CN116731599A - 一种水性磨砂面漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及IPC C09D175领域，进一步的，涉及一种水性磨砂面漆及其制备方法。包括A组分和B组分；A组分以质量百分比计，包括以下原料：羟基丙烯酸分散体40～60％、钛白粉10～20％、阻燃剂5～15％、砂面粉4～7％、成膜助剂2～5％、蜡乳液1～8％、增稠剂0.1～2％、消泡剂0.3～0.6％、表面活性剂0.3～0.5％、润湿剂0.2～0.5％、流平剂0.2～0.5％、中和剂0.05～0.2％、杀菌剂0.05～0.2％、去离子水余量；B组分为异氰酸酯。本发明制备得到水性磨砂面漆的硬度、耐划伤性、附着力和阻燃性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及IPC C09D175领域，进一步的，涉及一种水性磨砂面漆及其制备方法。
背景技术
在提倡的绿色环保的时代背景下，水性漆取代油性漆已经成为市场发展的趋势，水性漆是以无毒无害无污染的水做溶剂或分散剂，与油性漆相比，避免了有机溶剂的浪费，也大大降低了涂料中VOC的排放量。但目前市场上用的水性漆存在漆膜硬度低，抗刮性差的问题。
中国专利CN103865376 A公开了一种UV喷涂磨砂漆，包括以下组分：聚氨酯丙烯酸树脂、活性稀释剂、磨砂粉、防沉增稠剂、还包括光引发剂、溶剂等。此发明所述的UV喷涂磨砂漆，是一种干燥速度快、硬度高、固含量高的UV磨砂效果漆；但该技术方案以有机溶剂作为分散介质，有机溶剂的用量大，有机溶剂大多有毒、易燃且对人体有一定的伤害。
发明内容
本发明第一方面提供了一种水性磨砂面漆，包括A组分和B组分；A组分以质量百分比计，包括以下原料：羟基丙烯酸分散体40～60％、钛白粉10～20％、阻燃剂5～15％、砂面粉4～7％、成膜助剂2～5％、蜡乳液1～8％、增稠剂0.1～2％、消泡剂0.3～0.6％、表面活性剂0.3～0.5％、润湿剂0.2～0.5％、流平剂0.2～0.5％、中和剂0.05～0.2％、杀菌剂0.05～0.2％、去离子水余量；B组分为异氰酸酯。
优选的，所述A组分和B组分的质量比为(5～15):1。
优选的，所述A组分和B组分的质量比为10：1。
优选的，所述羟基丙烯酸分散体的羟基含量为2.5～4wt％，固含量为30～40wt％。
优选的，所述钛白粉的制备原料钛白粉选自金红石型钛白粉和/或锐钛型钛白粉。
优选的，所述钛白粉为金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉。
优选的，所述锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉的质量比为(2～5)：(1～3)。
优选的，所述锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉的质量比为3：2。
优选的，所述锐钛型钛白粉的粒径为2～30nm。
优选的，所述锐钛型钛白粉的粒径为10nm。
优选的，所述金红石型钛白粉的粒径为20～100nm。
优选的，所述金红石型钛白粉的粒径为50nm。
优选的，所述阻燃剂选自聚磷酸铵、三聚氰胺、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、氧化锡、氧化铜、磷酸锌、二氧化钛、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种组合。
优选的，所述阻燃剂选自聚磷酸铵和硼酸锌的组合。
优选的，所述聚磷酸铵和硼酸锌的质量比为(5～8)：(1～3)。
优选的，所述钛白粉和阻燃剂的质量比为(1～3):1。
本发明中，通过选择聚磷酸铵和硼酸锌作为阻燃剂，并且控制钛白粉和阻燃剂的质量比为(1～3):1时可以提高水性磨砂面漆的阻燃效果，尤其当选择钛白粉为锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉，锐钛型钛白粉的粒径为10nm，金红石型钛白粉的粒径为50nm，并控制锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉的质量比为3：2时，可以进一步提高水性磨砂面漆的硬度，提高水性磨砂面漆的抗刮性能。本申请人猜测：一方面在此质量比下的聚磷酸铵、硼酸锌、钛白粉之间的共同作用效果最好，提高了燃烧形成的碳化层的厚度，形成火源燃烧的屏障，抑制火源的扩散，从而赋予水性磨砂面漆优良的阻燃性；另一方面，向体系中添加锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉，由于体系中存在立体结构的粉体，进而提高了水性磨砂面漆的硬度，当选择锐钛型钛白粉的粒径为10nm，金红石型钛白粉的粒径为50nm，并且控制其质量比为3：2时，制备得到的钛白粉在体系中的分散性好，并且不会导致水性磨砂面漆漆膜过硬而发生龟裂现象。
