CN117801647A - 一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物及其制备方法和应用，本发明的水性油漆组合物包括组分A和组分B，按质量份数计，所述组分A包括助溶剂3～9份、去离子水5～15份、润湿剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、耐黄变助剂0.3～1.0份、羟基丙烯酸树脂40～80份、水性色浆0～40份、触变助剂0.1～5份；所述组分B包括助溶剂20～50份，六亚甲基二异氰酸酯30～50份，异佛尔酮二异氰酸酯8～20份，吸水剂0.1～0.5份，稳定剂0.1～0.5份；本发明提供的水性油漆组合物可用于制备面漆或清漆，适合用于湿碰湿施工过程，具有干速快的优势，且获得的漆膜性能优良。
Description
技术领域
本发明属于油漆、涂料技术领域，具体涉及一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国经济的深入发展和改革，汽车制造工业发展迅猛，各种工程车辆(如挖土机、水泥罐车、吊车等)、货运卡车(如渣土自卸车、挂车)、农用车辆及机械车(如收割机、拖拉机、三轮车、播种机等)以及各类特殊功能用车(如垃圾清扫车、洒水车等)的需求不断扩大。该类车辆面积较大，我国生产水性漆类型较多的是水性氨基烤漆，由于喷涂涂料后无法实现常温自干，必须每涂完一道漆之后经过完全烘烤再涂下一道漆，施工工艺复杂，严重影响了施工效率，而且，烘干工艺能源消耗较大，不符合节能减排的生产需求。
湿碰湿涂装是指在喷涂异种油漆或重复喷涂同种油漆时，省略中间的烘干工艺，第一遍油漆喷涂以后仅经过流平过程达到表干状态就进行下一道涂装，再经过流平表干后一并烘干的涂装工艺，即“两涂一烤”工艺。采用湿碰湿涂装，不仅可避免长时间待干影响表面效果和涂膜性能，又可减少能源的消耗。目前，对湿碰湿水性涂料的研究较少，水性涂料以水作溶剂，节省大量资源；消除了施工时火灾危险性；降低了对大气污染；仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂(占涂料)在15%～15%之间，第二水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；对材质表面适应性好，涂层附着力强。第三涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。所以水性漆的用量越来越大，其中最为突出的是水性丙烯酸氨基烤漆，其用量越来越大。但是现有的水性涂料很难满足湿碰湿施工的工艺要求，存在底漆和面漆配套性差，容易出现流坠、皱纹、针眼等问题，使得漆膜的附着力、光泽度和防腐性能较差，例如中国专利CN112143325A公开了一种适用于湿碰湿施工工艺的涂料及其制备方法，该涂料采用环氧树脂和氨基树脂，获得的光泽度仅为83~85；中国专利CN110003771A公开了一种可湿碰湿施工的配套漆及其制备方法，该技术方案中底漆采用环氧树脂，并添加了磷酸盐，面漆采用水性羟基丙烯酸分散体和异氰酸酯固化剂，施工后得到的光泽度仍然不够理想，且该技术方案并未给出具体的施工工艺过程和结果，难以推测施工效果。
因此，提供一种性能优良、施工工艺简单的湿碰湿施工的水性油漆，可有效的克服施工过程中现场环境影响的技术难题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物及其制备方法和应用，本发明的漆膜附着力好，表干速度快，消除了施工过程面漆产生返溶，施工困难的缺陷。
第一方面，本发明提供了一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，所述水性油漆组合物组成包括组分A和组分B；
进一步地，按质量份数计，所述组分A包括助溶剂3～9份、去离子水5～15份、润湿剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、耐黄变助剂0.3～1.0份、羟基丙烯酸树脂40～80份、水性色浆0～40份、触变助剂0.1～5份。
按质量份数计，所述组分B包括助溶剂20～50份，六亚甲基二异氰酸酯30～50份，异佛尔酮二异氰酸酯8～20份，吸水剂0.1～0.5份，稳定剂0.1～0.5份。
进一步地，所述羟基丙烯酸树脂为水性快干羟基丙烯酸树脂和/或水性羟基丙烯酸树脂。
