浆处理剂直接与溶剂型铝粉作用得到铝浆，将所述铝浆用于制备得到水性金属漆。

10.根据权利要求9所述的水性金属漆的制备方法，其特征在于，所述水性银粉漆为选自水性银粉烤漆、单组分水性银粉漆和双组分水性银粉漆中的任意一种。