优选的，所述砂面粉的粒径为40～80μm。
优选的，所述成膜助剂选自丙二醇单丁醚、十二碳醇酯、聚乙二醇、二乙二醇、乙二醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇、丙二醇二醋酸酯、二乙二醇单丁醚、二丙二醇、二丙二醇丁醚中的一种或多种组合。
优选的，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
优选的，所述蜡乳液的粘度为50～70mPa·s。
优选的，所述增稠剂选自丙烯酸增稠剂、缔合型丙烯酸增稠剂、聚氨酯增稠剂中的一种或多种组合。
优选的，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。
优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
优选的，所述有机硅消泡剂选自BYK-019、BYK-021、BYK-022、BYK-023、BYK-024、BYK-025、BYK-028中的任意一种。
优选的，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂。
优选的，所述润湿剂为有机硅润湿剂。
优选的，所述有机硅润湿剂选自BYK-346、BYK-347、BYK-348、BYK-349中的任意一种。
优选的，所述流平剂选自聚醚改性有机硅流平剂和/或丙烯酸酯类流平剂。
优选的，所述中和剂为陶氏AMP-95。
优选的，所述杀菌剂为OTA20、/>OTP 10、/>DW、EPW、/>IPA20、/>DCA10中的任意一种。
优选的，所述异氰酸酯为亲水性脂肪族聚异氰酸酯。
本发明第二方面提供了一种水性磨砂面漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、A组分的制备：
(1)将羟基丙烯酸分散体加入到制漆缸中，在800～1000rpm转速下依次加入消泡剂、润湿剂、表面活性剂、中和剂、流平剂，搅拌5～15min；
(2)加入钛白粉，在1200～1500rpm转速下高速分散至细度≤25μm；
(3)将成膜助剂与去离子水先预混，在800～1000rpm转速下缓慢加入，再依次加入杀菌剂、蜡乳液、阻燃剂、砂面粉；最后用增稠剂调粘至75-80KU即得A组分；
S2、水性磨砂面漆的制备方法：将S1制备得到的A组分与异氰酸酯根据质量比充分搅匀即得。
有益效果：
1、本发明通过选择羟基含量为2.5～4wt％，固含量为30～40wt％的羟基丙烯酸分散体，并通过控制A组分和B组分异氰酸酯的质量比为10：1，所形成的漆膜由于羟基丙烯酸分散体和异氰酸酯的分子间交联密度大而更加致密，对基材的附着力好，搭配钛白粉、阻燃剂、砂面粉、成膜助剂、蜡乳液、增稠剂、消泡剂、表面活性剂、润湿剂、流平剂、中和剂、杀菌剂，进一步了提高水性磨砂面漆的硬度、耐划伤性、附着力和阻燃性能。
2、本发明选择通过选择聚磷酸铵和硼酸锌作为阻燃剂，并且控制钛白粉和阻燃剂的质量比为(1～3):1，提高了燃烧形成的碳化层的厚度，形成火源燃烧的屏障，抑制火源的扩散，从而赋予水性磨砂面漆优良的阻燃性；向体系中添加锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉，由于体系中存在立体结构的粉体，进一步提高了水性磨砂面漆的硬度。
具体实施方式
实施例1
实施例1提供了一种水性磨砂面漆，包括A组分和B组分；A组分以质量百分比计，包括以下原料：羟基丙烯酸分散体55％、钛白粉15％、阻燃剂11.6％、砂面粉5％、成膜助剂3％、蜡乳液5％、增稠剂0.5％、消泡剂0.4％、表面活性剂0.4％、润湿剂0.3％、流平剂0.2％、中和剂0.1％、杀菌剂0.1％、去离子水余量；B组分为异氰酸酯。
所述羟基丙烯酸分散体的羟基含量为3.7wt％，固含量为35±1wt％，购买自欧宝迪树脂(深圳)有限公司，型号：AC 2597。
