CN116426178B - 一种水性哑光锤纹漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性哑光锤纹漆及其制备方法，包括A组分和B组分，A组分中的颜料组分由大粒径颜料成分、小粒径成分、其他颜料成分构成。其中，大粒径颜料成分由颜料色浆在高岭土、氯化钙、微纤化纤维素和硅酸钠在酸性条件下反应生成，其D50范围为20μm‑35μm,D90范围为30‑50μm；小粒径成分由参与组成大粒径颜料成分之外的颜料色浆、二氧化硅，硅酸钙构成，D50范围为1‑5μm，D90小于等于10μm。本技术方案生成的水性锤纹漆粘度性质佳，漆面分层快、纹路清晰均匀，哑光效果好，硬度高且维持效果好，制备条件宽松较易推广。

Description

一种水性哑光锤纹漆及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种锤纹水性漆及其制备方法。
背景技术
锤纹漆是一种涂装表面呈现的花纹图案类似于铁锤击打金属板后形成的花纹的油漆，大量使用于铸件以掩盖表面的粗糙不平整和保护作用，其以锤纹清晰、优美别致、立体感而广泛适用于各种仪器、门窗、金属类柜台、机床设备等。常由合成树脂、溶剂、铝粉及助剂等组成。
CN113462222B“一种水性双组份哑光锤纹漆及其制备方法”，公开了一种双组份锤纹漆，无需添加银粉即可形成鲜明的立体花纹：其通过设置两种粒径大小不同的成分“哑粉(水合硫酸镁和/或二氧化硅)”和“色浆”，两种成分在形成锤纹时运动轨迹不同，使得锤纹出现层次变化，形成立体花纹。同时，该文献公开了使用油性聚异氰酸酯固化剂促进锤纹漆固化干燥，并通过乙二醇丁醚醋酸酯促进前者与整个体系相容，并提高哑光效果。
然而该技术方案最终漆面的哑光效果主要由哑光粉提供，哑光粉会使水性漆的粘度提高；其次，锤纹由粒径都偏小的两种分子位移形成，漆面整体干燥速度需要让位于分子分层的需要，其两方面互相制约使整体干燥时间延长；再次，虽然该方案呈现出的花纹鲜明，但其表面快速干燥导致漆面硬度降低，且在一段时间使用后硬度会进一步降低，容易磨损；最后，该方案需要控制的条件较为严苛，，因此在一定程度上限制了使用和推广。
发明内容
为了解决现有技术中，锤纹漆的粘度会随着哑光粉的使用而提高，造成涂覆时粘度提高操作不便，锤纹漆立体花纹生成条件严格、消光效果一般、硬度不足等问题，本发明提供一种水性哑光锤纹漆及其制备方法，不额外添加哑光粉却能提升消光效果，在涂覆时粘度适宜，硬度，锤纹沉稳、均匀、美观。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水性哑光锤纹漆。包括A组分和B组分，A组分包括水性树脂、颜料组分、水、A组助溶剂、锤纹剂、功能助剂；B组分包括固化剂和B组助溶剂。
所述A组分包括以下重量份数的原料：丙烯酸树脂：40份-60份；颜料组分：10-15份；水：5份-15份；A组助溶剂：3份-8份；pH调节溶剂：2份-5份；锤纹剂：2份-4份；其余功能助剂20-35份。
所述功能助剂包括以下成分：消泡剂：0.1份-0.5份；分散剂：20份-30份；润湿助剂：0.5份-1.5份；流平剂2-4份；成膜剂1-2份；防流挂剂1-2份；
所述B组分包括以下重量份数的原料：固化剂与B组助溶剂质量比为2:1。
所述100份A组分在使用时添加10-15份B组分。
所述A组分中的颜料组分主要由大粒径颜料成分、小粒径成分、其他颜料成分构成。
大粒径颜料成分，由水性颜料色浆在pH＝5-7、50-70℃下经由高岭土、氯化钙、微纤化纤维素和硅酸钠处理0.5-1.5小时后制得。硅酸钠在酸性环境反应过程中结晶出二氧化硅，并与氯化钙反应为硅酸钙。颜料色浆微粒表面与高岭土、二氧化硅、硅酸钙、微纤化纤维素共同结合，生成大粒径颜料成分。该成分中的粒子D50范围在20μm至35μm内,D90范围在30-50μm。
优选的，大粒径颜料成分粒子D50范围在22μm至26μm内,D90范围在45-50μm。
小粒径成分，主要由上述反应体系内析出的多余二氧化硅，硅酸钙以及剩余颜料色浆构成。小粒径成分中的粒子D50范围在1-5μm，D90范围小于等于10μm。
优选的小粒径成分中的粒子D50范围在3-5μm，D90范围为7-9μm
其他颜料成分，包括助溶剂、消泡剂、水等。
所述A组分中的颜料组分制备体系的反应添加原料及其重量份数为：
