CN117210076A - 一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆及其制备方法与应用，包括质量份数如下的组分：50‑60份羟丙分散体、20‑30份去离子水、2‑4份助溶剂、1‑1.5份分散剂、0.2‑0.4份消泡剂、0.2‑0.4份润湿剂、0.2‑0.4份流平剂、3‑6份纳米陶瓷粉、4‑8份聚四氟乙烯粉、1‑1.5份含碳硅基团的防腐助剂、3‑8份颜料、0.5‑1份抗流挂助剂。通过纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉、含碳硅基团的防腐助剂相互配合，在涂覆过程中一步形成具有三层结构的涂层，多重防腐抗老化效果叠加，使得底面合一水性漆达到行业双500性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆及其制备方法与应用。
背景技术
水性涂料相较于油性涂料而言，节能环保，因此在各行各业中被广泛使用，而不同的水性涂料依据使用情境的要求具备不同的性能。在工程机械零件例如汽车零部件的制备过程中，常采用水性环氧底漆与水性丙烯酸聚氨酯面漆搭配的方式来涂装，可以保证涂层的耐盐雾和耐老化性能，但是使用底漆与面漆搭配的方式进行涂装，需要两步涂覆工艺，等待水性环氧底漆干燥后，才能进行面漆的涂刷，其原因在于，环氧体系与丙烯酸体系因为氢键值的差异，相容性并不理想，尤其是水分散体系中，丙烯酸水分散体或乳液的表面张力相对于溶剂型体系更高，与一般环氧体系采用冷拼的方式无法实现相容；因此，底漆与面漆搭配的方式工艺时间长、工序多、人工成本高。
为缩短工艺流程，相关技术配制了水性底面合一的涂料，例如，中国专利申请CN106854403A公开了一种水性底面合一漆，由以下组分及其重量份数组成：水性自交联丙烯酸树脂35-55份，防锈颜料5-25份，填料15-25份，水性分散助剂0.5-1份，水性消泡剂0.3-1份，水性流平助剂0.1-1.5份，防锈蚀剂0.5-5份，中和剂0.5-3份，三聚磷酸铝1-10份和去离子水10-20份。水性底面合一的涂料的优势在于形成涂层只需一步湿膜涂覆后干燥即可。
虽然相关技术的底面合一水性漆可缩短施工流程，相较于油性漆，其环保性更佳，但该水性底面合一的涂料的耐盐雾及耐老化的性能不佳。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆及其制备方法与应用，以解决如何提高底面合一水性漆的耐盐雾的性能并不影响耐老化性能。
为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，包括质量份数如下的组分：50-60份羟丙分散体、20-30份去离子水、2-4份助溶剂、1-1.5份分散剂、0.2-0.4份消泡剂、0.2-0.4份润湿剂、0.2-0.4份流平剂、3-6份纳米陶瓷粉、4-8份聚四氟乙烯粉、1-1.5份含碳硅基团的防腐助剂、3-8份颜料、0.5-1份抗流挂助剂。
含碳硅基团的防腐助剂为甲基十八碳硅氧烷。
助溶剂为二丙二醇甲醚。
分散剂为改性聚氨酯，改性聚氨酯可以为2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇与双(异氰酸根合甲基)苯的聚合物。
耐盐雾耐老化的底面合一水性漆的厚度为40-60μm。
消泡剂及润湿剂均为聚醚改性硅氧烷；流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，抗流挂助剂为改性聚脲溶液。
纳米陶瓷粉与聚四氟乙烯的密度比为4-5:1。
第二方面，本申请提供一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆的制备方法，包括以下步骤：
S1.将去离子水、分散剂、消泡剂、颜料、纳米陶瓷粉、助溶剂、聚四氟乙烯粉混匀、研磨，得第一浆料；
S2.将第一浆料、羟丙分散体、润湿剂、流平剂、含碳硅基团的防腐助剂搅拌混匀，得第二浆料；
S3.在第二浆料中加入抗流挂助剂，搅拌均匀，即得耐盐雾及耐老化的底面合一水性漆。
第一浆料的细度小于等于20μm。
第三方面，本申请提供一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆在工程机械金属零件中的应用。
本申请的有益效果如下：
本申请通过底面合一水性漆中的纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉、含碳硅基团的防腐助剂相互配合，在涂覆使用过程中一步形成具有三层结构的涂层，多重防腐抗老化效果叠加，使得底面合一水性漆达到行业双500性能要求；