所述钛白粉金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉。
所述锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉的质量比为3：2。
所述锐钛型钛白粉的粒径为10nm，购买自博华斯纳米科技有限公司，型号：Brofos-TiO2-10。
所述金红石型钛白粉的粒径为50nm，购买自博华斯纳米科技有限公司，型号：Brofos-TiO2-N50。
所述阻燃剂为聚磷酸铵和硼酸锌。
所述聚磷酸铵和硼酸锌的质量比为3：1。
所述砂面粉的粒径为60±10μm，购买自江西省龙海化工有限公司，型号：380。
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
所述蜡乳液的粘度为60mPa·s，型号：毕克513。
所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，型号：高泰XS-71。
所述消泡剂为BYK-024。
所述表面活性剂为赢创104E。
所述润湿剂为BYK-346。
所述流平剂为TEGO Glide 450。
所述中和剂为陶氏AMP-95。
所述杀菌剂为IPA 20。
所述异氰酸酯为科思创Bayhydur 3100。
所述A组分和B组分的质量比为1：10。
一种水性磨砂面漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、A组分的制备：
(1)将羟基丙烯酸分散体加入到制漆缸中，在900rpm转速下依次加入消泡剂、润湿剂、表面活性剂、中和剂、流平剂，搅拌10min；
(2)加入钛白粉，在1300rpm转速下高速分散至细度≤25μm；
(3)将成膜助剂与去离子水先预混，在900rpm转速下缓慢加入，再依次加入杀菌剂、蜡乳液、阻燃剂、砂面粉；最后用增稠剂调粘至80KU即得；
S2、水性磨砂面漆的制备方法：将S1制备得到的A组分与异氰酸酯根据质量比充分搅匀即得。
实施例2
实施例2提供了一种水性磨砂面漆，包括A组分和B组分，A组分以质量百分比计，包括以下原料：羟基丙烯酸分散体50％、钛白粉12％、阻燃剂12％、砂面粉6％、成膜助剂3％、蜡乳液5％、增稠剂0.4％、消泡剂0.3％、表面活性剂0.4％、润湿剂0.3％、流平剂0.2％、中和剂0.1％、杀菌剂0.1％、去离子水余量；B组分为异氰酸酯。
所述羟基丙烯酸分散体的羟基含量为3.7wt％，固含量为35±1wt％，购买自欧宝迪树脂(深圳)有限公司，型号：AC 2597。
所述钛白粉金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉。
所述锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉的质量比为3：2。
所述锐钛型钛白粉的粒径为20nm，购买自博华斯纳米科技有限公司，型号：Brofos-TiO2-20。
所述金红石型钛白粉的粒径为30nm，购买自博华斯纳米科技有限公司，型号：Brofos-TiO2-N30。
所述阻燃剂为聚磷酸铵和硼酸锌。
所述聚磷酸铵和硼酸锌的质量比为3：1。
所述砂面粉的粒径为60±10μm，购买自江西省龙海化工有限公司，型号：380。
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
所述蜡乳液的粘度为60mPa·s，型号：毕克513。
所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，型号：高泰XS-71。
所述消泡剂为BYK-024。
所述表面活性剂为赢创104E。
所述润湿剂为BYK-346。
所述流平剂为TEGO Glide 450。
所述中和剂为陶氏AMP-95。
所述杀菌剂为IPA 20。
所述异氰酸酯为科思创Bayhydur 3100。
所述A组分和B组分的质量比为1：11。
一种水性磨砂面漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、A组分的制备：
(1)将羟基丙烯酸分散体加入到制漆缸中，在900rpm转速下依次加入消泡剂、润湿剂、表面活性剂、中和剂、流平剂，搅拌10min；
(2)加入钛白粉，在1300rpm转速下高速分散至细度≤25μm；
(3)将成膜助剂与去离子水先预混，在900rpm转速下缓慢加入，再依次加入杀菌剂、蜡乳液、阻燃剂、砂面粉；最后用增稠剂调粘至80KU即得；
