CN115584181B - 一种水性烤漆及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性烤漆及其制备方法和应用。本发明的水性烤漆的组成包括二嵌段结构的水性丙烯酸树脂、多嵌段结构的水性丙烯酸树脂、三嵌段结构的水性聚酯树脂、N,N‑二甲基乙醇胺、氨基树脂、催干性树脂、流平剂、消泡剂、颜料浆、成膜助剂和水。本发明的水性烤漆的制备方法十分简单，将各原料分批混合均匀即可。本发明的水性烤漆具有在阳离子电泳漆上附着性好、重涂性好、贮存稳定性好、安全环保等优点，且固化形成的漆膜具有较高的鲜艳度和丰满度、较佳的韧性和硬度、较好的抗刮性能和耐磨性能、较好的耐高温高湿性能和耐冷热循环性能、较好的耐候性和耐酸碱性、较好的外观装饰效果，适合进行大规模工业化应用。

Description

一种水性烤漆及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种水性烤漆及其制备方法和应用。
背景技术
钢轮毂涂敷是汽车制造流程的重要一环，其可以赋予钢轮毂较强的耐腐蚀性和耐候性，且还可以赋予钢轮毂较好的装饰效果，备受行业的关注和重视。传统的钢轮毂涂敷采用的是溶剂性涂料，存在气味大、VOCs排放高等问题，而由于钢轮毂的产业规模大，VOCs高排放造成的环境问题不容小觑。
目前，大部分钢轮毂企业都开始采用阳离子电泳漆搭配水性烤漆的环保涂敷工艺，该工艺可以从源头上解决VOCs高排放的问题，更加安全环保。然而，现有的水性烤漆虽然安全环保，但普遍存在与阳离子电泳漆涂层间的附着性差、重涂性差等问题，难以完全满足实际应用要求，严重制约了其推广应用。
因此，开发一种在阳离子电泳漆上附着性好、重涂性好、物化性能好的水性烤漆具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性烤漆及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种水性烤漆，其包括以下质量百分比的组分：
二嵌段结构的水性丙烯酸树脂：5％～30％；
多嵌段结构的水性丙烯酸树脂：5％～30％；
三嵌段结构的水性聚酯树脂：5％～15％；
N,N-二甲基乙醇胺：2％～10％；
氨基树脂：5％～15％；
催干性树脂：1％～10％；
流平剂：0.2％～0.5％；
消泡剂：0.2％～0.5％；
颜料浆：5％～30％；
成膜助剂：1％～15％；
水：10％～25％。
优选的，一种水性烤漆，其包括以下质量百分比的组分：
二嵌段结构的水性丙烯酸树脂：15％～20％；
多嵌段结构的水性丙烯酸树脂：15％～30％；
三嵌段结构的水性聚酯树脂：5％～15％；
N,N-二甲基乙醇胺：2％～5％；
氨基树脂：10％～15％；
催干性树脂：5％～10％；
流平剂：0.2％～0.5％；
消泡剂：0.2％～0.5％；
颜料浆：5％～25％；
成膜助剂：1％～5％；
水：10％～25％。
优选的，所述二嵌段结构的水性丙烯酸树脂由数均分子量1000g/mol～3000g/mol的丙烯酸类聚合物链段和数均分子量3500g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段组成，数均分子量1000g/mol～3000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由甲基丙烯酸、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到，数均分子量3500g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、苯乙烯中的至少一种聚合得到。
进一步优选的，所述二嵌段结构的水性丙烯酸树脂为擎天材料科技有限公司的水性丙烯酸树脂R174、擎天材料科技有限公司的水性丙烯酸树脂R1049中的至少一种。
优选的，所述多嵌段结构的水性丙烯酸树脂由数均分子量1000g/mol～2000g/mol的丙烯酸类聚合物链段、数均分子量3000g/mol～4000g/mol的丙烯酸类聚合物链段、数均分子量4000g/mol～6000g/mol的丙烯酸类聚合物链段和数均分子量6000g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段组成，数均分子量1000g/mol～2000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由甲基丙烯酸、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯腈中的至少一种聚合得到，数均分子量3000g/mol～4000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到，数均分子量4000g/mol～6000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟丁酯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到，数均分子量6000g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由丙烯酸、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到。
