CN117229697A - 一种无溶剂金属包装涂料组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无溶剂金属包装涂料组合物及其制备方法，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物包括以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物30％‑70％、活性稀释剂10％‑50％、增韧剂5‑20％、钛白粉30‑50％、热引发剂0.05％‑3％、分散剂1％‑3％、流平剂0.2％‑2％、消泡剂0.2％‑1％。有益效果是，本发明利用脂环族环氧化合物的粘度低、阳离子反应活性高的特点，以脂环族环氧化合物为主体，实现无溶剂化，同时配合热阳离子引发剂，解决中低温快速固化问题，另外通过脂环族环氧化合物的选择和组合，形成新型热阳离子固化体系，降低固化体积收缩率，提高固化涂层与马口铁之间的附着力，提高耐蒸煮性能和抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料组合物技术领域，具体为一种无溶剂金属包装涂料组合物及其制备方法。
背景技术
马口铁作为一种现代常用的包装材料，具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的优点，从工业应用到食品包装领域都有广泛的应用，如化工原料桶、气雾罐、食品包装罐和包装盒；在马口铁进行印刷上色前，必须在其表面涂覆一层白色涂层，白色涂层固化后再进行油墨印刷，这层白色底漆称之为白可丁；
目前，马口铁印刷使用的白可丁主要是传统的热固化溶剂型涂料，这种方式在固化过程中伴有大量的溶剂挥发，不但对环境造成污染，危害人体健康，而且消耗溶剂量大，固化时间较长，造成资源浪费，是一种部不环保、效率低的方式；因此，环保、高效的白可丁涂料备受关注，成为该领域的发展方向；
紫外光(UV)固化的白可丁作为一种具有潜质的环保高效的新型产品，已有一些研究，如专利CN103805040和CN112159622报道了一种紫外光固化马口铁用白可丁及其制备方法，尽管UV固化白可丁在环保、能耗与效率上优于传统热固化涂料，但是涂层附着力、耐蒸煮、抗冲击性能不理想，导致很难在具体领域实施应用。
鉴于上述情况，有必要对现有的涂料组合物加以改进，使其能够适应现在对涂料组合物使用的需要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种无溶剂金属包装涂料组合物及其制备方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种无溶剂金属包装涂料组合物，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物包括以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物30％-70％、活性稀释剂10％-50％、增韧剂5-20％、钛白粉30-50％、热引发剂0.05％-3％、分散剂1％-3％、流平剂0.2％-2％、消泡剂0.2％-1％。
对本技术方案的进一步补充，所述脂环族环氧化合物选自江苏泰特尔新材料科技有限公司的TTA21、TTA21S-HV、TTA26、TTA3150、TTA22、TTA28、TTA800中一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述活性稀释剂为缩水甘油醚型环氧、缩水甘油酯型环氧化合物中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述地增韧剂为聚酯多元醇、聚酯树脂、改性液态橡胶、核-壳粒子中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述地钛白粉为金红石钛白粉。
对本技术方案的进一步补充，所述热引发剂为潜伏型热阳离子引发剂、引发剂阴离子部分为PF6 -、SbF6 -、BF4、B(C6F5)4 -中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述分散剂为BYK103、BYK110、BYK111、BYK142、BYK154、BYK161中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述流平剂为BYK373、BYK315、BYK325、BYK331、BYK333、BYK310、BYK307、BYK300中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述消泡剂为BYK028、BYK051、BYK052、BYK053、BYK055、BYK077中的一种或多种。
一种无溶剂金属包装涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将环氧树脂、钛白粉、分散剂，室温常压条件下分散均匀后，再由三辊机充分研磨，使钛白粉充分细化；