S2、水性磨砂面漆的制备方法：将S1制备得到的A组分与异氰酸酯根据质量比充分搅匀即得。
实施例3
实施例3提供了一种水性磨砂面漆，其具体实施方式同实施例1，不同点在于，所述羟基丙烯酸分散体的羟基含量为4.7wt％，固含量为38±1wt％，购买自欧宝迪树脂(深圳)有限公司，型号：AC 27401。
实施例4
实施例4提供了一种水性磨砂面漆，其具体实施方式同实施例1，不同点在于，将钛白粉替换为滑石粉，购买自海城赫泰粉体科技有限公司，型号：TP-666。
实施例5
实施例5提供了一种水性磨砂面漆，其具体实施方式同实施例1，不同点在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
性能测试：将实施例1～5所制备的水性磨砂面漆喷涂在木板上，喷涂厚度为0.3mm，干燥后进行如下性能测试，检测结果记录在表1。
测试结果：
表1：
Claims (10)
1.一种水性磨砂面漆，其特征在于，包括A组分和B组分；A组分以质量百分比计，包括以下原料：羟基丙烯酸分散体40～60％、钛白粉10～20％、阻燃剂5～15％、砂面粉4～7％、成膜助剂2～5％、蜡乳液1～8％、增稠剂0.1～2％、消泡剂0.3～0.6％、表面活性剂0.3～0.5％、润湿剂0.2～0.5％、流平剂0.2～0.5％、中和剂0.05～0.2％、杀菌剂0.05～0.2％、去离子水余量；B组分为异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比为(5～15):1。
3.如权利要求1所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述羟基丙烯酸分散体的羟基含量为2.5～4wt％，固含量为30～40wt％。
4.如权利要求1所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述钛白粉选自金红石型钛白粉和/或锐钛型钛白粉。
5.如权利要4所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述锐钛型钛白粉的粒径为2～30nm；所述金红石型钛白粉的粒径为20～100nm。
6.如权利要求1所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述钛白粉和阻燃剂的质量比为(1～3):1。
7.如权利要求1所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述阻燃剂选自聚磷酸铵、三聚氰胺、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、氧化锡、氧化铜、磷酸锌、二氧化钛、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种组合。
8.如权利要求1所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述砂面粉的粒径为40～80μm。
9.如权利要求1所述的一种水性磨砂面漆，其特征在于，所述成膜助剂选自丙二醇单丁醚、十二碳醇酯、聚乙二醇、二乙二醇、乙二醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇、丙二醇二醋酸酯、二乙二醇单丁醚、二丙二醇、二丙二醇丁醚中的一种或多种组合。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的水性磨砂面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、A组分的制备：
(1)将羟基丙烯酸分散体加入到制漆缸中，在800～1000rpm转速下依次加入消泡剂、润湿剂、表面活性剂、中和剂、流平剂，搅拌5～15min；
(2)加入钛白粉，在1200～1500rpm转速下高速分散至细度≤25μm；
(3)将成膜助剂与去离子水先预混，在800～1000rpm转速下缓慢加入，再依次加入杀菌剂、蜡乳液、阻燃剂、砂面粉；最后用增稠剂调粘至75-80KU即得A组分；
S2、水性磨砂面漆的制备方法：将S1制备得到的A组分与异氰酸酯根据质量比充分搅匀即得。
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