进一步优选的，所述多嵌段结构的水性丙烯酸树脂为擎天材料科技有限公司的水性丙烯酸树脂R1055、擎天材料科技有限公司的水性丙烯酸树脂R1056中的至少一种。
优选的，所述三嵌段结构的水性聚酯树脂由数均分子量500g/mol～1000g/mol的聚酯链段、数均分子量1000g/mol～2000g/mol的聚酯链段和数均分子量3000g/mol～5000g/mol的聚酯链段组成，数均分子量500g/mol～1000g/mol的聚酯链段由六氢苯酐或偏苯三酸酐与三羟甲基丙烷聚合得到，数均分子量1000g/mol～2000g/mol的聚酯链段由己二酸与二甘醇或甲基丙二醇聚合得到，数均分子量3000g/mol～5000g/mol的聚酯链段由间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸酐中的至少一种与新戊二醇聚合得到。
进一步优选的，所述三嵌段结构的水性聚脂树脂为擎天材料科技有限公司的水性聚脂树脂0155、擎天材料科技有限公司的水性聚脂树脂0264中的至少一种。
优选的，所述氨基树脂为全甲醚化氨基树脂。
进一步优选的，所述氨基树脂为氰特的全甲醚化氨基树脂308。
优选的，所述催干性树脂为磷酸酯树脂。
优选的，所述磷酸酯树脂的酸值为100mgKOH/g～300mgKOH/g。
进一步优选的，所述磷酸酯树脂为广州精德化学材料有限公司的磷酸酯树脂PM1520、广州精德化学材料有限公司的磷酸酯树脂PM1570、广州精德化学材料有限公司的磷酸酯树脂PM1580中的至少一种。
优选的，所述流平剂为BYK 358、BYK 333、BYK 349、EFKA 3772、TEGO 270、TEGO245中的至少一种。
优选的，所述消泡剂为BYK 011、BYK 019、TEGO 810中的至少一种。
优选的，所述成膜助剂为异佛尔酮、三丙二醇丁醚、三乙二醇丁醚中的至少一种。
一种如上所述的水性烤漆的制备方法包括以下步骤：将二嵌段结构的水性丙烯酸树脂、多嵌段结构的水性丙烯酸树脂、三嵌段结构的水性聚酯树脂和N,N-二甲基乙醇胺混匀，再加入氨基树脂、催干性树脂和成膜助剂后混匀，再加入流平剂和消泡剂后混匀，再加入颜料浆和水后混匀，再进行过滤，即得水性烤漆。
优选的，所述过滤采用的滤网的孔径为120目～200目。
一种如上所述的水性烤漆在汽车涂装中的应用。
本发明的有益效果是：本发明的水性烤漆具有在阳离子电泳漆上附着性好、重涂性好、贮存稳定性好、安全环保等优点，且固化形成的漆膜具有较高的鲜艳度和丰满度、较佳的韧性和硬度、较好的抗刮性能和耐磨性能、较好的耐高温高湿性能和耐冷热循环性能、较好的耐候性和耐酸碱性、较好的外观装饰效果，适合进行大规模工业化应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表1一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂R174、水性丙烯酸树脂R1055、水性聚脂树脂0155和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
实施例2：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表2一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂R174、水性丙烯酸树脂R1055、水性聚脂树脂0155和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
实施例3：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表3一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂R174、水性丙烯酸树脂R1055、水性聚脂树脂0155和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
实施例4：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表4一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂R174、水性丙烯酸树脂R1055、水性聚脂树脂0155和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
对比例1：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表5一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂R1055、水性聚脂树脂0155和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK 011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
