CN115851056A - 一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用。本发明提供了一种水性丙烯酸涂料，以质量百分含量计，包括以下组分：水性丙烯酸乳液42～51％；蓖麻油改性水性聚氨酯树脂12～17％；水性有机膨润土0.3～1.5％；分散剂0.5～1.5％；颜填料5～17％；颜填料润湿剂0.5～2％；无机填料0.5～10％；消泡剂0.2～2％；中和剂0.01～0.1％；增稠剂0.1～1.0％；杀菌剂0.1～0.5％；基材润湿剂0.1～0.5％；成膜助剂2～5％；水性钛酸酯偶联剂0.2～0.5％；水6～12％。本发明提供的水性丙烯酸涂料在实现快干的基础上具有优异的耐水性能。

Description

一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用。

背景技术

对于集装箱标志漆来说，因生产线烘烤条件的限制，在将标志漆进行喷涂后，主要采用自然干燥的方式。传统的集装箱标志漆主要为溶剂型丙烯酸标志漆。但是溶剂型丙烯酸标志漆的VOC含量高，溶剂挥发性强，严重污染环境、影响施工人员的身体健康，因此需要开发新型环保的水性丙烯酸标志漆。

但是现有的水性丙烯酸漆的干燥较慢，严重影响了生产效率；且得到的漆膜的耐水性较差，限制了水性丙烯酸漆在集装箱标志漆中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用，本发明提供的水性丙烯酸涂料干燥快且具有优异的耐水性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种水性丙烯酸涂料，以质量百分含量计，包括以下组分：

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优选的，所述水性丙烯酸乳液的玻璃化温度为50～55℃。

优选的，所述增稠剂包括水性聚氨酯增稠剂。

优选的，所述基材润湿剂包括有机硅类润湿剂。

优选的，所述消泡剂包括含硅类消泡剂。

优选的，所述水性丙烯酸涂料的pH值为7～8。

本发明还提供了上述技术方案所述的水性丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：

将所述水性丙烯酸涂料包括的各组分进行混合，得到所述水性丙烯酸涂料。

优选的，所述混合包括：

将水性有机膨润土、分散剂、颜填料、颜填料润湿剂、无机填料、部分消泡剂和部分水第一混合，得到第一浆料；

将所述第一浆料和水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯树脂、增稠剂、杀菌剂、基材润湿剂、成膜助剂、中和剂、水性钛酸酯偶联剂、剩余消泡剂、剩余水第二混合。

优选的，所述部分消泡剂和剩余消泡剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0；

所述部分水和剩余水的质量比为5～10：1～2。

本发明还提供了上述技术方案所述的水性丙烯酸涂料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的水性丙烯酸涂料作为集装箱标志漆的应用。

本发明提供了一种水性丙烯酸涂料，以质量百分含量计，包括以下组分：水性丙烯酸乳液42～51％；蓖麻油改性水性聚氨酯树脂12～17％；水性有机膨润土0.3～1.5％；分散剂0.5～1.5％；颜填料5～17％；颜填料润湿剂0.5～2％；无机填料0.5～10％；消泡剂0.2～2％；中和剂0.01～0.1％；增稠剂0.1～1.0％；杀菌剂0.1～0.5％；基材润湿剂0.1～0.5％；成膜助剂2～5％；水性钛酸酯偶联剂0.2～0.5％；水6～12％。在本发明中，采用蓖麻油改性水性聚氨酯树脂，其中的蓖麻油分子中的非极性脂肪酸链本身具有良好的疏水作用，蓖麻油分子接枝到水性聚氨酯体系中可以提高水性聚氨酯树脂的耐水性，进而提高水性丙烯酸涂料的耐水性；通过将水性丙烯酸乳液和蓖麻油改性水性聚氨酯树脂搭配使用，一方面能够提高漆膜光泽，另一方面两者在水性钛酸酯偶联剂的作用下，形成具有较高交联密度的网状结构，不仅提高了涂料对于底材的附着力，满足集装箱标志漆对不同底材的性能要求；同时，还能进一步提高涂料的耐水性。另外水性钛酸酯偶联剂还能够在无机填料和丙烯酸树脂之间提供偶联，进一步提高漆膜的致密性，进而使得水性丙烯酸涂料具有优异的耐水性能。