进一步地，所述组分A中的助溶剂选自PM（丙二醇甲醚）、DPM（二丙二醇甲醚）和DPnB（二丙二醇丁醚）中的一种或组合；所述润湿剂选自BYK349；所述消泡剂选自TEGOFOAMEX 830；所述耐黄变助剂选自永光EVERSORB AQ4；所述触变助剂选自TEGO VISCOPLUS3030；所述水性色浆选自自研磨WT工业体系水性色浆采用专利CN108192047A的实施例3制备方法得到，包括但不限于WT2800白浆、WT2234/1鲜红浆、WT2346橘黄浆、WT2101调黑浆等。
进一步地，所述组分B中的助溶剂选自PGDA（丙二醇二醋酸酯）；所述吸水剂选自Additive TI；所述稳定剂选自Additive OF；
进一步地，所述组分A包括助溶剂3.5～7份、去离子水5～10份、润湿剂0.5～1份、消泡剂0.2～0.6份、耐黄变助剂0.5～0.8份、羟基丙烯酸树脂59.9～80份、水性色浆0～30份、触变助剂0.2～1.5份。
进一步地，所述组分B包括助溶剂38.3～48.3份，异佛尔酮二异氰酸酯40～50份，六亚甲基二异氰酸酯10～15份，吸水剂0.1～0.3份，稳定剂0.1～0.3份。
第二方面，本发明提供了一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物的制备方法，包括以下步骤：
组分A的制备:
S1、投入水性羟基丙烯酸树脂，以300-500r/min转速进行搅拌；
S2、投入去离子水，开启搅拌，以300-500r/min转速进行搅拌，边搅拌边依次加入助溶
剂、润湿剂、消泡剂、耐黄变助剂、水性色浆以及触变助剂，以500-600 r/min的速度搅拌20min，得到组分A；
组分B的制备:
S1、冲氮气吹扫缸体，并持续吹送氮气；
S2、加入助溶剂，开启搅拌，以100-200r/min转速进行搅拌，加入吸水剂，测试水分合
格后，继续下一步操作；
S3、边搅拌边加入异佛尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，以100-200r/min转速进
行搅拌；
S4、随后加入稳定剂，以100-200r/min转速进行搅拌，得到组份B。
将所述组分A和所述组分B按质量比为2~4:1进行混合得到适合湿碰湿施工的水性油漆组合物。
优选地，所述将所述组分A和所述组分B按质量比为3~4:1进行混合得到适合湿碰湿施工的面漆。
优选地，所述将所述组分A和所述组分B按质量比为2~3:1进行混合得到适合湿碰湿施工的清漆。
第三方面，本发明提供了一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物在施工过程中的应用。
进一步地，所述施工过程为：在已干固的中涂上，使用320目砂纸打磨，并除尘，按照施工比例要求喷涂水性油漆。
进一步地，第喷涂的水性油漆施工过程为：组分A、组分B、水的重量比为2~4: 1 :(0.2~0.8)，调节粘度进行喷涂，干燥30~90分钟，所述施工过程中水性油漆至少喷涂一次。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明制备的适合湿碰湿施工工艺的水性油漆在施工过程中，通过喷涂（湿膜膜厚达到50～100μm）水性面漆后，干燥5～60分钟后，喷涂水性清漆（湿膜膜厚80～120μm），喷涂后经60～80℃烘60～120min，漆膜具有高耐性，干膜40～60um，划格测附着力为0～1级；本发明又有良好的外观、流平性,消泡性优良；耐热水（40℃）10天以上，划格测附着力为0～1级。
（2）本发明制备的适合湿碰湿施工工艺的水性油漆（面漆）干速超快，其主要使用的是水性超快干羟基丙烯酸树脂，而适合湿碰湿施工工艺的水性油漆（清漆）的配方则为一种干速适中的配合超快干面漆的清漆，基于干速调节要适配超快干面漆，又不导致面漆产生返溶状态。
（3）本发明解决了现有技术的施工过程中喷涂水性面漆烘干后，面漆与固化剂已形成网状交联，提供附着力的基团反应度高，必须通过打磨使表面产生大量的物理渗透，才能保证水性清漆的附着力工艺，大大节省了施工时间以及工序步骤，并且性能上没有损失，减少工序步骤繁多带来的风险，湿碰湿解决了物理附着力的风险，通过化学交联附着，漆膜间的交联度，接着力更好。该水性涂料，超低VOC排放，符合国家环保要求，施工性能良好。
具体实施方式
本发明下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。
本发明的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
