CN116082910A - 一种橘纹钢板及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种橘纹钢板及其生产工艺，属于油漆技术领域。其包括基底钢板和其表面由橘纹涂料固化而成的橘纹防护层，该橘纹涂料按照重量份计包括：共聚丙烯酸树脂100份、改性尼龙树脂5‑20份、钛白粉12‑18份、滑石粉3‑9份、颜料≤1.5份、分散剂0.5‑0.8份、引发剂0.1‑0.2份和助橘剂0.1‑0.5份，改性尼龙树脂分子上具有大量含氮基团，其与钛白粉和滑石粉螯合，增强聚合链间强度，同时形成均匀硬质的橘纹结构，通过调节改性尼龙树脂的含量，可获得不同的橘纹形貌；共聚丙烯酸树脂通过三烯丙基胺提高支化度，与改性尼龙树脂形成卡合交联结构，进一步提高涂层强度。

Description

一种橘纹钢板及其生产工艺
技术领域
本发明属于油漆技术领域，具体地，涉及一种橘纹钢板及其生产工艺。
背景技术
橘纹漆作为美术漆的一种，因其优良的遮盖力，可较好的掩盖物件底材不平或其它缺陷而深受仪器仪表、五金机械、机床行业的青睐，其树脂、颜料、助剂和稀释剂经特殊工艺制成，主要包括气干橘纹涂料、自干丙烯酸橘纹漆、高级聚氨酯橘纹漆、双组份丙烯酸聚氨酯橘纹漆和丙烯酸氨基醇酸树脂橘纹漆，其中，丙烯酸橘纹漆因其具有优良的保光、保色、耐候性而成为室内外机具用高性能装饰性涂料的首选基料；但是，现有丙烯酸橘纹漆的漆膜强度一般，漆膜与基底的附着力不高。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种橘纹钢板及其生产工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种橘纹钢板，包括基底钢板和其表面由橘纹涂料固化而成的橘纹防护层，所述橘纹涂料按照重量份计包括：
共聚丙烯酸树脂100份、改性尼龙树脂5-20份、钛白粉12-18份、滑石粉3-9份、颜料≤1.5份、分散剂0.5-0.8份、引发剂0.1-0.2份和助橘剂0.1-0.5份；
所述改性尼龙树脂由以下方法制备：
步骤A1：将马来酸酐和DMF水溶液预升温溶解，再加入4-二甲氨基吡啶混合，之后在80-90℃恒温，设置搅拌速率为600-800rpm，缓慢加入三聚氰胺，控制整体加入反应时间为2.6-3.2h，马来酸酐水解后与三聚氰胺分子上氨基反应，形成羧基封端，反应结束加入去离子水减压旋蒸数次去除DMF，制成尼龙基体；
进一步地，三聚氰胺、马来酸酐、4-二甲氨基吡啶和DMF水溶液的用量比为0.1mol：0.33-0.35mol：0.9-1.2g：150-180mL，DMF水溶液的浓度为60％。
步骤A2：将尼龙基体、二甲苯和正丁醇预升温溶解，再加入三乙胺混合，之后在100-110℃，缓慢滴加环氧氯丙烷，控制整体滴加反应时间为5-7h，自然冷却至80℃，加入氢氧化钠高速搅拌，环氧氯丙烷与尼龙基体分子上封端的羧基开环反应，之后在氢氧化钠催化下闭环，形成环氧基改性，抽滤取滤液减压旋蒸至粘度达到80s，制成改性尼龙树脂。
进一步地，尼龙基体、环氧氯丙烷、三乙胺、氢氧化钠、二甲苯、正丁醇的用量比为100g：1.05-1.12mol：12-15mL：30-40g：350-420mL：150-180mL。
所述共聚丙烯酸树脂由以下方法制备：
步骤B1：将丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯混合均匀，升温至55-70℃，设置搅拌速率为80-120rpm，将过氧化苯甲酰和醋酸丁酯混合后缓慢加入，控制整体加入时间为2.5-3h，制成丙酸均聚物；
