CN116804129A - 一种水性2k钢琴黑面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及面漆领域，更具体地说，它涉及一种水性2K钢琴黑面漆及其制备方法。一种水性2K钢琴黑面漆，按照质量百分比，包括以下原料：70‑80%水性改性聚氨酯丙烯酸乳液、1‑3%流平剂、5‑10%成膜助溶剂、0.5‑2%催干剂、5‑15%黑色色浆、0.3‑0.5%增稠剂、0.5‑3%十六烷基三甲基氯化铵、0.5‑1.5%癸基甲基亚砜、1‑3%氧化铝，水补充余量至100%。本申请具有改善水性面漆在高温环境中易出现橘皮的现象的优点。

Description

一种水性2K钢琴黑面漆及其制备方法

技术领域

本申请涉及面漆领域，更具体地说，它涉及一种水性2K钢琴黑面漆及其制备方法。

背景技术

传统所使用的油漆，大多含有苯、甲苯、游离TDI等对人体有害的物质。物件在刷涂油漆后放置几个月，刺激性气味会变淡，但是这并不代表有害物质已全部挥发，想要完全挥发干净至少需要几十年的时间。随着科技不断发展，人们对于健康、环保等有了更高的要求。基于此，水性漆正在逐步崛起。广义来讲，凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可以成为水性漆。

为了顺应这种趋势，一些环保观念先进的车企也开始在车辆、车辆零部件上使用水性漆。水性漆运用在车辆、车辆零部件上既可以起到保护作用，又可以起到装饰作用。而在夏季高温的环境下作业，水性漆膜容易出现橘皮、痱子等问题，影响对车辆、车辆零部件的涂刷效果。因此，还有待改善。

发明内容

为了改善水性面漆在高温环境中易出现橘皮的现象，本申请提供一种水性2K钢琴黑面漆及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种水性2K钢琴黑面漆，采用如下的技术方案：

一种水性2K钢琴黑面漆，按照质量百分比，包括以下原料：

70-80％水性改性聚氨酯丙烯酸乳液、1-3％流平剂、5-10％成膜助溶剂、0.5-2％催干剂、5-15％黑色色浆、0.3-0.5％增稠剂、0.5-3％十六烷基三甲基氯化铵、0.5-1.5％癸基甲基亚砜、1-3％氧化铝，水补充余量至100％。

优选的，水性改性聚氨酯丙烯酸乳液为带有羟基的水性改性聚氨酯丙烯酸乳液。

在成膜过程中，固化剂除了与带有羟基的水性改性聚氨酯丙烯酸乳液交联固化反应外，也会与水发生副反应，从而产生二氧化碳；在夏天高温的条件下，这种反应会更加明显，二氧化碳的数量增多。若在成膜前不能及时排出气体，面漆膜会形成橘皮、痱子等缺陷。

通过采用上述技术方案，在十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝的共同配合下，进一步促进氧化铝在面漆体系中迅速分散开来，氧化铝在体系中分散滚动时，对被乳液包裹的二氧化碳起到一个“刺破”、“冲撞”的效果，可以有效促进二氧化碳排出乳液，从而减少橘皮、痱子等缺陷。并且，氧化铝作为粒子，在分散移动时，可以有效填补漆膜内部的孔隙和裂纹中，促进漆膜交联，提高漆膜的性能。

氧化铝表面的羟基可以与水性改性聚氨酯丙烯酸乳液表面的羟基发生较强的氢键作用，吸引氧化铝在乳液中分散开来，但是又受到一定的牵制作用，不会过度团聚。在实际生产中发现，十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝的组合，可以进一步促进氧化铝在特定的乳液体系中发生这种氢键作用，也有利于增强氧化铝“刺破”、“冲撞”气体的效果，不容易因与气体发生相互碰撞而团聚，顺带赋予面漆的良好的流平效果。

优选的，所述十六烷基三甲基氯化铵占面漆的质量百分比为1.2-2.5％，癸基甲基亚砜占面漆的质量百分比为0.5-1.0％，氧化铝占面漆的质量百分比为1.5-3％。

通过采用上述技术方案，进一步限定十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝之间的使用比例，得以维持氧化铝与乳液之间的氢键作用达到一个较为合适的程度，提高了氧化铝在体系中的分布稳定性。