具体实施方式

本发明提供了一种水性丙烯酸涂料，以质量百分含量计，包括以下组分：

在本发明中，若无特殊说明，所有组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水性丙烯酸乳液42～51％，进一步优选为43～50％，更优选为45～48％。在本发明中，所述水性丙烯酸乳液的玻璃化温度优选为50～55℃。在本发明中，所述水性丙烯酸乳液优选包括帝斯曼XK-205水性丙烯酸乳液和陶氏化学PRIMALWL-51水性丙烯酸乳液中的一种或几种。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括蓖麻油改性水性聚氨酯树脂12～17％，进一步优选为13～16％，更优选为14～15％。在本发明的具体实施例中，所述蓖麻油改性水性聚氨酯树脂具体为帝斯曼NeoRez R2180水性聚氨酯树脂。在本发明中，采用蓖麻油改性水性聚氨酯树脂和水性丙烯酸乳液搭配使用，不仅能够提高漆膜光泽，同时还能够提高涂料对于底材的附着力，进一步提高漆膜的耐水性。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水性有机膨润土0.3～1.5％，进一步优选为0.5～1.2％，更优选为0.6～1.0％。在本发明中，所述水性有机膨润土优选包括巴斯夫RA5020有机膨润土和/或海明斯德谦BENTONE LT有机膨润土。在本发明中，所述水性有机膨润土防止涂料中颜填料的沉降，防止涂料分水，提高涂料体系的稳定性。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括分散剂0.5～1.5％，进一步优选为0.8～1.3％，更优选为1.0～1.2％。在本发明中，所述分散剂优选包括上海深竹化工SN-2327分散剂和/或毕克化学DISPERBYK2013分散剂。在本发明中，所述分散剂对颜填料以及其他各组分均具有良好的润湿分散性，分散剂通过空间位阻作用可以有效防止颜填料粒子絮凝，保证体系稳定性；且分散剂本身具备亲水亲油的特性，是有机无机颜填料和水性介质连接的桥梁；在干燥过程中，随着水分挥发能够形成一层致密的漆膜，进一步提高漆膜的耐水性能。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括颜填料5～17％，进一步优选为8～16％，更优选为10～15％。在本发明中，所述颜填料优选包括杜邦R706钛白粉、中钛新材料JHSR-610钛白粉、日本三菱MA-100炭黑、高邮华宝颜料颜料红254、颜料黄151、颜料橙36和南通争妍新材料酞菁蓝BGS中的一种或几种。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括颜填料润湿剂0.5～2％，进一步优选为0.8～1.8％，更优选为1.0～1.5％。在本发明中，所述颜填料润湿剂优选包括双子星非离子润湿剂；所述双子星非离子润湿剂优选包括美国气体化工生产的Surfynol104E润湿剂和/或Surfynol 104BC润湿剂。在本发明中，所述颜填料润湿剂不仅能够提高分散剂对颜填料的润湿能力，还可以有效抑制体系中气泡的产生，提高漆膜的致密性，进一步提高漆膜的耐水性能。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括无机填料0.5～10％，进一步优选为1～9％，更优选为2～8％。在本发明中，所述无机填料优选包括滑石粉、硫酸钡和碳酸钙中的一种或几种。在本发明中，所述无机填料能够提高体系的质量固体份，保证喷涂膜厚。在本发明的具体实施例中，所述无机填料优选为扬州砾金生产的滑石粉。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括消泡剂0.2～2％，进一步优选为0.5～1.8％，更优选为1.0～1.5％。