CN117070131A - 一种单组份水性环氧乳液涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种单组份水性环氧乳液涂料及制备方法，该单组份水性环氧乳液涂料按质量份数计，水性单组份环氧乳液涂料，包括以下组分和含量：15～45份高分子环氧树脂，5～25份环氧稀释剂，5～15份具有活性官能团乳化剂、0.5~10潜伏固化剂，5～10份成膜助剂，0.1~1.0份的流平剂，0.1~1.0份的消泡剂和10~70份的去离子水。本发明主要应用于金属有机涂层拉丝工艺上的拉丝涂层，主要体现金属拉丝的表观效果。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种单组份水性环氧乳液涂料及制备方法。
背景技术
目前，金属拉丝工艺采用有机涂层进行拉丝以实现表观拉丝效果的体现，底漆，铜色漆，罩光漆都已采用水性体系涂料。唯独拉丝层未能采用水性体系涂料。而单组份水性环氧乳液涂料是当下涂料水性化进程中符合客户提出的更严格的实际应用要求的涂料，其具有环保、客户施工更加方便简洁和生产效率高等优势，尤其在金属有机涂层拉丝工艺中，对水性单组份涂层提出了更高的要求：室温表干快；在生产流水线上能够快速实施拉丝工艺；层间附着力好；流平、消泡能力强，能够充分满足拉丝工艺的流程和最终拉丝外观要求等。
发明内容
针对现有技术中拉丝工艺涂层具有不能实现水性化的缺点，本发明提供一种单组份水性环氧乳液涂料及制备方法，应用于金属拉丝工艺，该方法使金属拉丝工艺涂层能够彻底水性化。本发明的技术方案是：
一种单组份水性环氧乳液涂料，按质量份数计，包括以下组分和含量：
高分子环氧树脂 15～45份；
环氧稀释剂 5～25份；
具有活性官能团乳化剂 5～15份；
潜伏固化剂 0.5~10份；
成膜助剂 5~10份；
流平剂 0.1~1.0份；
消泡剂 0.1~1.0份；
去离子水 10~70份。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧乳液涂料，其优选方案为，所述的高分子环氧树脂为双酚环氧树脂、酚醛环氧树脂、多酚型环氧树脂中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧乳液涂料，其优选方案为，所述的环氧稀释剂是单官能团、双官能团、二官能团中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧乳液涂料，其优选方案为，所述的具有活性官能团乳化剂是分子结构上具有环氧基活性基团，能够参与固化成膜，降低成膜后对漆膜物理化学性能的影响的复配型乳化剂，同时兼顾对高分子环氧树脂的乳化能力和对环氧稀释剂的乳化能力，以及和其它组分的兼容性。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧乳液涂料，其优选方案为，所述的潜伏固化剂是经过有机表面处理过的混合型固化剂。其有机表面涂覆层在常温下有效隔离其与树脂的分子接触，从而保证了成品的储存稳定性；当在90~160℃固化温度下，催化剂表面的有机涂层会随温度的升高而熔化，从而使催化剂与高分子环氧树脂、环氧稀释剂充分分子间接触，实现组分间的充分化学交联固化；此混合潜伏固化剂是高、中、低温固化剂的混合型催化剂，这样保证了漆膜固化速率和缓冲了漆膜固化过程中的收缩，有效保证了漆膜的附着力和固化速率等。
进一步的，上述一种单组份水性环氧乳液涂料，其优选方案为，所述的成膜助剂是混合型环保溶剂，无毒、无味，同时在乳化前，稀释能力强，有助于乳化时粘度的降低、有助于乳液成膜以及快速表干。
上述的一种单组份水性环氧乳液涂料的制备方法，首先将高分子环氧树脂、环氧稀释剂、乳化剂和成膜助剂在100~150℃下热熔固体组分，然后降温至50~80℃，缓慢滴加去离子水，使高分子环氧树脂和环氧稀释剂在500~3000rpm的搅拌速度下，搅拌15~120min进行乳化，乳化合格后，高速搅拌下加入潜伏固化剂、流平剂和消泡剂制得成品单组份环氧乳液涂料。
本发明的设计思想是：