本方案通过加入适量的分散剂、助溶剂来克服纳米陶瓷粉与聚四氟乙烯粉在涂料中的分散性差的缺陷同时还保证了涂层的防腐蚀及抗老化性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
术语解释：
双500性能：其为汽配及工程机械行业对于底漆和面漆搭配使用的涂料耐腐蚀性能要求，具体指耐中性盐雾500h及耐QUV灯（313nm光源紫外灯）500h的综合性能。
本申请提供一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，包括质量份数如下的组分：50-60份羟丙分散体、20-30份去离子水、2-4份助溶剂、1-1.5份分散剂、0.2-0.4份消泡剂、0.2-0.4份润湿剂、0.2-0.4份流平剂、3-6份纳米陶瓷粉、4-8份聚四氟乙烯粉、1-1.5份含碳硅基团的防腐助剂、3-8份颜料、0.5-1份抗流挂助剂。
本方案解决的第一个技术问题是，如何提高底面合一水性漆的耐腐蚀性能并且保证耐老化性能。通过上述组分配合得到的底面合一水性漆以羟丙分散体为基底，结合纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉、含碳硅基团的防腐助剂组合复配提升羟丙分散体基底面合一水性漆的耐腐蚀性能；纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉、含碳硅基团的防腐助剂组合使用的机理如下：由于纳米陶瓷粉微观结构极其稳定，耐化性好、硬度高、填充性好，在涂覆涂料的湿膜时，纳米陶瓷粉颗粒会填充至底面合一水性漆涂层的分子之间的间隙，处于底面合一水性漆涂层的中部；聚四氟乙烯粉的密度及摩擦系数较组合物中其他组分更低，在涂覆涂料的湿膜阶段，会上浮并均匀的铺展于涂层表面，处于底面合一水性漆涂层的表面，通过降低涂层的摩擦系数来提高涂层的疏水性，避免外界水渗入涂层最终接触底材而造成腐蚀或老化；而含碳硅基团的防腐助剂的渗透性强、与金属基材的结合力高，在涂覆涂料的湿膜阶段，下层至涂层的底层，加速底面合一水性漆渗透至金属基材的微观孔隙中从而将金属基材的空气赶出涂层，避免涂层在干燥过程中发生析氢腐蚀造成涂层防腐蚀性能或耐老化性能下降；通过底层、中层、表层三个层面协同提高防腐蚀性能并不影响耐老化性能，缺少任一环节，均不能使得底面合一水性漆达到双500性能要求。
另外，本方案解决的另一个技术问题是，如何实现纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉这类在水性体系相容性不好的物质实现与羟丙分散体的稳定结合且不影响涂层的防腐蚀（耐盐）性能；本方案通过添加适量的助溶剂和分散剂来解决上述技术问题，助溶剂用于提高纳米陶瓷粉及聚四氟乙烯粉的水溶性，而分散剂用于将纳米陶瓷粉及聚四氟乙烯粉与羟丙分散体结合，形成稳定的集合体，分散剂与助溶剂共同实现纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉稳定的存在于本方案的底面合一水性漆涂料中；然而，由于过量的分散剂的亲水性会造成涂料的耐水性下降，因此本方案还通过控制分散剂的用量来保证涂料的防腐性能不受影响，达到纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉与羟丙分散体的稳定结合且不影响涂层的防腐性能的技术效果。
具体的，本方案的羟丙分散体为由不同的丙烯酸类单体进行化学反应的大分子化合物的水溶液，包括但不限于具有耐老化性能的羟基丙烯酸聚氨酯。
含碳硅基团的防腐助剂为甲基十八碳硅氧烷，也可以为包含有甲基十八碳硅氧烷的商用防腐剂，例如MP-200产品，其自身可与基材发生反应生成钝化层。
助溶剂为二丙二醇甲醚。
分散剂为改性聚氨酯，例如2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇与双(异氰酸根合甲基)苯的聚合物，也可以为商用试剂DISPERBYK-190产品。
耐盐雾耐老化的底面合一水性漆的厚度为40-60μm，在该厚度范围内，本申请的涂料既能达到双500性能要求，也不会因为涂层过厚而造成干燥时间过长或涂层后期易脱落的问题。且厚度相比传统底漆+面漆80-100um明显更低，用漆成本上降低。
消泡剂及润湿剂均为聚醚改性硅氧烷；流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，抗流挂助剂为改性聚脲溶液。
纳米陶瓷粉与聚四氟乙烯的密度比为4-5:1。
本申请提供一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆的制备方法，包括以下步骤：