进一步地，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和醋酸丁酯的用量比为1mol：0.2-0.4mol：50-70mmol：10-30mmol：1.2-1.6g：80-110mL。
步骤B2：将丙酸均聚物和三烯丙基胺混合均匀，补加过氧化苯甲酰，升温至95-110℃，设置搅拌速率为180-240rpm，搅拌反应30-40min，反应结束加入松香水快速降温并调节粘度为50s，制成共聚丙烯酸树脂；
进一步地，丙酸均聚物、三烯丙基胺和过氧化苯甲酰的用量比为100g：15-25mmol：0.5-0.7g。
一种橘纹钢板的生产工艺，具体包括如下工序：
工序S1：将钛白粉、滑石粉、颜料、分散剂、引发剂和助橘剂预混均匀，之后在搅拌状态下与共聚丙烯酸树脂和改性尼龙树脂共混，真空脱气泡，得到橘纹涂料；
工序S2：将橘纹涂料刷涂在基底钢板表面、流平，之后置于隧道炉中将橘纹涂料烘干固化形成橘纹防护层，得到橘纹钢板。
优选地，分散剂为BYK-104S。
优选地，引发剂为异辛酸铬。
优选地，助橘剂为LD-81。
本发明的有益效果：
本发明制备出一种以共聚丙烯酸和改性尼龙树脂为基体橘纹涂料，其中，改性尼龙树脂三聚氰胺和马来酸酐为原料低聚形成具有支状结构的尼龙基体，再由环氧氯丙烷改性，对聚合物端部以环氧基封端，在引发剂催化与共聚丙烯酸树脂侧链上的羧基交联，通过提高涂层强度；
改性尼龙树脂分子上具有大量含氮基团，其与钛白粉和滑石粉螯合，增强聚合链间强度，同时形成均匀硬质的橘纹结构，通过调节改性尼龙树脂的含量，可获得不同的橘纹形貌；
共聚丙烯酸树脂以丙烯酸为主要单体，引入含甲基的丙烯酸以及丙烯酸酯共聚提高聚合物的内聚力，保证与基底钢板有良好的附着性，通过三烯丙基胺提高支化度，与改性尼龙树脂形成卡合交联结构，进一步提高涂层强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例制备一种橘纹钢板，具体实施过程如下：
1)制备改性尼龙树脂
a1、取马来酸酐和浓度为60％的DMF水溶液投加到反应釜内，预加热并辅以120rpm搅拌，将马来酸酐溶解，再加入4-二甲氨基吡啶混合，之后在80℃恒温，设置搅拌速率为600rpm，在30min内缓慢匀速加入三聚氰胺，控制整体加入反应时间为3.2h，反应结束分两次加入DMF两倍的去离子水减压旋蒸，得到尼龙基体，在以上反应中，三聚氰胺、马来酸酐、4-二甲氨基吡啶和DMF水溶液的用量比为0.1mol：0.33mol：0.9g：150mL。
a2、取尼龙基体、二甲苯和正丁醇投加到反应釜内预加热并辅以120rpm搅拌，将尼龙基体溶解混合，再加入三乙胺混合，之后升温至100℃，在3h内缓慢滴加环氧氯丙烷，控制整体滴加反应时间为7h，反应后停止加热自然冷却至80℃，加入氢氧化钠以1200rpm高速搅拌20min，之后抽滤取滤液减压旋蒸至粘度达到80s，得到改性尼龙树脂，在以上反应中，尼龙基体、环氧氯丙烷、三乙胺、氢氧化钠、二甲苯、正丁醇的用量比为100g：1.05mol：12mL：30g：350mL：150mL。
2)制备共聚丙烯酸树脂
b1、取丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯投加到反应釜内，施加180rpm搅拌混合均匀，之后升温至55℃，设置搅拌速率为80rpm，取过氧化苯甲酰和醋酸丁酯高速搅拌混合后在20min缓慢加入反应釜内，控制整体加入时间为3h，制成丙酸均聚物，在以上反应中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和醋酸丁酯的用量比为1mol：0.2mol：50mmol：30mmol：1.2g：80mL。