优选的，所述氧化铝的粒径为25-40nm。

通过采用上述技术方案，进一步限定氧化铝的粒径。氧化铝在该粒径下，在体系中具有较好的表面活性和吸附性，与乳液之间发生分子间的键合效应，从而提高氧化铝在体系中的稳定性。

优选的，所述黑色色浆采用以下步骤制备而得：

将十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜投入到水中，混合至均匀，得到待用液；

将炭黑投入到水中，在1200-1600r/min的条件中搅拌至均匀，然后再加入待用液共同混合1-3h，得到黑色色浆；

按照质量百分比，炭黑占黑色色浆的10-25％，十六烷基三甲基氯化铵占黑色色浆的0.1-3.0％，癸基甲基亚砜占黑色色浆的0.1-3.0％，水补充余量至100％。

炭黑的黑度高，着色力强，是良好的黑色颜料。不过，炭黑由于其粒子聚集、富集程度高、吸油量大，导致其分散性，尤其是在水性基质中的分散性却尤为不好。

通过采用上述技术方案，先将炭黑置于水中，在特定的搅拌条件下，使炭黑颗粒在水中发生破碎，将炭黑颗粒碎成形成一颗颗更小的粒子。然后破碎的炭黑颗粒与十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜共同配合，在疏水效果和离子作用力的共同作用下，十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜吸附在炭黑颗粒表面，使得炭黑表面的电位发生改变，增加炭黑颗粒的空间位阻和静电斥力，从而减少炭黑颗粒的团聚，提高炭黑颗粒在水中的分散效果。

黑色色浆在经过特殊处理后，在水性基质中有较好的分散性，投入到面漆的制备混合中，炭黑颗粒能够在体系中均匀分散，并具有良好的相容性，赋予漆膜的较高的光泽。且炭黑颗粒也是小粒子，在与乳液混合的过程中，能够与氧化铝共同配合，“刺破”、“冲撞”气体，降低高温对漆膜的影响，提高漆膜的流平性。

优选的，按照质量百分比，所述炭黑占黑色色浆的10-25％，十六烷基三甲基氯化铵占黑色色浆的0.8-2.0％，癸基甲基亚砜占黑色色浆的0.5-1.0％，水补充余量至100％。

通过采用上述技术方案，进一步限定炭黑、十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜之间的使用比例，使十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜更充分吸附在炭黑颗粒表面，从而有利于增加炭黑颗粒的静电斥力，提高分散效果，进而提高漆膜的光泽。

并且，黑色色浆制备时所使用的十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜还可以在后续制备面漆时与面漆的原料共同配合，进一步延长漆料中的十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜对氧化铝的作用时间，进一步提高稳定性。

优选的，所述炭黑研磨至粒径为1-5μm后，再投入水中混合。

通过采用上述技术方案，提前研磨炭黑颗粒至特定粒径，有利于降低后续搅拌分散炭黑颗粒的难度，使得炭黑颗粒破碎更加容易、快速进行。

优选的，所述成膜助溶剂包括二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或多种混合。

优选的，所述成膜助溶剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚，二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚的质量比为1:1。

通过采用上述技术方案，进一步优化成膜助溶剂的种类及比例，有利于改善刘平效果，减少痱子、橘皮的生成。

第二方面，本申请提供一种水性2K钢琴黑面漆的制备方法，采用如下的技术方案：

一种水性2K钢琴黑面漆的制备方法，包括以下步骤：

将流平剂加入至水性改性聚氨酯丙烯酸乳液中，在300-500r/min的条件下搅拌混合至均匀；

再加入成膜助溶剂，在300-500r/min的条件下搅拌混合至均匀；

再加入催干剂搅拌至均匀；

再加入黑色色浆、十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝混合，搅拌至均匀；

再加入水和增稠剂搅拌至均匀，得到成品。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、在十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝的共同配合下，进一步促进氧化铝在面漆体系中迅速分散开来，氧化铝在体系中分散滚动时，有效促进二氧化碳排出乳液，从而减少橘皮、痱子等缺陷。