目前，金属拉丝工艺采用有机涂层进行拉丝以实现表观拉丝效果的体现。底漆，铜色漆，罩光漆都已采用水性体系涂料，唯独拉丝层未能采用水性体系涂料。本发明采用水性单组份环氧体系，喷涂拉丝层即水性单组份环氧乳液3~5min可达表干，在流水线上可立刻进行拉丝工艺操作，不粘拉丝布，拉丝线条清晰可见，拉丝涂层不脱层。完成罩光漆工艺后，层间附着力可达0级，100℃水煮2小时，不泛白，不脱层。可实现拉丝工艺各配套涂层的全部水性化。本发明主要应用于金属有机涂层拉丝工艺上的拉丝涂层，主要体现金属拉丝的表观效果。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明方法制得的拉丝涂层，喷涂流平和消泡表观性能优异；
2、本发明方法制得的拉丝涂层，喷涂涂布后3~5min可立刻达表干；
3、本发明方法制得的拉丝涂层，拉丝操作时不粘拉丝布，拉丝过程中不脱漆；
4、本发明方法制得的拉丝涂层，拉丝图形清晰可见；
5、本发明方法制得的拉丝涂层，完成罩光涂层后，层间附着力可达0级，耐水煮可达2小时，不泛白，不脱层。
实施方式
在具体实施方式中，按质量份数计，水性单组份环氧乳液涂料，包括以下组分和含量：15～45份高分子环氧树脂，5～25份环氧稀释剂， 5～15份具有活性官能团乳化剂、0.5~10潜伏固化剂，5～10份成膜助剂，0.1~1.0份的流平剂，0.1~1.0份的消泡剂和10~70份的去离子水。
该单组份水性环氧乳液涂料的制备方法流程如下：
首先将高分子环氧树脂、环氧稀释剂、乳化剂和成膜助剂在100~150度下热熔固体组分，然后降温至50~80度，缓慢滴加去离子水使环氧树脂和环氧稀释剂在搅拌速度500~3000rpm下，搅拌15~120min进行乳化。乳化合格后，高速搅拌下加入潜伏固化剂、流平剂和消泡剂制得成品单组份环氧乳液。
下面，通过比较例和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中，首先将15kg高分子环氧树脂、5 kg环氧稀释剂、5kg乳化剂，5Kg成膜助剂依次加入到反应釜中并热到135℃，在500 rpm转速下分散30 min；降温至60℃，然后缓慢加入69.3 kg去离子水，在1800 rpm下高速分散60 min后，加入潜伏固化剂0.5g、流平剂0.10g和0.10g消泡剂，1200rpm搅拌30min。过滤后出料，制成单组份水性环氧乳液涂料。
实施例2
本实施例中，首先将30kg高分子环氧树脂、15 kg环氧稀释剂、10kg乳化剂，7.5Kg成膜助剂依次加入到反应釜中并热到135℃，在500 rpm转速下分散30 min；降温至60℃，然后缓慢加入31.15kg去离子水，在1800 rpm下高速分散60 min后，加入潜伏固化剂5.25g、流平剂0.55g和0.55g消泡剂，1200rpm搅拌30min。过滤后出料，制成单组份水性环氧乳液涂料。
实施例3
本实施例中，首先将40kg高分子环氧树脂、20 kg环氧稀释剂、15kg乳化剂，10Kg成膜助剂依次加入到反应釜中并热到135℃，在500 rpm转速下分散30 min；降温至60℃，然后缓慢加入13 kg去离子水，在1800 rpm下高速分散60 min后，加入潜伏固化剂10g、流平剂1.0g和1.0g消泡剂，1200rpm搅拌30min。过滤后出料，制成单组份水性环氧乳液涂料。
比较例1
本本实施例中，首先将13kg高分子环氧树脂、8 kg环氧稀释剂、4.5kg乳化剂，12Kg成膜助剂依次加入到反应釜中并热到135℃，在500 rpm转速下分散30 min；降温至60℃，然后缓慢加入61.78 kg去离子水，在1800 rpm下高速分散60 min后，加入潜伏固化剂0.45g、流平剂0.12g和0.15g消泡剂，1200rpm搅拌30min。过滤后出料，制成单组份水性环氧乳液涂料。
单组份水性环氧乳液涂料性能测试：
乳液的储存稳定性的测试：
将比较例1，实施例1、实施例2、实施例3的单组份水性环氧乳液涂料放入50℃烘箱进行乳液稳定性测试，观察乳液是否分层，絮凝，结块等，测试结果如下表1：
表1 乳液在50度烘箱加速考察乳液储存稳定性的测试结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 观察乳液是否分层，絮凝，结块等(天) | 10天过后发现乳液分层 | 30天后乳液正常，未发现分层，絮凝，结块等 | 30天后乳液正常，未发现分层，絮凝，结块等 | 30天后乳液正常，未发现分层，絮凝，结块等 |
喷涂表干和拉丝效果测试：
金属拉丝生产线上要求，拉丝涂层喷涂后表干需在3~5min内达表干，才可进行用拉丝布拉丝。比较例1、实施例1、实施例2、实施例3的表干测试结果如下表2：