步骤二：往步骤一得到的物料中加入活性稀释剂、热引发剂、流平剂、消泡剂，室温常压条件下以1000-2000rpm充分分散0.5-2h，得到所述的涂料组合物。
将无溶剂金属包装涂料组合物应用于白可丁涂料，用于马口铁、铝、铜、钢金属基材的涂装。
其有益效果在于，本发明提出了一种新型无溶剂热固化涂料组合物，可用作白可丁涂料，本发明利用脂环族环氧化合物的粘度低、阳离子反应活性高的特点，以脂环族环氧化合物为主体，实现无溶剂化，同时配合热阳离子引发剂，解决中低温快速固化问题，另外通过脂环族环氧化合物的选择和组合，形成新型热阳离子固化体系，降低固化体积收缩率，提高固化涂层与马口铁之间的附着力，提高耐蒸煮性能和抗冲击性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员对本技术方案更加清楚，下面将结合详细阐述本发明的技术方案：
一种无溶剂金属包装涂料组合物，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物包括以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物30％-70％、活性稀释剂10％-50％、增韧剂5-20％、钛白粉30-50％、热引发剂0.05％-3％、分散剂1％-3％、流平剂0.2％-2％、消泡剂0.2％-1％。
对本技术方案的进一步补充，所述脂环族环氧化合物选自江苏泰特尔新材料科技有限公司的TTA21、TTA21S-HV、TTA26、TTA3150、TTA22、TTA28、TTA800中一种或多种，最为优选的是TTA21、TTA21S-HV、TTA26、TTA3150脂环族环氧化合物的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述活性稀释剂为缩水甘油醚型环氧、缩水甘油酯型环氧化合物中的一种或多种，最为优选的是单官缩水甘油醚型环氧化合物、脂肪族缩水甘油醚环氧化合物中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述地增韧剂为聚酯多元醇、聚酯树脂、改性液态橡胶、核-壳粒子中的一种或多种，最为优选的是羟值＞200(KOH-mg/g)的聚酯多元醇、端羧基丁腈橡胶、SBR纳米核壳橡胶、Silicone纳米橡胶中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述地钛白粉为金红石钛白粉。
对本技术方案的进一步补充，所述热引发剂为潜伏型热阳离子引发剂、引发剂阴离子部分为PF6 -、SbF6 -、BF4、B(C6F5)4 -中的一种或多种，最为优选的热阳离子引发剂引发温度在80-120℃。
对本技术方案的进一步补充，所述分散剂可采用本领域常用的种类，最为优选的为BYK103、BYK110、BYK111、BYK142、BYK154、BYK161中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述流平剂可采用本领域常用的种类，最为优选的为BYK373、BYK315、BYK325、BYK331、BYK333、BYK310、BYK307、BYK300中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述消泡剂可采用本领域常用种类，最为优选地为BYK028、BYK051、BYK052、BYK053、BYK055、BYK077中地一种或多种。
一种无溶剂金属包装涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将环氧树脂、钛白粉、分散剂，室温常压条件下分散均匀后，再由三辊机充分研磨，使钛白粉充分细化；
步骤二：往步骤一得到的物料中加入活性稀释剂、热引发剂、流平剂、消泡剂，室温常压条件下以1000-2000rpm充分分散0.5-2h，得到所述的涂料组合物。
将无溶剂金属包装涂料组合物应用于白可丁涂料，用于马口铁、铝、铜、钢金属基材的涂装。
实施例1至5
按下表1所示的质量百分数组成配制实施1至5的组合物，并按如下所示固化条件固化。
对比例1至2
按下表2所示的质量百分数组成配制对比例1至2的组合物，并按如下所示固化条件固化。
| 对比例1 | 对比例2 | |
| TTA21P | 57 | 48 |
| XY-632 | 10 | 10 |
| PCL-3057 | / | 9.5 |
| 钛白粉 | 45 | 30 |
| TAG50602 | 0.5 | / |
| SI-100 | / | 0.5 |
| BYK110 | 1.2 | 0.7 |
| BYK028 | 0.3 | / |
| BYK055 | / | 0.5 |
| BYK333 | 0.5 | / |
| BYK307 | / | 0.3 |
| 固化条件 | 120℃*10min | 120℃*10min |