2、氧化铝表面的羟基可以与水性改性聚氨酯丙烯酸乳液表面的羟基发生较强的氢键作用，吸引氧化铝在乳液中分散开来，但是又受到一定的牵制作用，不会过度团聚。十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝的组合，可以进一步促进氧化铝在特定的乳液体系中发生这种氢键作用，使氧化铝不容易因与气体发生相互碰撞而团聚，顺带赋予面漆的良好的流平效果。

3、黑色色浆在经过特殊处理后，在水性基质中有较好的分散性，投入到面漆的制备混合中，炭黑颗粒能够在体系中均匀分散，并具有良好的相容性，赋予漆膜的较高的光泽。且炭黑颗粒也是小粒子，在与乳液混合的过程中，能够与氧化铝共同配合，降低高温下气体对漆膜的影响，提高漆膜的流平性。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下制备例、实施例及对比例中所用的原料均为市售产品。

制备例

制备例1

一种黑色色浆，包括以下制备步骤：

步骤1)：将炭黑投入到研钵内，磨细至粒径3μm，然后置于40℃热风中干燥5h。取出后备用。

步骤2)：按照表1称量十六烷基三甲基氯化铵A、癸基甲基亚砜A，并按照总质量比1:5称量水。该步骤中，水的质量为1kg。

将水投入到反应釜中，往水中依次投入十六烷基三甲基氯化铵A、癸基甲基亚砜A，搅拌混合至均匀，得到待用液。

步骤3)：将剩余的水(7.3kg)投入到搅拌釜中，调整转速至1500r/min，然后将步骤1)处理过的炭黑投入到水中，保持转速1500r/min，搅拌至均匀。然后再继续往搅拌釜中加入待用液，保持转速，共同混合2h，得到黑色色浆。

制备例2

一种黑色色浆，与制备例1的不同之处在于：

步骤1)中，将炭黑磨细至粒径1μm。

步骤3)中，转速为1200r/min。

各原料的用量详见表1。

制备例3

一种黑色色浆，与制备例1的不同之处在于：

步骤1)中，将炭黑磨细至粒径5μm。

步骤3)中，转速为1600r/min。

各原料的用量详见表1。

表1

制备例4

一种黑色色浆，与制备例1的不同之处在于，将十六烷基三甲基氯化铵A替换为十八烷基三甲基溴化铵A，即十六烷基三甲基氯化铵A的使用量为0kg，十八烷基三甲基溴化铵A的使用量为0.12kg。

制备例5

一种黑色色浆，与制备例1的不同之处在于，将癸基甲基亚砜A替换为壬基酚聚氧乙烯醚A，即癸基甲基亚砜A的使用量为0kg，壬基酚聚氧乙烯醚A的使用量为0.08kg。

制备例6

一种黑色色浆，与制备例1的不同之处在于，十六烷基三甲基氯化铵A的使用量为0.01kg，癸基甲基亚砜A的使用量为0.19kg。

制备例7

一种黑色色浆，与制备例1的不同之处在于，步骤3)中，转速为500r/min。

实施例

实施例1

一种水性2K钢琴黑面漆，包括以下原料：水性改性聚氨酯丙烯酸乳液、流平剂、成膜助溶剂、催干剂、黑色色浆、水、增稠剂、十六烷基三甲基氯化铵B、癸基甲基亚砜B、氧化铝。

水性改性聚氨酯丙烯酸乳液为荷兰帝斯曼的Neocryl XK-540。

流平剂为氟流平剂，具体为毕克BYK-388流平剂。

成膜助溶剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚。

催干剂为OMG的LH-10。

黑色色浆采用制备例1所制得的黑色色浆。

增稠剂为聚氨酯增稠剂，具体为海名斯德谦的RHEOLATE 299。

氧化铝的粒径为30nm。

各原料的具体用量详见表1。

本申请实施例还公开一种水性2K钢琴黑面漆的制备方法，包括以下步骤：

步骤01)：首先往搅拌釜内加入水性改性聚氨酯丙烯酸乳液，在400r/min的速度搅拌下加入氟流平剂，搅拌4分钟直至完全搅拌均匀。

步骤02)：再依往搅拌釜内加入二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚，以400r/min的速度搅拌10分钟。