对比例2：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表6一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂R174、水性聚脂树脂0155和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK 011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
对比例3：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表7一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂R174、水性丙烯酸树脂R1055和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK 011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
对比例4：
一种水性烤漆，其组成如下表所示：
表8一种水性烤漆的组成表
上述水性烤漆的制备方法包括以下步骤：
将水性丙烯酸树脂、水性聚脂树脂和N,N-二甲基乙醇胺加入搅拌罐，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入全甲醚化氨基树脂和异佛尔酮的混合物以及磷酸酯树脂PM1520，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入流平剂BYK 358和消泡剂BYK 011，充分搅拌混匀，再边搅拌边加入银浆和去离子水，充分搅拌混匀，再用150目的筛网过滤，即得水性烤漆。
注：
实施例1～4和对比例1～4的水性烤漆的组成汇总表如下表所示：
表9实施例1～4和对比例1～4的水性烤漆的组成汇总表
/>
性能测试：
1)将实施例1～4和对比例1～4的水性烤漆喷涂在阳离子电泳漆漆膜上，140℃烘烤30min，再对形成的漆膜进行性能测试，测试结果如下表所示：
表10水性烤漆140℃烘烤30min形成的漆膜的性能测试结果
/>
注：
硬度：参照“GB/T 6739-1996涂膜硬度铅笔测定法”进行测试；
冲击强度：参照“GB/T 1732-1993漆膜耐冲击测定法”进行测试；
与阳离子电泳漆涂层间附着力：参照“GB/T 1732-1993漆膜耐冲击测定法”进行测试；
重涂附着力：参照“GB/T 1732-1993漆膜耐冲击测定法”进行测试；
耐磨性：参照“GB/T 1768-1979(1989)漆膜耐磨性测定法”进行测试；
耐丁酮性：参照“GB/T 23989-2009涂料耐溶剂擦拭性测定法”进行测试；
耐湿热性：参照“GB 1740-1979(1989)漆膜耐湿热测定法”进行测试；
耐冷热循环性：60℃×2h至-40℃×2h，循环10次；
光泽：参照“GB 1743-1979(1989)漆膜光泽测定法”进行测试；
耐2000h的QUV性：参照“ISO4892-3:1194”进行测试；
耐酸性：参照“GB/T 9274-1988色漆和清漆耐液体介质的测定”进行测试；
耐碱性：参照“GB/T 9274-1988色漆和清漆耐液体介质的测定”进行测试。
由表10可知：
a)实施例1～4的水性烤漆与阳离子电泳漆涂层间的附着力和重涂性同时达到0级，能够满足在钢轮毂上的应用要求，而对比例1～4的水性烤漆与阳离子电泳漆涂层间的附着力和重涂性较差，不能满足在钢轮毂上的应用要求；
b)实施例1～4的水性烤漆的耐候性好，而对比例1～4的水性烤漆的耐候性较差；
c)实施例1～4的水性烤漆的耐酸性和耐碱性测试均合格，而对比例1～4的水性烤漆的耐酸性和耐碱性测试均不合格。
2)将实施例1～4和对比例1～4的水性烤漆喷涂在阳离子电泳漆漆膜上，160℃烘烤15min，再对形成的漆膜进行性能测试，测试结果如下表所示：
表11水性烤漆160℃烘烤15min形成的漆膜的性能测试结果
由表11可知：
a)实施例1～4的水性烤漆与阳离子电泳漆涂层间的附着力和重涂性同时达到0级，能够满足在钢轮毂上的应用要求，而对比例1～4的水性烤漆与阳离子电泳漆涂层间的附着力和重涂性较差，不能满足在钢轮毂上的应用要求；
b)实施例1～4的水性烤漆的耐候性好，而对比例1～4的水性烤漆的耐候性较差；
c)实施例1～4的水性烤漆的耐酸性和耐碱性测试均合格，而对比例1～4的水性烤漆的耐酸性和耐碱性测试均不合格。
3)将实施例1～4和对比例1～4的水性烤漆喷涂在阳离子电泳漆漆膜上，180℃烘烤10min，再对形成的漆膜进行性能测试，测试结果如下表所示：
表12水性烤漆180℃烘烤10min形成的漆膜的性能测试结果
由表12可知：
a)实施例1～4的水性烤漆与阳离子电泳漆涂层间的附着力和重涂性同时达到0级，能够满足在钢轮毂上的应用要求，而对比例1～4的水性烤漆与阳离子电泳漆涂层间的附着力和重涂性较差，不能满足在钢轮毂上的应用要求；
b)实施例1～4的水性烤漆的耐候性好，而对比例1～4的水性烤漆的耐候性较差；