颜料：30份-40份(D90＝0.2-5μm)；高岭土4-5份、氯化钙0.5-1份，微纤化纤维素2-3份、硅酸钠6-8份：助溶剂：3份-5份；消泡剂：0.1份-0.5份；去离子水：40份-50份；
所述A组分中的颜料组分制备体系的反应条件为pH＝5-7、50-70℃搅拌处理0.5-1.5h。
优选地，所述锤纹剂的包括下列重量份数的物质：聚(二甲基硅氧烷-3-羟基丙基甲基硅氧烷)聚氧乙烯醚2份；1,3-双(4-甲氧苯基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷3份；甲基苯基二甲基硅酮1份；二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯4份；乙酰乙酸乙酯二异丙基铝酸酯3份。
优选地，所述A组助溶剂包括：无水乙醇、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚。
优选地，pH调节剂：2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
优选地，所述消泡剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠。
优选地，所述分散剂为聚乙二醇单月桂酸酯、N-二甲胺丙基硬脂酰胺和正十八醇的混合物，其质量比为2:3:1。
优选地，所述润湿剂为聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯和叔丁基二甲基硅烷醇的混合物，其质量比为1:1。
优选地，所述流平剂为聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯。
优选地，所述成膜剂为12-醇酯。
优选地，所述防流挂剂为膨润土和双[3-(三乙氧基硅烷)丙基]胺的混合物，其质量比为2:1。
优选的，所述A组其他成分还包括重量份数为0.1份-0.2份的杀菌剂。
优选的，所述B组固化剂为油性聚异氰酸酯固化剂。
优选的，所述B组助溶剂为乙二醇丁醚醋酸酯。
本发明还提供了一种水性哑光锤纹漆的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备颜料组分：
首先按照配方称量好各物质，在搅拌器内加入助溶剂、消泡剂搅拌均匀，以200-300r/min搅拌5-10min；再加入颜料300-500r/min速度预分散10-20min，将预分散体加入卧式砂磨机研磨制成颜料色浆。
混合颜料色浆、高岭土、氯化钙、微纤化纤维素和硅酸钠，300-500r/min预分散5min搅拌均匀。用稀硫酸调节pH至5-7，加热至50℃-70℃中，中低速50-100r/min搅拌结晶0.5-1.5h
S2：制备混合液：
首先按配方称量好各物质，先将丙烯酸树脂、水和助溶剂加入到搅拌器，搅拌速度为300-400r/min，搅拌时间为10-15min，得到第一混合液；
再将湿润剂、分散剂、流平剂、防流挂剂和pH调节剂加入到第一混合液中，搅拌速度设置为400-600r/min，搅拌时间为20-30min，形成第二混合液；
加入3/4质量的消泡剂、成膜剂、锤纹剂加入到第二混合液中，搅拌速度600-800r/min，搅拌时间为30-60min，最终形成混合液；
S3：混合A组分：
将S1颜料组分加入S2步骤的混合容器中调制成所需颜色，剩余的消泡剂按配方质量放入到捏合机中混合搅拌均匀高速搅拌均匀，得到A组分。
S4：制备B组分：
将B组助溶剂和固化剂加入密闭容器中，高速搅拌分散3min-5min，并及时封装密封保存，即得B组分。
有益效果：
1、通过硅酸钠和高岭土、氯化钙在酸性环境中反应结晶产二氧化硅和硅酸钙，一部分与颜料色浆、高岭土、微纤化纤维素三者结合成为大粒径颜料成分，剩余部分作为小粒径成分在体系中游离，与大粒径颜料成分一并发挥消光作用，无需额外添加哑光粉，消光效果优异。
2、在锤纹形成过程中大粒径颜料成分下沉，小粒径成分分布于漆膜凸出部分，形成清晰的锤纹纹路。两者粒径差异较为显著，在常温下能够更快分层，在几乎表面干燥的同时，就能形成比较均匀的纹路。
3、采用本方法，在颜料的沉降结晶过程中需要使用分散剂。因为，颜料组分制备体系内粒子的密度会显著提高，大粒径颜料成分易过分凝聚，导致粒径过大并大量沉降，其粒度分析也达不到标准的要求，该沉降物得到的漆面有明显瑕疵，哑光效果差。在颜料的沉降结晶过程中采用一般的分散剂(如多聚磷酸钠)能一定程度解决上述问题，但仍不理想。