在本发明中，所述消泡剂优选包括含硅类消泡剂。在本发明中，所述消泡剂优选包括有机硅矿物油、迪高TEGO 901W消泡剂、迪高TEGO902W消泡剂、DF3225消泡剂和巴斯夫ST 2437消泡剂中的一种或几种。在本发明中，所述消泡剂可以有效消除机械搅拌中产生的气泡，从而消除漆膜中针孔，提高漆膜致密性，进一步提高漆膜的耐水性能。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括中和剂0.01～0.1％，进一步优选为0.02～0.09％，更优选为0.03～0.08％。在本发明中，所述中和剂优选包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)和/或N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括增稠剂0.1～1.0％，进一步优选为0.2～0.8％，更优选为0.5～0.6％。在本发明中，所述增稠剂优选包括水性聚氨酯增稠剂。在本发明中，所述增稠剂优选包括海明斯德谦RHEOLATE 299增稠剂、美国陶氏DOWRM-8W增稠剂和美国陶氏DOW RM-12W增稠剂中的一种或几种。在本发明中，采用水性聚氨酯增稠剂能够改变涂料的流变性能，改善体系粘度，提高涂料施工性能。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括杀菌剂0.1～0.5％，进一步优选为0.2～0.4％，更优选为0.3％。在本发明中，所述杀菌剂优选包括托尔化学生产的ACTICIDE EG-CT杀菌剂、ACTICIDE EG-CONC杀菌剂、ACTICIDE DB20杀菌剂和ACTICIDE MBS杀菌剂中的一种或几种。在本发明中，所述杀菌剂能够有效抑制体系中霉菌的产生，保证涂料贮存中不产生霉变。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括基材润湿剂0.1～0.5％，进一步优选为0.2～0.4％，更优选为0.3％。在本发明中，所述基材润湿剂优选包括有机硅类润湿剂。在本发明中，所述基材润湿剂优选包括YTGR4160润湿剂、巴斯夫BASF 3323润湿剂、迪高TEGO TWIN-4100润湿剂、迪高TWIN-4000润湿剂、迪高TEGO100润湿剂、陶氏化学DOWSIL57润湿剂中的一种或几种。在本发明中，所述基材润湿剂能够降低漆料的动静态表面张力来对基材润湿，以达到漆膜表面的控制能力，杜绝漆膜产生油缩、缩边、针孔等现象。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括成膜助剂2～5％，进一步优选为3.2～4.5％，更优选为3.5～4％。在本发明中，所述成膜助剂优选包括丙二醇二乙酸酯(PGDA)。在本发明中，所述成膜助剂能够辅助丙烯酸树脂成膜，尤其是在冬季(温度低于5℃)低温的环境下，成膜性良好，能够防止漆膜出现龟裂等不良现象。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水性钛酸酯偶联剂0.2～0.5％，进一步优选为0.3～0.4％。在本发明中，所述水性钛酸酯偶联剂优选包括美国肯瑞奇KR-238T钛酸酯偶联剂。在本发明中，所述偶联剂为水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂之间、水性树脂和无机填料之间提供偶联，提高交联密度，进一步提高漆膜的耐水性、耐盐雾性能以及耐化学性。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水6～12％，进一步优选为7～11％，更优选为8～10％。