b2、取丙酸均聚物和三烯丙基胺投加到反应釜内，施加240rpm搅拌混合均匀，补加过氧化苯甲酰，升温至95℃，设置搅拌速率为180-240rpm，搅拌反应40min，反应结束加入松香水快速降温并调节粘度为50s，制成共聚丙烯酸树脂，在以上反应中，丙酸均聚物、三烯丙基胺和过氧化苯甲酰的用量比为100g：15mmol：0.5g。
3)制备橘纹钢板
s1、配料：按照重量取如下原料：
共聚丙烯酸树脂100份；
改性尼龙树脂5份；
钛白粉12份；
滑石粉9份；
颜料1.5份；
分散剂0.5份，选自BYK-104S，以下实施例采用相同原料；
引发剂0.1份，选自异辛酸铬，以下实施例采用相同原料；
助橘剂0.5份，选自橘纹助剂LD-81，以下实施例采用相同原料。
s2、混料：将钛白粉、滑石粉、颜料、分散剂、引发剂和助橘剂投加到搅拌器以800rpm高速搅拌混合10min，之后在180rpm搅拌下在20min加入共聚丙烯酸树脂和改性尼龙树脂混合，真空脱气泡5min，得到橘纹涂料；
s3、涂覆：将橘纹涂料刷涂在基底钢板表面，在室温下自然流平15min，之后转入隧道炉中，分别在35℃烘干25min，50℃烘干5min，在65℃烘干10min，之后自然冷却至室温，橘纹涂料烘干固化形成橘纹防护层，得到橘纹钢板。
实施例2
本实施例制备一种橘纹钢板，具体实施过程如下：
1)制备改性尼龙树脂
a1、取马来酸酐和浓度为60％的DMF水溶液投加到反应釜内，预加热并辅以120rpm搅拌，将马来酸酐溶解，再加入4-二甲氨基吡啶混合，之后在90℃恒温，设置搅拌速率为800rpm，在30min内缓慢匀速加入三聚氰胺，控制整体加入反应时间为2.6h，反应结束分两次加入DMF两倍的去离子水减压旋蒸，得到尼龙基体，在以上反应中，三聚氰胺、马来酸酐、4-二甲氨基吡啶和DMF水溶液的用量比为0.1mol：0.35mol：1.2g：180mL。
a2、取尼龙基体、二甲苯和正丁醇投加到反应釜内预加热并辅以120rpm搅拌，将尼龙基体溶解混合，再加入三乙胺混合，之后升温至110℃，在2h内缓慢滴加环氧氯丙烷，控制整体滴加反应时间为5h，反应后停止加热自然冷却至80℃，加入氢氧化钠以1200rpm高速搅拌20min，之后抽滤取滤液减压旋蒸至粘度达到80s，得到改性尼龙树脂，在以上反应中，尼龙基体、环氧氯丙烷、三乙胺、氢氧化钠、二甲苯、正丁醇的用量比为100g：1.12mol：15mL：40g：420mL：180mL。
2)制备共聚丙烯酸树脂
b1、取丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯投加到反应釜内，施加180rpm搅拌混合均匀，之后升温至70℃，设置搅拌速率为120rpm，取过氧化苯甲酰和醋酸丁酯高速搅拌混合后在20min缓慢加入反应釜内，控制整体加入时间为2.5h，制成丙酸均聚物，在以上反应中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和醋酸丁酯的用量比为1mol：0.4mol：70mmol：10mmol：1.6g：110mL。
b2、取丙酸均聚物和三烯丙基胺投加到反应釜内，施加240rpm搅拌混合均匀，补加过氧化苯甲酰，升温至110℃，设置搅拌速率为240rpm，搅拌反应30min，反应结束加入松香水快速降温并调节粘度为50s，制成共聚丙烯酸树脂，在以上反应中，丙酸均聚物、三烯丙基胺和过氧化苯甲酰的用量比为100g：25mmol：0.7g。
3)制备橘纹钢板
s1、配料：按照重量取如下原料：
共聚丙烯酸树脂100份；
改性尼龙树脂20份；
钛白粉18份；
滑石粉3份；
颜料1.5份；