以下实施例对本发明做进一步的描述，但该实施例并非用于限制本发明的保护范围。
本发明实施例中的使用的试剂、原料等成分的来源/型号具体见表1；
表1
实施例1~4适合湿碰湿施工的面漆的制备
按质量份数计，本实施例1~4 制备的适合湿碰湿施工的面漆组成配方具体见表2，表中组成均为质量份数计；
表2：适合湿碰湿施工的面漆组成配方
按表2中的组成配方组成，本实施例1～4制备的适合湿碰湿施工的面漆的具体制备步骤如下：
组分A的制备:
S1、投入水性快干羟基丙烯酸树脂，以350r/min转速进行搅拌；
S2、投入去离子水，开启搅拌，以350r/min转速进行搅拌，边搅拌边依次加入助溶剂、
润湿剂、消泡剂、耐黄变助剂、水性白色色浆以及触变助剂，以500 r/min的速度搅拌20min，得到组分A；
组分B的制备:
S1、冲氮气吹扫缸体，并持续吹送氮气；
S2、加入助溶剂，开启搅拌，以120r/min转速进行搅拌，加入吸水剂，继续下一步操作；
S3、边搅拌边加入异佛尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，以120r/min转速进
行搅拌；
S4、随后加入稳定剂，以200r/min转速进行搅拌，得到组份B。
所述适合湿碰湿施工的面漆施工配比为：组分A和组分B的混合比例为质量比4:1。
实施例5~6适合湿碰湿施工的清漆的制备
按质量份数计，本实施例5～6 制备的适合湿碰湿施工的清漆组成配方具体见表3，表中组成配方均为质量份计；
表3：适合湿碰湿施工的清漆的组成配方
按表3中的清漆的组成配方，本实施例5~6 制备的适合湿碰湿施工的清漆的具体制备步骤如下：
组分A的制备:
S1、投入水性羟基丙烯酸树脂，以400r/min转速进行搅拌；
S2、投入去离子水，开启搅拌，以400r/min转速进行搅拌，边搅拌边依次加入助溶剂、
润湿剂、消泡剂、耐黄变助剂以及触变助剂，以500 r/min的速度搅拌20min，得到组分A；
组分B的制备:
S1、冲氮气吹扫缸体，并持续吹送氮气；
S2、加入助溶剂，开启搅拌，以150r/min转速进行搅拌，加入吸水剂，继续下一步操作；
S3、边搅拌边加入异佛尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，以150r/min转速进
行搅拌；
S4、随后加入稳定剂，以200r/min转速进行搅拌，得到组份B。
所述适合湿碰湿施工的清漆的施工配比为：组分A和组分B的混合比例为质量比3:1。
试验例一
实施例1～4制备的适合湿碰湿施工的面漆的性能测试结果见表4；
表4：适合湿碰湿施工的面漆的性能测试结果
由表4结果可知，本发明实施例1～4制备的适合湿碰湿施工的面漆中以实施例2制备的面漆综合性能更好。
试验例二
实施例5～6制备的适合湿碰湿施工的清漆的性能测试结果见表5；
表5：适合湿碰湿施工的清漆的性能测试结果
由表5结果可知，本发明实施例5～6制备的适合湿碰湿施工的清漆中以实施例6制备的清漆综合性能更好。
实施例7适合湿碰湿施工的水性油漆的施工工艺
在已干固的中涂上，使用320目砂纸打磨，并除尘，按照施工比例要求喷涂水性油漆，其中面漆的施工工艺要求如下：
组分A：组分B：去离子水=3：1：（0.5±0.3）（重量比），调节至涂4杯粘度为23~26秒进行喷涂，喷涂1~2道，现场2道之间自然干燥20分钟，最后一道喷涂完成后，自然干燥60分钟，然后喷涂水性油漆（清漆）；
清漆的施工工艺要求如下：
组分A：组分B：去离子水=2：1：（0.5±0.3）（重量比），调节至涂4杯粘度为23~26秒进行喷涂，喷涂2道，2道之间自然干燥15分钟，然后自然干燥70分钟，升温至60℃，烘烤2小时。
试验例三
按实施例7的施工工艺对水性油漆进行施工，其中面漆的组分A和组分B由实施例2提供，其中清漆的组分A和组分B由实施例6提供，最终获得的漆膜性能测试结果见表6；
表6：漆膜性能测试结果
对比例1~4
对比例1与实施例2的区别在于，所述组分A中的水性羟基丙烯酸树脂采用水性环氧树脂替换，其余步骤与实施例2一致，获得的漆膜耐人工气候加速试验为3级，耐候性较差。
对比例2与实施例2的区别在于，所述组分A中的水性羟基丙烯酸树脂采用水性氨基树脂替换，其余步骤与实施例2一致，获得的漆膜硬度HB，硬度质地较软，获得的漆膜弯曲试验4mm，抗冲击性能差。
对比例3与实施例2的区别在于，所述六亚甲基二异氰酸酯添加量为26.5质量份、异佛尔酮二异氰酸酯的添加量为25质量份，其余步骤与实施例2一致，获得的漆膜弯曲试验4mm，硬度较低、抗冲击性能差。