c)实施例1～4的水性烤漆的耐酸性和耐碱性测试均合格，而对比例1～4的水性烤漆的耐酸性和耐碱性测试均不合格。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水性烤漆，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
二嵌段结构的水性丙烯酸树脂：5%～30%；
多嵌段结构的水性丙烯酸树脂：5%～30%；
三嵌段结构的水性聚酯树脂：5%～15%；
N,N-二甲基乙醇胺：2%～10%；
氨基树脂：5%～15%；
催干性树脂：1%～10%；
流平剂：0.2%～0.5%；
消泡剂：0.2%～0.5%；
颜料浆：5%～30%；
成膜助剂：1%～15%；
水：10%～25%；
所述二嵌段结构的水性丙烯酸树脂由数均分子量1000g/mol～3000g/mol的丙烯酸类聚合物链段和数均分子量3500g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段组成，数均分子量1000g/mol～3000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由甲基丙烯酸、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到，数均分子量3500g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、苯乙烯中的至少一种聚合得到；
所述多嵌段结构的水性丙烯酸树脂由数均分子量1000g/mol～2000g/mol的丙烯酸类聚合物链段、数均分子量3000g/mol～4000g/mol的丙烯酸类聚合物链段、数均分子量4000g/mol～6000g/mol的丙烯酸类聚合物链段和数均分子量6000g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段组成，数均分子量1000g/mol～2000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由甲基丙烯酸、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯腈中的至少一种聚合得到，数均分子量3000g/mol～4000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到，数均分子量4000g/mol～6000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟丁酯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到，数均分子量6000g/mol～8000g/mol的丙烯酸类聚合物链段由丙烯酸、乙烯基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯腈、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种聚合得到；
所述三嵌段结构的水性聚酯树脂由数均分子量500g/mol～1000g/mol的聚酯链段、数均分子量1000g/mol～2000g/mol的聚酯链段和数均分子量3000g/mol～5000g/mol的聚酯链段组成，数均分子量500g/mol～1000g/mol的聚酯链段由六氢苯酐或偏苯三酸酐与三羟甲基丙烷聚合得到，数均分子量1000g/mol～2000g/mol的聚酯链段由己二酸与二甘醇或甲基丙二醇聚合得到，数均分子量3000g/mol～5000g/mol的聚酯链段由间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸酐中的至少一种与新戊二醇聚合得到；
所述催干性树脂为磷酸酯树脂；
所述磷酸酯树脂为广州精德化学材料有限公司的磷酸酯树脂PM1520、广州精德化学材料有限公司的磷酸酯树脂PM1570、广州精德化学材料有限公司的磷酸酯树脂PM1580中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的水性烤漆，其特征在于：所述氨基树脂为全甲醚化氨基树脂。
3.根据权利要求1所述的水性烤漆，其特征在于：所述流平剂为BYK358、BYK333、BYK349、EFKA3772、TEGO270、TEGO245中的至少一种；所述消泡剂为BYK011、BYK019、TEGO810中的至少一种；所述成膜助剂为异佛尔酮、三丙二醇丁醚、三乙二醇丁醚中的至少一种。
4.一种如权利要求1～3中任意一项所述的水性烤漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将二嵌段结构的水性丙烯酸树脂、多嵌段结构的水性丙烯酸树脂、三嵌段结构的水性聚酯树脂和N,N-二甲基乙醇胺混匀，再加入氨基树脂、催干性树脂和成膜助剂后混匀，再加入流平剂和消泡剂后混匀，再加入颜料浆和水后混匀，再进行过滤，即得水性烤漆。
5.一种如权利要求1～3中任意一项所述的水性烤漆在汽车涂装中的应用。
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