分散剂0.8份；
引发剂0.2份；
助橘剂0.1份；
s2、混料：将钛白粉、滑石粉、颜料、分散剂、引发剂和助橘剂投加到搅拌器以800rpm高速搅拌混合15min，之后在180rpm搅拌下在20min加入共聚丙烯酸树脂和改性尼龙树脂混合，真空脱气泡5min，得到橘纹涂料；
s3、涂覆：将橘纹涂料刷涂在基底钢板表面，在室温下自然流平8min，之后转入隧道炉中，分别在35℃烘干20min，50℃烘干8min，在65℃烘干15min，之后自然冷却至室温，橘纹涂料烘干固化形成橘纹防护层，得到橘纹钢板。
实施例3
本实施例制备一种橘纹钢板，具体实施过程如下：
1)制备改性尼龙树脂
a1、取马来酸酐和浓度为60％的DMF水溶液投加到反应釜内，预加热并辅以120rpm搅拌，将马来酸酐溶解，再加入4-二甲氨基吡啶混合，之后在86℃恒温，设置搅拌速率为800rpm，在30min内缓慢匀速加入三聚氰胺，控制整体加入反应时间为3h，反应结束分两次加入DMF两倍的去离子水减压旋蒸，得到尼龙基体，在以上反应中，三聚氰胺、马来酸酐、4-二甲氨基吡啶和DMF水溶液的用量比为0.1mol：0.34mol：1.1g：170mL。
a2、取尼龙基体、二甲苯和正丁醇投加到反应釜内预加热并辅以120rpm搅拌，将尼龙基体溶解混合，再加入三乙胺混合，之后升温至110℃，在2.5h内缓慢滴加环氧氯丙烷，控制整体滴加反应时间为6.5h，反应后停止加热自然冷却至80℃，加入氢氧化钠以1200rpm高速搅拌20min，之后抽滤取滤液减压旋蒸至粘度达到80s，得到改性尼龙树脂，在以上反应中，尼龙基体、环氧氯丙烷、三乙胺、氢氧化钠、二甲苯、正丁醇的用量比为100g：1.1mol：14mL：32g：380mL：160mL。
2)制备共聚丙烯酸树脂
b1、取丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯投加到反应釜内，施加180rpm搅拌混合均匀，之后升温至65℃，设置搅拌速率为120rpm，取过氧化苯甲酰和醋酸丁酯高速搅拌混合后在20min缓慢加入反应釜内，控制整体加入时间为2.8h，制成丙酸均聚物，在以上反应中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和醋酸丁酯的用量比为1mol：0.3mol：60mmol：20mmol：1.5g：100mL。
b2、取丙酸均聚物和三烯丙基胺投加到反应釜内，施加240rpm搅拌混合均匀，补加过氧化苯甲酰，升温至108℃，设置搅拌速率为240rpm，搅拌反应35min，反应结束加入松香水快速降温并调节粘度为50s，制成共聚丙烯酸树脂，在以上反应中，丙酸均聚物、三烯丙基胺和过氧化苯甲酰的用量比为100g：22mmol：0.6g。
3)制备橘纹钢板
s1、配料：按照重量取如下原料：
共聚丙烯酸树脂100份；
改性尼龙树脂16份；
钛白粉15份；
滑石粉7份；
颜料1.5份；
分散剂0.7份；
引发剂0.16份；
助橘剂0.3份；
s2、混料：将钛白粉、滑石粉、颜料、分散剂、引发剂和助橘剂投加到搅拌器以800rpm高速搅拌混合13min，之后在180rpm搅拌下在20min加入共聚丙烯酸树脂和改性尼龙树脂混合，真空脱气泡5min，得到橘纹涂料；
s3、涂覆：将橘纹涂料刷涂在基底钢板表面，在室温下自然流平12min，之后转入隧道炉中，分别在35℃烘干22min，50℃烘干7min，在65℃烘干12min，之后自然冷却至室温，橘纹涂料烘干固化形成橘纹防护层，得到橘纹钢板。
取实施例1-实施例3制备的橘纹钢板的进行性能测试，具体测试数据如表1所示：
表1
Figure BDA0004015797150000091