在本发明中，所述水性丙烯酸涂料的pH值优选为7～8。

本发明还提供了上述技术方案所述的水性丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：

将所述水性丙烯酸涂料包括的各组分进行混合，得到所述水性丙烯酸涂料。

在本发明中，所述混合优选包括：

将水性有机膨润土、分散剂、颜填料、颜填料润湿剂、无机填料、部分消泡剂和部分水第一混合，得到第一浆料；

将所述第一浆料和水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯树脂、增稠剂、杀菌剂、基材润湿剂、成膜助剂、中和剂、水性钛酸酯偶联剂、剩余消泡剂、剩余水第二混合。

在本发明中，所述第一混合优选包括：

将水性有机膨润土和部分水一级混合，得到一级浆料；

将所述一级浆料和颜填料、分散剂二级混合，得到二级浆料；

将所述二级浆料和颜填料润湿剂、无机填料、部分消泡剂三级混合。

在本发明中，所述一级混合的过程优选为：

在搅拌的条件下，将所述水性有机膨润土添加到部分水中。

在本发明中，所述搅拌的转速优选为500～700rpm，时间优选为15～20min。本发明对所述添加的速度没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。

在本发明中，所述二级混合的过程优选为：

在搅拌的条件下，将所述颜填料和分散剂添加到所述一级浆料中。

在本发明中，所述搅拌的转速优选为500～800rpm，进一步优选为600～700rpm；时间优选为10～15min。

在本发明中，所述三级混合优选包括依次进行搅拌和砂磨。在本发明中，所述搅拌的转速优选为500～800rpm；时间优选为10～15min。在本发明中，所述砂磨的转速优选为500～600rpm，时间优选为60～80min。在本发明中，所述砂磨采用的锆珠的粒径优选为1.8～2.2mm。在本发明中，所述砂磨的球料比优选为1.5～2.5。在本发明中，所述砂磨优选在砂磨机中进行。

在本发明中，所述第一浆料中的物料的细度优选为≤20μm。

得到所述第一浆料后，本发明将所述第一浆料和水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯树脂、增稠剂、杀菌剂、基材润湿剂、成膜助剂、中和剂、水性钛酸酯偶联剂、剩余消泡剂、剩余水第二混合。

在本发明中，所述第二混合优选包括：

将第一浆料、水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯树脂、增稠剂、杀菌剂、基材润湿剂、中和剂、偶联剂、剩余消泡剂和剩余水预混，得到预混料；

将所述预混料和成膜助剂再混合。

在发明中，所述预混优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的转速优选为400～500rpm；时间优选为10～15min。

在本发明中，所述再混合的方式优选为：在搅拌的条件下，将所述成膜助剂滴加到所述预混料中。

在本发明中，所述搅拌的转速优选为400～500rpm。在本发明中，所述滴加的速度优选为30min/100kg。在本发明中，采用滴加的方式将成膜助剂添加到预混料中，能够避免由于水性聚氨酯树脂对成膜助剂的耐受性差而导致破乳现象的发生。

在本发明中，所述部分消泡剂和剩余消泡剂的质量比优选为0.1～1.0：0.1～1.0，进一步优选为0.2～0.9：0.2～0.9，更优选为0.3～0.8：0.3～0.8。

在本发明中，所述部分水和剩余水的质量比优选为5～10：1～2，进一步优选为6～9：0.5～2，更优选为7～8：0.5～2。

本发明还提供了上述技术方案所述的水性丙烯酸涂料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的水性丙烯酸涂料作为集装箱标志漆的应用。本发明对所述应用的具体实施方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式进行即可。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

在转速为700rpm的搅拌下，将0.6kg水性有机膨润土(巴斯夫RA5020)添加到8kg水中，搅拌15min得到一级浆料；

在转速为600rpm的搅拌下，将15kg钛白粉(中钛新材料JHSR-610)、0.9kg酞菁蓝(南通争妍新材料)、0.9kg分散剂(上海深竹化工SN-2327)添加到上述一级浆料中，搅拌15min得到二级浆料；

将0.8kg颜料润湿剂(空气化工Surfynol 104BC)、3.3kg滑石粉(扬州砾金)、0.5kg消泡剂(巴斯夫ST 2437)和上述得到的二级浆料在转速为600rpm下搅拌10min，然后添加到砂磨机中(其中锆珠的粒径为2.0mm，球料比为2.0)，在600rpm的转速下砂磨60min，得到第一浆料(其中物料的细度≤20μm)；

将48kg水性丙烯酸乳液(帝斯曼XK205)、16kg帝斯曼NeoRez R2180水性聚氨酯树脂、0.03kg中和剂(安格斯AMP-95)、0.5kg增稠剂(陶氏化学RM-8W)、0.3kg消泡剂(巴斯夫ST2437)、0.3kg杀菌剂(托尔化学ACTICIDE DB20)、0.3kg基材润湿剂(陶氏化学DOWSIL57)、0.3kg水性钛酸酯偶联剂(美国肯瑞奇KR-238T)和0.67kg水和上述得到的第一浆料，在400rpm的转速下搅拌15min，得到预混料；在400rpm的转速下，将3.6kg成膜助剂(陶氏化学PGDA)以30min/100kg的滴加速度滴加到上述预混料，得到水性丙烯酸涂料。