步骤03)：保持转速不变，继续往搅拌釜内加入催干剂，搅拌至均匀。

步骤04)：保持转速不变，继续往搅拌釜内加入黑色色浆、十六烷基三甲基氯化铵B、癸基甲基亚砜B、氧化铝，搅拌至均匀。

步骤05)：最后往搅拌釜内加入水和聚氨酯增稠剂搅拌10-15分钟。

注：实施例与制备例中关于十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜的“A”、“B”仅用于区分，实质为相同来源的原料。

实施例2

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，十六烷基三甲基氯化铵为2.5kg，癸基甲基亚砜为1.0kg，氧化铝为3kg。具体详见表2。

氧化铝的粒径为25nm。

实施例3

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，十六烷基三甲基氯化铵为1.2kg，癸基甲基亚砜为0.5kg，氧化铝为1.5kg。具体详见表2。

氧化铝的粒径为40nm。

表2

实施例4

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，氧化铝的粒径为100nm。

实施例5

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，黑色色浆采用制备例2所制得的黑色色浆。

实施例6

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，黑色色浆采用制备例3所制得的黑色色浆。

实施例7

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，黑色色浆采用制备例4所制得的黑色色浆。

实施例8

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，黑色色浆采用制备例5所制得的黑色色浆。

实施例9

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，黑色色浆采用制备例6所制得的黑色色浆。

实施例10

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，黑色色浆采用制备例7所制得的黑色色浆。

对比例

对比例1

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，将十六烷基三甲基氯化铵B替换为十八烷基三甲基溴化铵B，即十六烷基三甲基氯化铵B的使用量为0kg，十八烷基三甲基溴化铵B的使用量为1.5kg。

对比例2

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，将癸基甲基亚砜B替换为壬基酚聚氧乙烯醚B，即癸基甲基亚砜B的使用量为0kg，壬基酚聚氧乙烯醚B的使用量为1kg。

对比例3

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，将氧化铝替换为氧化锆，即氧化铝的使用量为0kg，氧化锆的使用量为2kg。

对比例4

一种水性2K钢琴黑面漆，与实施例1的不同之处在于，十六烷基三甲基氯化铵B的使用量为0.1kg，癸基甲基亚砜B的使用量为0.1kg，氧化铝的使用量为4.3kg。

性能检测试验

1、流平性：按照GB1750-79《涂料流平性测定法》对实施例1-10、对比例1-4的面漆进行检测。采用刷涂法，在样板上先纵后横迅速将调至施工黏度的面漆在马口铁板上刷涂2-3min，使之平滑均匀，然后在样板中部纵向刷涂一道，应做到有刷痕而不露底。在刷子离开样板的同时开启秒表，测定刷痕消失形成平滑涂膜所需时间。

2、光泽度：参照GB/T9754-2007《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》对实施例1-10、对比例1-4的面漆进行检测(60°)。

制备测试漆膜时，试验条件调整为40℃、相对湿度为80％。

采用WGG60-E4光泽度计进行检测，记录光泽度。

3、表观：对进行了试验2的面漆进行肉眼观察，观察其表面是否有橘皮、痱子等缺陷。

上述试验1-3的检测结果详见表3。

表3

根据表3中实施例1与对比例1-3的检测数据对比可知，对比例1-3的流平时间较实施例1的要长很多，光泽度也不够对比例1-3的高，肉眼观察上，也较实施例1有更明显的橘皮和痱子缺陷。综合来看，对比例1-3的面漆在高温下的效果不如实施例1的。说明在十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝的共同配合下，可以有效减少高温所引起的气体无法排出的现象，也可以缓解颗粒团聚的现象，从而具有良好的流平、成膜效果。再结合对比例4的检测数据对比可知，对比例4在实施例1的基础上任意改变核心物质之间的用量比例，所制得的面漆虽然较对比例1-3的效果好，但是远不及实施例1的。说明不仅需要三种核心物质配合，还需要严格限定三者之间的使用比例，才能充分发挥三者之间的作用。