而在使用微纤化纤维素作为分散剂时，除了能促进均匀反应，大粒径颜料成分粒径得到控制之外，后续所得的水性漆的粘度也能得到良好的控制：制成的水性漆在保存时不易沉降，在使用时粘度会因涂布而适应性降低。涂覆之后，漆膜的硬度更高，在高温长时间保存下硬度的维持效果更好。据实验推测，微纤化纤维素在一定程度上参与了大粒径颜料成分的组成，同时也优化了水性漆整体上的性质。
4、上述该颜料适合各类皱纹类涂料制作，其锤纹漆面触感细腻，花纹清晰，色彩与质感沉稳高级。处理方法原理简单，制备条件宽松，较易推广。
具体实施方式：
组分1与实施例1：
S1：制备颜料组分：
S1-1首先按照配方称量好各物质，在搅拌器内加入水40kg，A组助溶剂无水乙醇3kg、消泡剂2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠0.1kg搅拌均匀，以250r/min搅拌7min；再加入颜料30kg，300r/mins速度预分散15min，将预分散体加入卧式砂磨机研磨制成颜料色浆，使得研磨后颜料色浆的粒径D90为3.785。
S1-2将上述颜料色浆与高岭土(D50＝1μm)3kg、氯化钙0.3kg、多聚磷酸钠2kg和硅酸钠5.5kg，300r/min预分散5min搅拌均匀。用稀硫酸调节pH为6.33，加热至55℃中，60r/min搅拌1h。
S2：制备混合液
S2-1首先按配方称量好各物质，先将丙烯酸树脂40kg、水5kg和助溶剂无水乙醇4kg加入到搅拌器，搅拌速度为300-400r/min，搅拌时间为15min，得到第一混合液；
S2-2将湿润剂1kg、分散剂20kg、流平剂2kg、防流挂剂1kg和pH调节剂AMP-95 2kg加入到第一混合液中，搅拌速度设置为400-600r/min，搅拌时间为30min，形成第二混合液；
S2-3加入0.5kg的消泡剂、1kg成膜剂、3kg锤纹剂加入到第二混合液中，搅拌速度600-800r/min，搅拌时间为30-60min，最终形成混合液；
S3：混合制得A组分：
将S1颜料组分12kg加入S2步骤的混合容器中调制成所需颜色，剩余的消泡剂约0.1kg按配方质量放入到捏合机中600-800r/min混合搅拌均匀，得到A组分。
S4：制备B组分：
将乙二醇丁醚醋酸酯20kg和油性聚异氰酸酯固化剂60kg加入密闭容器中，高速搅拌分散3min-5min，并及时封装密封保存，即得B组分。
颜料组分2-4、对比组分5-7成分添加说明：
组分2为组分1改进后的组分，其不同之处在于：替换了分散剂多聚磷酸钠为微纤化纤维素。
对比组分5为组分1和组分2的对比例，其中S1-2步骤中，不添加高岭土、氯化钙、分散剂硅酸钠等成分。
对比组分6为组分1和组分2的对比例，其中S1-2步骤中，添加D90＝5μm二氧化硅哑光粉末10kg，反应温度为55℃。
对比组分7为组分1和组分2的对比例，组分1和组分2针对对比组分7存在的沉降问题在S1-2中添加了分散剂。
组分2-4为添加微纤化纤维素作为分散剂。相比于组分2，组分3和组分4除分散剂外的各项添加的类型和比例有所调整。
步骤S1中制备颜料组分详情如表1所示：
实施例2-4、对比实施例5-7、实施例8-13成分添加说明：
实施例2-4、对比实施例5-7：以表1所示的成分按照实施例1的步骤S1制得的颜料组分，S2-S4步骤中添加的相关成分与实施例1相同，详见表2“实施例1-4、对比实施例5-7”列。
实施例8-13：以表1中颜料组分4为颜料组分，对S2-4步骤A组分其他相关成分、A组分与B组分混合比例等数据进行调整详见“实施例8”列到“实施例13”列。
上表中：
所述锤纹剂的包括下列重量份数的物质：聚(二甲基硅氧烷-3-羟基丙基甲基硅氧烷)聚氧乙烯醚2份；1,3-双(4-甲氧苯基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷3份；甲基苯基二甲基硅酮1份；二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯4份；乙酰乙酸乙酯二异丙基铝酸酯3份；
A组助溶剂包括：无水乙醇、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚；
pH调节剂：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
所述消泡剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠；