实施例2

在转速为700rpm的搅拌下，将0.3kg水性有机膨润土(海明斯德谦BENTONE LT)添加到5.7kg水中，搅拌15min得到一级浆料；

在转速为600rpm的搅拌下，将8kg钛白粉(美国杜邦R706)、0.5kg颜料橙36(高邮华宝颜料)、0.6kg颜料红254(高邮华宝颜料)、0.9kg分散剂(毕克化学DISPERBYK2013)添加到上述一级浆料中，搅拌15min得到二级浆料；

将0.8kg颜料润湿剂剂(美国气体化工Surfynol 104E)、11.3kg硫酸钡(扬州砾金)、0.6kg消泡剂(迪高TEGO901W)和上述得到的二级浆料在转速为600rpm下搅拌10min，然后添加到砂磨机中(其中锆珠的粒径为2.0mm，球料比为2.0)，在600rpm的转速下砂磨60min，得到第一浆料(其中物料的细度≤20μm)；

将51kg水性丙烯酸乳液(陶氏化学PRIMALWL-51)、14.6kg帝斯曼NeoRez R2180水性聚氨酯树脂、0.03kg中和剂(安格斯AMP-95)、0.3kg增稠剂(海明斯德谦RHEOLATE 299)、0.2kg消泡剂(迪高TEGO901W)、0.3kg杀菌剂(托尔化学ACTICIDE DB20)、0.3kg基材润湿剂(迪高TEGO4100W)、0.3kg水性钛酸酯偶联剂(美国肯瑞奇KR-238T)和0.27kg水和上述得到的第一浆料，在400rpm的转速下搅拌15min，得到预混料；在400rpm的转速下，将4kg成膜助剂(陶氏化学PGDA)以30min/100kg的滴加速度滴加到上述预混料，得到水性丙烯酸涂料。

性能测试

对实施例1～2得到的水性丙烯酸涂料进行性能测试；

测试结果如表2所示；

测试方法：

其中测试1、2和3选用马口铁板，测试4、5选用软钢板，试板尺寸为150mm*70mm*(0.3～0.5)mm，其表面处理按照GB/T9721进行，测试6、7、8选用喷砂钢板，试板尺寸为150mm*70mm*(1.6～2.0)mm，喷砂等级为SA2.5；

试板制作条件如表1所示；

表1试板制作条件

	涂装方法	干膜厚度
			马口铁板	喷涂	30～35μm
软铁板	喷涂	30～35μm
			喷砂钢板	喷涂	30～35μm

测试结果如表2所示；

表2实施例1～2得到的水性丙烯酸涂料的性能测试结果

从表2可以看出，本发明提供的水性丙烯酸涂的干燥时间短且具有优异的耐水性。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种水性丙烯酸涂料，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液的玻璃化温度为50～55℃。

3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述增稠剂包括水性聚氨酯增稠剂。

4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述基材润湿剂包括有机硅类润湿剂。

5.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述消泡剂包括含硅类消泡剂。

6.根据权利要求1～5任一项所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述水性丙烯酸涂料的pH值为7～8。

7.权利要求1～6任一项所述的水性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述水性丙烯酸涂料包括的各组分进行混合，得到所述水性丙烯酸涂料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括：

将水性有机膨润土、分散剂、颜填料、颜填料润湿剂、无机填料、部分消泡剂和部分水第一混合，得到第一浆料；

将所述第一浆料和水性丙烯酸乳液、蓖麻油改性水性聚氨酯树脂、增稠剂、杀菌剂、基材润湿剂、成膜助剂、中和剂、水性钛酸酯偶联剂、剩余消泡剂、剩余水第二混合。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述部分消泡剂和剩余消泡剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0；

所述部分水和剩余水的质量比为5～10：1～2。

10.权利要求1～6任一项所述的水性丙烯酸涂料或权利要求7～9任一项所述的制备方法制备得到的水性丙烯酸涂料作为集装箱标志漆的应用。