对上述实施例和对比例所制得的组合物进行样品制备，涂层硬度、附着力、耐蒸煮、抗冲击性能测试。
1、样品制备
固化方法：采用15um线棒，将实施例和对比例组合物辊涂在未经处理的马口铁上，置于相应温度的烘箱中加热固化。
2、硬度
测试方法：按照标准GB/T 6739-2006的规定进行铅笔硬度试验。
评判标准：使用三菱铅笔在负重750g重量下进行测试，5次测试无痕为通过，记下对应硬度等级。
3、附着力
测试方法：按照标准GB/T 9286-2021的规定进行划格试验。
评判标准：根据表面脱落情况判定附着力等级，其中0级为划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无印记脱落；1级为在划线的交叉点处有小片的脱落，且脱落的总面积不能明显大于5％；2级为划线的边缘及交叉点处有小片的脱落，且脱落总面积在5％-15％之间；3级为在划线的边缘及交叉处有成片的脱落，且脱落面积在15％-35％之间；4级为在划线的边缘及交叉处有成片的脱落，且脱落面积在35％-65％之间；5级为脱落的程度超过4级。
4、抗冲击测试
测试方法：按照标准GB/T 1732-2020的规定进行冲击试验。
评判标准：重1kg高80cm落球冲击，漆膜正反面无裂纹、无皱纹、无脱落为通过，记为OK，反之记为NG。
5、耐蒸煮测试
测试方法：按照印铁涂装行业要求进行耐蒸煮试验。
评价标准：样品置于130℃高压釜中蒸煮1h，漆膜无失光、无变色、无起皱、不起泡、附着力不下降为通过，记为OK，反之记为NG。
根据以上测试方法及判定标准得到实施例和对比例的测试结果如下
表3。
实施例2、3、4与对比例相比，以TTA21S-HV和TTA26为主体树脂组成的阳离子组合物，通过热阳离子引发剂的优化，可实现固化温度更低，速度更快，且固化涂层在马口铁上附着力更好，并保持良好的耐蒸煮性能和抗冲击性能。
以下为实施例和对比例所用脂环族环氧化合物和稀释剂来源如下，表4：
上述消泡剂、流平剂、分散剂均选自德国毕克，钛白粉为本领域常规市售品。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物包括以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物30％-70％、活性稀释剂10％-50％、增韧剂5-20％、钛白粉30-50％、热引发剂0.05％-3％、分散剂1％-3％、流平剂0.2％-2％、消泡剂0.2％-1％。
2.根据权利要求1所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述脂环族环氧化合物选自江苏泰特尔新材料科技有限公司的TTA21、TTA21S-HV、TTA26、TTA3150、TTA22、TTA28、TTA800中一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述活性稀释剂为缩水甘油醚型环氧、缩水甘油酯型环氧化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述地增韧剂为聚酯多元醇、聚酯树脂、改性液态橡胶、核-壳粒子中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述地钛白粉为金红石钛白粉。
6.根据权利要求1所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述热引发剂为潜伏型热阳离子引发剂、引发剂阴离子部分为PF6 -、SbF6 -、BF4、B(C6F5)4 -中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述分散剂为BYK103、BYK110、BYK111、BYK142、BYK154、BYK161中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述流平剂为BYK373、BYK315、BYK325、BYK331、BYK333、BYK310、BYK307、BYK300中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物，其特征在于，所述消泡剂为BYK028、BYK051、BYK052、BYK053、BYK055、BYK077中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的一种无溶剂金属包装涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将环氧树脂、钛白粉、分散剂，室温常压条件下分散均匀后，再由三辊机充分研磨，使钛白粉充分细化；
步骤二：往步骤一得到的物料中加入活性稀释剂、热引发剂、流平剂、消泡剂，室温常压条件下以1000-2000rpm充分分散0.5-2h，得到所述的涂料组合物。
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