对比例4与实施例2的区别在于，所述异佛尔酮二异氰酸酯采用二苯甲烷二异氰酸酯替换，其余步骤与实施例2一致，获得的漆膜耐人工气候加速试验为4级，耐候性下降明显。
对比例5
对比例5与实施例7的区别在于施工工艺的不同，所述施工过程中面漆的施工工艺为：组分A：组分B：去离子水的重量比为5：1：（0.5±0.3）。
所述施工工艺过程中清漆的施工工艺为：组分A、组分B、去离子水的重量比为4：1：（0.5±0.3）。
其中面漆的组分A和组分B由实施例2提供，清漆的组分A和组分B由实施例6提供。
试验例四
对比例1~5的施工后最终获得的漆膜性能测试结果见表7；
表7：漆膜性能测试结果
结合表6和表7结果可知，无论是清漆还是面漆的组成配方均会对最终施工后的漆膜性能产生影响，而施工工艺对最终漆膜的影响也相对明显。
需要说明的是，本说明书中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例以及不同实施例的特征进行结合和组合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，其特征在于，所述水性油漆组合物包括组分A和组分B，按质量份数计，所述组分A包括助溶剂3～9份、去离子水5～15份、润湿剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、耐黄变助剂0.3～1.0份、羟基丙烯酸树脂40～80份、水性色浆0～40份、触变助剂0.1～5份；
所述组分B包括助溶剂20～50份，六亚甲基二异氰酸酯30～50份，异佛尔酮二异氰酸酯8～20份，吸水剂0.1～0.5份，稳定剂0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂为水性快干羟基丙烯酸树脂和/或水性羟基丙烯酸树脂。
3.根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，其特征在于，所述组分A中的助溶剂选自丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，其特征在于，所述润湿剂选自BYK349。
5. 根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，其特征在于，所述消泡剂选自TEGO FOAMEX 830；所述耐黄变助剂选自永光 EVERSORB AQ4；所述触变助剂选自TEGO VISCOPLUS 3030。
6.根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，其特征在于，所述组分B中的助溶剂选自丙二醇二醋酸酯。
7. 根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物，其特征在于，所述吸水剂选自Additive TI；所述稳定剂选自Additive OF。
8.一种制备权利要求1～7任一项所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
组分A的制备：
S1、投入羟基丙烯酸树脂，以300~500r/min转速进行搅拌；
S2、投入去离子水，开启搅拌，以300~500r/min转速进行搅拌，边搅拌边依次加入助溶剂、润湿剂、消泡剂、耐黄变助剂、水性色浆以及触变助剂，以500~600 r/min的速度搅拌20min，得到组分A；
组分B的制备:
S1、冲氮气吹扫缸体，并持续吹送氮气；
S2、加入助溶剂，开启搅拌，以100~200r/min转速进行搅拌，加入吸水剂，继续下一步操作；
S3、边搅拌边加入异佛尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，以100~200r/min转速进行搅拌；
S4、随后加入稳定剂，以100~200r/min转速进行搅拌，得到组份B；
将所述组分A和所述组分B进行混合得到适合湿碰湿施工的水性油漆组合物。
9.根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物在制备面漆中的应用，其特征在于，所述组分A和组分B的混合重量比为3~4:1。
10.根据权利要求1所述的适合湿碰湿施工的水性油漆组合物在制备清漆中的应用，其特征在于，所述组分A和组分B的混合重量比为2~3:1。
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