S1.将去离子水、分散剂、消泡剂、助溶剂、颜料、纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉混匀、研磨，得第一浆料；
S2.将第一浆料、羟丙分散体、润湿剂、流平剂、含碳硅基团的防腐助剂搅拌混匀，得第二浆料；
S3.在第二浆料中加入抗流挂助剂，搅拌均匀，即得耐盐雾及耐老化的底面合一水性漆。
第一浆料的细度小于等于20μm。
本申请分两个步骤将组分进行分散的原因在于，纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉水溶性差，通过研磨的剪切力将其打散并利用分散剂及助溶剂将其粒子进行包裹后使其能稳定存在于涂料中，若将所有物料直接全部混合无法形成均一的稳定物。
本申请提供一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆在工程机械金属零件中的应用，应用方法为，将底面合一水性漆进行湿膜涂覆于金属基体表面，而后干燥。
以下通过具体实施方式对本方案进行进一步说明。
实施例1
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，包括质量份数如下的组分：50份羟丙分散体、20份去离子水、2份助溶剂、1份分散剂、0.2份消泡剂、0.2份润湿剂、0.2份流平剂、3份纳米陶瓷粉、4份聚四氟乙烯粉、1份含碳硅基团的防腐助剂、3份颜料、0.5份抗流挂助剂。
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆的制备方法，包括以下步骤：
S1.将去离子水、分散剂、消泡剂、颜料、纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉的混合物12000rpm搅拌、并用砂磨机研磨至细度≤20μm，得第一浆料；
S2.将第一浆料、羟丙分散体、助溶剂、润湿剂、流平剂、含碳硅基团的防腐助剂搅拌混匀，得第二浆料；
S3.在第二浆料中加入抗流挂助剂，800rpm搅拌30min，即得耐盐雾及耐老化的底面合一水性漆。
实施例2
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，包括质量份数如下的组分：60份羟丙分散体、30份去离子水、4份助溶剂、1.5份分散剂、0.4份消泡剂、0.4份润湿剂、0.4份流平剂、6份纳米陶瓷粉、8份聚四氟乙烯粉、1.5份含碳硅基团的防腐助剂、8份颜料、1份抗流挂助剂。
实施例3
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，包括质量份数如下的组分：60份羟丙分散体、30份去离子水、3份助溶剂、1份分散剂、0. 3份消泡剂、0.3份润湿剂、0.3份流平剂、5份纳米陶瓷粉、6份聚四氟乙烯粉、1.5份含碳硅基团的防腐助剂、8份颜料、1份抗流挂助剂。
对比例1
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括纳米陶瓷粉。
对比例2
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括聚四氟乙烯粉。
对比例3
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括含碳硅基团的防腐助剂。
对比例4
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括纳米陶瓷粉及聚四氟乙烯粉，含碳硅基团的防腐助剂的用量为8份。
对比例5
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括纳米陶瓷粉及含碳硅基团的防腐助剂，聚四氟乙烯粉的用量为8份。
对比例6
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括聚四氟乙烯粉及含碳硅基团的防腐助剂，纳米陶瓷粉的用量为8份。
对比例7
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，将含碳硅基团的防腐助剂替换为三聚磷酸铝。
对比例8
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，分散剂的用量为3g。
对比例9
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括分散剂。
对比例10
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括助溶剂。
对比例11
一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其他内容与实施例1相同，所不同的是，不包括纳米陶瓷粉、含碳硅基团的防腐助剂及聚四氟乙烯粉。