Figure BDA0004015797150000101
由表1数据可知本发明制备的橘纹钢板，其漆膜硬度达到3H以上，1000次标准耐磨测试下，磨损仅有1.9-2.4mg，漆膜表现出优异的硬度和耐磨性，远高于现有的丙烯酸类漆膜，漆膜与钢板基底的附着力等级达到1级以上，具有良好的抗剥落特性，同时反光率为95％以上，具有良好的光泽度。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种橘纹钢板，包括基底钢板和其表面的橘纹防护层，其特征在于，橘纹防护层由橘纹涂料固化而成，所述橘纹涂料按照重量份计包括：
共聚丙烯酸树脂100份、改性尼龙树脂5-20份、钛白粉12-18份、滑石粉3-9份、颜料≤1.5份、分散剂0.5-0.8份、引发剂0.1-0.2份和助橘剂0.1-0.5份；
所述改性尼龙树脂由以下方法制备：
步骤A1：将马来酸酐和DMF水溶液预升温溶解，再加入4-二甲氨基吡啶混合，之后在80-90℃恒温，搅拌状态缓慢加入三聚氰胺，控制整体加入反应时间为2.6-3.2h，反应结束加入去离子水减压旋蒸数次，制成尼龙基体；
步骤A2：将尼龙基体、二甲苯和正丁醇预升温溶解，再加入三乙胺混合，之后在100-110℃，缓慢滴加环氧氯丙烷，控制整体滴加反应时间为5-7h，自然冷却至80℃，加入氢氧化钠高速搅拌，抽滤取滤液减压旋蒸至粘度达到80s，制成改性尼龙树脂。
2.根据权利要求1所述的一种橘纹钢板，其特征在于，三聚氰胺、马来酸酐、4-二甲氨基吡啶和DMF水溶液的用量比为0.1mol：0.33-0.35mol：0.9-1.2g：150-180mL，DMF水溶液的浓度为60％。
3.根据权利要求2所述的一种橘纹钢板，其特征在于，尼龙基体、环氧氯丙烷、三乙胺、氢氧化钠、二甲苯、正丁醇的用量比为100g：1.05-1.12mol：12-15mL：30-40g：350-420mL：150-180mL。
4.根据权利要求1所述的一种橘纹钢板，其特征在于，所述共聚丙烯酸树脂由以下方法制备：
步骤B1：将丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯混合均匀，升温至55-70℃，搅拌状态加入过氧化苯甲酰和醋酸丁酯的混合物，控制整体加入时间为2.5-3h，制成丙酸均聚物；
步骤B2：将丙酸均聚物和三烯丙基胺混合均匀，补加过氧化苯甲酰，升温至95-110℃，搅拌反应30-40min，反应结束加入松香水快速降温并调节粘度为50s，制成共聚丙烯酸树脂。
5.根据权利要求4所述的一种橘纹钢板，其特征在于，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和醋酸丁酯的用量比为1mol：0.2-0.4mol：50-70mmol：10-30mmol：1.2-1.6g：80-110mL。
6.根据权利要求5所述的一种橘纹钢板，其特征在于，丙酸均聚物、三烯丙基胺和过氧化苯甲酰的用量比为100g：15-25mmol：0.5-0.7g。
7.根据权利要求3和5任意一项所述的一种橘纹钢板的生产工艺，其特征在于，包括如下工序：
工序S1：将钛白粉、滑石粉、颜料、分散剂、引发剂和助橘剂预混均匀，之后在搅拌状态下与共聚丙烯酸树脂和改性尼龙树脂共混，真空脱气泡，得到橘纹涂料；
工序S2：将橘纹涂料刷涂在基底钢板表面、流平，之后置于隧道炉中将橘纹涂料烘干固化形成橘纹防护层，得到橘纹钢板。
8.根据权利要求7所述的一种橘纹钢板的生产工艺，其特征在于，引发剂为异辛酸铬。
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