根据表3中实施例1与实施例4的检测数据对比可知，实施例4的面漆在高温条件的光泽度方面下降程度较为明显，说明贸然改变氧化铝的粒径不利于维护体系的稳定性，从而影响面漆在高温施工下的性能。

根据表3中实施例1与实施例7-8的检测数据对比可知，实施例7-8的面漆在流平、光泽、高温条件下表观表现等方面的性能都明显差于实施例1的。说明黑色色浆中炭黑的分散效果对面漆的性能有较大的影响。制备黑色色浆时，炭黑颗粒与特定的十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜共同配合，使得炭黑表面的电位发生改变，能够有效减少炭黑颗粒的团聚，提高炭黑颗粒在水中的分散效果。再结合实施例9的检测数据对比可知，实施例9的面漆性能较实施例7-8有所提升，但是也是不如实施例1的面漆效果好。说明炭黑颗粒与特定的十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜在特定用量下能够有更好的配合效果。

根据实施例1与实施例10的检测数据对比可知，实施例10在改变搅拌条件后，对炭黑颗粒的破碎有较大影响，从而使得炭黑颗粒无法充分发挥与特定的十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜之间的作用，从而影响黑色色浆在高温下与面漆其他原料的配合效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种水性2K钢琴黑面漆，其特征在于，按照质量百分比，包括以下原料：

70-80%水性改性聚氨酯丙烯酸乳液、1-3%流平剂、5-10%成膜助溶剂、0.5-2%催干剂、5-15%黑色色浆、0.3-0.5%增稠剂、0.5-3%十六烷基三甲基氯化铵、0.5-1.5%癸基甲基亚砜、1-3%氧化铝，水补充余量至100%。

2.根据权利要求1所述的水性2K钢琴黑面漆，其特征在于：所述十六烷基三甲基氯化铵占面漆的质量百分比为1.2-2.5%，癸基甲基亚砜占面漆的质量百分比为0.5-1.0%，氧化铝占面漆的质量百分比为1.5-3%。

3.根据权利要求1所述的水性2K钢琴黑面漆，其特征在于：所述氧化铝的粒径为25-40nm。

4.根据权利要求1所述的水性2K钢琴黑面漆，其特征在于：所述黑色色浆采用以下步骤制备而得：

将十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜投入到水中，混合至均匀，得到待用液；

将炭黑投入到水中，在1200-1600r/min的条件中搅拌至均匀，然后再加入待用液共同混合1-3h，得到黑色色浆；

按照质量百分比，炭黑占黑色色浆的10-25%，十六烷基三甲基氯化铵占黑色色浆的0.1-3.0%，癸基甲基亚砜占黑色色浆的0.1-3.0%，水补充余量至100%。

5.根据权利要求4所述的水性2K钢琴黑面漆，其特征在于：按照质量百分比，所述炭黑占黑色色浆的10-25%，十六烷基三甲基氯化铵占黑色色浆的0.8-2.0%，癸基甲基亚砜占黑色色浆的0.5-1.0%，水补充余量至100%。

6.根据权利要求4所述的水性2K钢琴黑面漆，其特征在于：所述炭黑研磨至粒径为1-5μm后，再投入水中混合。

7.根据权利要求1所述的水性2K钢琴黑面漆，其特征在于：所述成膜助溶剂包括二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或多种混合。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的水性2K钢琴黑面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将流平剂加入至水性改性聚氨酯丙烯酸乳液中，在300-500r/min的条件下搅拌混合至均匀；

再加入成膜助溶剂，在300-500r/min的条件下搅拌混合至均匀；

再加入催干剂搅拌至均匀；

再加入黑色色浆、十六烷基三甲基氯化铵、癸基甲基亚砜、氧化铝混合，搅拌至均匀；

再加入水和增稠剂搅拌至均匀，得到成品。