评价测试
对实施例1-3及对比例1-11的涂料进行试喷，底材为除油的碳钢板，喷涂不同膜厚测试耐盐雾性及耐老化性，自然养护7d。耐盐雾性：在中性盐雾中静置,测试静置前后出现锈蚀的时间（例如288小时出现明显锈蚀，则记录为288明显锈蚀），结果如表1所示；耐老化性：在313nm光源紫外灯照射500h，测试光泽20°照射前后的变化程度（△e=照射前光泽度20°-照射后光泽度20°），结果测得实施例及对比例得到的涂层的△e均为1.5°。
表1 耐盐雾性能测试结果
实施例1与对比例1-6相比，说明缺少纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉、含碳硅基团的防腐助剂其中之一均无法达到500h耐盐雾的效果，而本方案制作的涂层500h盐雾测试后无锈蚀无起泡等异常。对比例8、9与实施例1相比，说明分散剂及其用量对耐腐蚀效果有较大影响；对比例7、10与实施例1相比，说明助溶剂的使用有利于提升耐腐蚀效果，也并非所有的防腐助剂均满足本方案的需求。且由表2可知，本方案的耐老化性能与对比例11的涂料相比未受影响，结合表1和表2的结果，可知本方案得到的涂层满足双500性能需求。
本申请通过底面合一水性漆中的纳米陶瓷粉、聚四氟乙烯粉、含碳硅基团的防腐助剂相互配合，一步形成具有三层结构的涂层，多重防腐抗老化效果叠加，使得底面合一水性漆达到行业双500性能要求；本方案通过加入适量的分散剂、助溶剂来克服纳米陶瓷粉与聚四氟乙烯粉在涂料中的分散性差的缺陷同时还保证了涂层的防腐抗老化性能。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其特征在于，包括质量份数如下的组分：50-60份羟丙分散体、20-30份去离子水、2-4份助溶剂、1-1.5份分散剂、0.2-0.4份消泡剂、0.2-0.4份润湿剂、0.2-0.4份流平剂、3-6份纳米陶瓷粉、4-8份聚四氟乙烯粉、1-1.5份含碳硅基团的防腐助剂、3-8份颜料、0.5-1份抗流挂助剂。
2.根据权利要求1所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其特征在于，所述含碳硅基团的防腐助剂为甲基十八碳硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其特征在于，所述助溶剂为二丙二醇甲醚。
4.根据权利要求1所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其特征在于，所述分散剂为改性聚氨酯。
5.根据权利要求1所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其特征在于，其厚度为40-60μm。
6.根据权利要求1所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其特征在于，所述消泡剂及润湿剂均为聚醚改性硅氧烷；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，所述抗流挂助剂为改性聚脲溶液。
7.根据权利要求1所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆，其特征在于，所述纳米陶瓷粉与所述聚四氟乙烯的密度比为4-5:1。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将去离子水、分散剂、消泡剂、颜料、纳米陶瓷粉、助溶剂、聚四氟乙烯粉混匀、研磨，得第一浆料；
S2.将所述第一浆料、羟丙分散体、润湿剂、流平剂、含碳硅基团的防腐助剂搅拌混匀，得第二浆料；
S3.在所述第二浆料中加入抗流挂助剂，搅拌均匀，即得所述耐盐雾及耐老化的底面合一水性漆。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一浆料的细度小于等于20μm。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的耐盐雾耐老化的底面合一水性漆在工程机械金属零件中的应用。
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| CN202311232395.3A CN117210076A (zh) | 2023-09-22 | 2023-09-22 | 一种耐盐雾耐老化的底面合一水性漆及其制备方法与应用 |
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