所述分散剂为聚乙二醇单月桂酸酯、N-二甲胺丙基硬脂酰胺和正十八醇的混合物，其质量比为2:3:1；
所述润湿剂为聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯和叔丁基二甲基硅烷醇的混合物，其质量比为1:1；
所述流平剂为聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯；
所述成膜剂为12-醇酯；
所述防流挂剂为膨润土和双[3-(三乙氧基硅烷)丙基]胺的混合物，其质量比为2:1。
粒度检测：
将颜料组分1-7经过S1步骤反应后的色浆液体取样进行离心(1000r/min)，抽取上下层于不同样品中分别检测，确定大粒径颜料成分和小粒径成分的D50、D90粒径大小，如表3所示：
性能检测试验：
1.粘度根据GB/T 1723-93进行测试，用涂-4杯粘度计检测，数据越大表示粘度高。水性漆一般为90-110。
2.光泽根据：GB/T 9754-2007测试在60°角度下的漆膜光泽。
3.手感和观感根据漆膜成型后进行评估，手感按直接接触的细腻程度1-10分级，10为细腻；观感按锤纹直观观察后进行评价，总体评分1-10,10立体效果好，纹路清晰。
4.附着力根据GB/T 9286-1998测试，0级为最优，5级为最劣。
5.硬度根据GB/T 6739-2006测试，硬度由低到高依次为：3B-2B-B-HB-F-H-2H-3H。各实施例放置4h干燥后进行检测。为评判在较高温作业中硬度是否下降，将各样品于100℃中放置10天后检测硬度。
相关测试结果如表4所示：
根据表1、表3-4，与对比实施例5和6不进行S1-1.2步骤反应相比，实施例1-4和对比实施例7中，硅酸钠和高岭土、氯化钙在酸性条件下颜料部分内部结晶产二氧化硅和硅酸钙，形成大粒径颜料成分和小粒径成分的游离粒子。这些成分在锤纹形成过程中，大粒径颜料成分在锤纹形成过程中下沉，剩余颜料色浆和游离的二氧化硅等成分分布于漆膜凸出部分。实施例2-4在不额外添加哑光粉的情况下，其光泽相比于其他实施例有显著的下降，哑光性能优异。
因结晶过程会显著提高颜料体系内粒子的密度，反应中大粒径颜料成分易过分凝聚导致大量结絮沉降，发生不均匀沉淀的现象。对比实施例7中，虽然哑光性能与对比实施例6相比有所提升，其粒径数据陡增，锤纹的手感和观感均较差。该沉降物颜料组分得到的漆面有明显颗粒和瑕疵。
实施例1与对比实施例7相比，在颜料组分制备时添加了分散剂多聚磷酸钠，一定程度改善了上述缺陷，但水性漆的各项性能仍有欠缺。
实施例2-4在采用微纤化纤维素作为分散剂后，效果较好，尤其是实施例4其锤纹漆面触感细腻，花纹清晰，质感沉稳。在颜料组分中用微纤化纤维素作为分散剂，除了能促进均匀反应，大粒径颜料成分的粒径得到控制之外，后续所得的水性漆的粘度也能得到良好的控制：制成的水性漆在保存时不易沉降，在使用时粘度会因涂布而适应性降低。另外，使用微纤化纤维素作为分散剂，在漆面干燥之后硬度有所提高，且经过长期高温放置，硬度的维持效果也较好。因此根据上述实验可以推测，微纤化纤维素在一定程度上参与了大粒径颜料成分的组成，优化了颜料粒子和水性漆本身原有的性质。
实施例8-13采用了最佳实施例4的颜料组分，在S2-S4步骤的组分添加各有不同，但数据显示实施例8-13与实施例4的在水性漆的各项性能方面差异较小。因此，在实施例8-13各项成分配比范围内，水性漆可以较好地维持实施例4的各项性质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水性哑光锤纹漆，包括A组分和B组分，A组分包括：水性树脂、颜料组分、水、A组助溶剂、锤纹剂、功能助剂；B组分包括：固化剂和B组助溶剂，其特征在于：A组分中的颜料组分由大粒径颜料成分、小粒径成分、其他颜料成分构成；
所述大粒径颜料成分由颜料色浆经由高岭土、氯化钙、微纤化纤维素和硅酸钠在pH＝5-7、50-70℃条件下处理0.5-1.5小时后制得，所述大粒径颜料成分由颜料色浆结合高岭土、微纤化纤维素、反应中生成的二氧化硅和硅酸钙构成，其D50范围为20μm-35μm,D90范围为30-50μm；
所述小粒径成分由参与组成大粒径颜料成分之外的颜料色浆、二氧化硅，硅酸钙构成，所述小粒径成分D50范围为1-5μm，D90小于等于10μm；
所述其他颜料成分包括：助溶剂、消泡剂、水；所述功能助剂包括：pH调节溶剂、消泡剂、分散剂、润湿剂、流平剂、成膜剂、防流挂剂；