表2 表干和拉丝布拉丝的测试结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 拉丝涂层喷涂后的指干测试（min） | 10 | 3 | 4 | 5 |
| 拉丝涂层表干后的拉丝布拉丝测试 | 拉丝层拉丝时拉脱，拉丝纹路模糊，粘拉丝布 | 拉丝图形清晰可见，拉丝涂层粘结牢固，不粘拉丝布 | 拉丝图形清晰可见，拉丝涂层粘结牢固，不粘拉丝布 | 拉丝图形清晰可见，拉丝涂层粘结牢固，不粘拉丝布 |
涂层附着力的测试：
金属拉丝工艺，需喷涂底漆、铜色漆、拉丝漆和罩光漆，此四层漆之间的层间附着力至关重要，尤其拉丝涂层对铜色漆和罩光漆的层间附着力。比较例1、实施例1、实施例2、实施例3的层间附着力测试结果如下表3：
表3 层间附着力的测试结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 百格法测试（0~5级） | 4 | 0 | 0 | 0 |
耐水煮测试：
拉丝工艺要求，涂层需沸水蒸煮2小时，漆膜不能泛白、各涂层不能脱层，蒸煮后的涂层附着力需达0级。比较例1、实施例1、实施例2、实施例3的层间附着力测试结果如下表4：
表4 2小时沸水蒸煮和蒸煮后层间附着力的测试结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 涂层2小时沸水蒸煮后涂层外观效果（目测） | 涂层泛白 | 涂层未见异常 | 涂层未见异常 | 涂层未见异常 |
| 蒸煮后的涂层附着力测试，百格法测试（0~5级） | 5 | 0 | 0 | 0 |
实施例结果表明，本发明实施例拉丝涂料喷涂后，3~5min可达表干，在生产线上拉丝布可进行拉丝操作，拉丝纹路清晰可见，拉丝涂层在拉丝过程中不脱层，不粘拉丝布。水煮2小时后漆膜不泛白，附着力测试是0级，涂层之间的层间附着力良好。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，并不能因此理解为对本发明范围的限制，也并非对本发明的结构作任何形式上的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种单组份水性环氧乳液涂料，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分和含量：
高分子环氧树脂 15～45份；
环氧稀释剂 5～25份；
具有活性官能团乳化剂 5～15份；
潜伏固化剂 0.5~10份；
成膜助剂 5~10份；
流平剂 0.1~1.0份；
消泡剂 0.1~1.0份；
去离子水 10~70份。
2.根据权利要求1所述的一种单组份水性环氧乳液涂料，其特征在于，所述的高分子环氧树脂为双酚环氧树脂、酚醛环氧树脂、多酚型环氧树脂中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种单组份水性环氧乳液涂料，其特征在于，所述的环氧稀释剂是单官能团、双官能团、二官能团中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种单组份水性环氧乳液涂料，其特征在于，所述的具有活性官能团乳化剂是分子结构上具有环氧基活性基团，能够参与固化成膜，降低成膜后对漆膜物理化学性能的影响的复配型乳化剂，同时兼顾对高分子环氧树脂的乳化能力和对环氧稀释剂的乳化能力，以及和其它组分的兼容性。
5.根据权利要求1所述一种单组份水性环氧乳液涂料，其特征在于，所述的潜伏固化剂是经过有机表面处理过的混合型固化剂。
6.根据权利要求1所述一种单组份水性环氧乳液涂料，其特征在于，所述的成膜助剂是混合型环保溶剂，无毒、无味，同时在乳化前，稀释能力强，有助于乳化时粘度的降低、有助于乳液成膜以及快速表干。
7.根据权利要求1~6任一权利要求所述的一种单组份水性环氧乳液涂料的制备方法，其特征在于，首先将高分子环氧树脂、环氧稀释剂、乳化剂和成膜助剂在100~150℃下热熔固体组分，然后降温至50~80℃，缓慢滴加去离子水，使高分子环氧树脂和环氧稀释剂在500~3000rpm的搅拌速度下，搅拌15~120min进行乳化，乳化合格后，高速搅拌下加入潜伏固化剂、流平剂和消泡剂制得成品单组份环氧乳液涂料。
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