所述A组分具体包括以下重量份数的原料：丙烯酸树脂40份-60份、颜料组分10-15份、水5份-15份、A组助溶剂3份-8份、锤纹剂2份-4份、pH调节溶剂2份-5份、消泡剂0.1份-0.5份、分散剂20份-30份、润湿剂0.5份-1.5份、流平剂2-4份、成膜剂1-2份、防流挂剂1-2份；
所述B组分具体包括以下重量份数的原料：固化剂与B组助溶剂成分比为2:1；
水性哑光锤纹漆在使用时100份A组分添加10-15份B组分；
所述锤纹剂的包括下列重量份数的物质：
聚(二甲基硅氧烷-3-羟基丙基甲基硅氧烷)聚氧乙烯醚2份；
1,3-双(4-甲氧苯基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷3份；
甲基苯基二甲基硅酮1份；
二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯4份；
乙酰乙酸乙酯二异丙基铝酸酯3份；
所述A组助溶剂包括：无水乙醇、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚中的一种或多种；
所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
所述消泡剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠；
所述分散剂为聚乙二醇单月桂酸酯、N-二甲胺丙基硬脂酰胺和正十八醇的混合物，其质量比为2:3:1；
所述润湿剂为聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯和叔丁基二甲基硅烷醇的混合物，其质量比为1:1；
所述流平剂为聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯；
所述成膜剂为12-醇酯；
所述防流挂剂为膨润土和双[3-(三乙氧基硅烷)丙基]胺的混合物，其质量比为2:1。
2.一种如权利要求1所述的水性哑光锤纹漆的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备颜料组分；
S2：制备A组分除颜料组分之外的成分的混合液；
S3：将S1得到的颜料组分加入S2，混合得到A组分：
S4：制备B组分；
其特征在于：所述S1步骤中包含以下两步：
S1-1按配方称量好各物质，在搅拌器内加入助溶剂、消泡剂均匀搅拌，再加入颜料进行预分散，将预分散体加入卧式砂磨机研磨制成颜料色浆，所述颜料色浆的D90粒径小于等于5μm；
S1-2混合色浆、高岭土、氯化钙、微纤化纤维素和硅酸钠，搅拌均匀，调节pH＝5-7，在50-70℃下，50-100r/min搅拌处理0.5-1.5h，得到由大粒径颜料成分、小粒径成分构成的颜料组分。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
S1-2反应体系的成分组成为：水40份-50份、颜料30份-40份；高岭土4-5份、氯化钙0.5-1份，微纤化纤维素2-3份、硅酸钠6-8份、助溶剂3份-5份、消泡剂0.1份-0.5份；
反应条件为pH＝5-7、50-70℃，50-100r/min搅拌处理0.5-1.5h。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
S1-1反应步骤中助溶剂、消泡剂以200-300r/min搅拌5-10min，加入颜料后以300-500r/min速度预分散10-20min。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述S2-4步骤为
S2：制备A组分除颜料组分之外的混合液：
首先按配方称量好各物质，先将丙烯酸树脂、水和助溶剂加入到搅拌器，搅拌均匀，得到第一混合液；将湿润剂、分散剂、流平剂、防流挂剂和pH调节剂加入到第一混合液中，搅拌均匀，形成第二混合液；加入部分消泡剂、成膜剂、锤纹剂加入到第二混合液中充分搅拌最终形成混合液；
S3：混合得到A组分：
将S1颜料组分加入S2步骤的混合容器中调制成所需颜色，剩余的消泡剂按配方质量放入到捏合机中混合搅拌均匀高速搅拌均匀，得到A组分；
S4：制备B组分：
将B组助溶剂和固化剂加入密闭容器中，高速搅拌分散3min-5min，并及时封装密封保存，即得B组分。
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