CN102134427A - 一种水性丙烯酸面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性丙烯酸面漆，包括以下重量百分比的成分：水性丙烯酸树脂30％～65％，分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料10％～30％，pH调节剂1％～10％，触变剂1％～10％，闪蚀抑制剂1％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，去离子水5％～20％。本发明提供的水性丙烯酸面漆为单组份，以水性丙烯酸树脂为基料，添加多种助剂制备而成，具有优异的耐老化性，耐候性强，经实验耐紫外光老化可长达600h，另外还具有良好的热稳定性，机械性能、冻融稳定性突出，并符合环保要求，极具实用价值，适合于要求具有长效耐老化性，环保要求高的场合。

Description

一种水性丙烯酸面漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种水性丙烯酸面漆及其制备方法。

背景技术

面漆是涂装的最终涂层，对所用材料有较高的要求，分为溶剂性面漆和水性面漆。传统面漆主要采用溶剂性居多，但是溶剂性面漆以有机物作为溶剂，涂装后会带来VOC(挥发性有机化合物)的排放，污染环境，对人体健康造成危害。

水性面漆以水作为溶剂，无毒，无溶剂气味，比溶剂性面漆更环保，可用于涂装建筑、铁路机车车辆等。水性面漆由水性树脂、水、颜料及助剂制备而成，其中研究的关键是水性树脂，经过几十年的发展，目前主要的水性树脂体系由水性醇酸、水性丙烯酸、水性环氧、水性聚氨酯树脂、水性无机硅酸盐、水性氟树脂以及它们的改性树脂。

由于丙烯酸树脂的价格适中，水性丙烯酸面漆无毒、无气味，无燃爆危险，施工安全方便，干燥快，耐酸碱，耐老化、耐候性强，因此铁路机车车辆的涂装普遍使用丙烯酸类树脂制备面漆。但是随着车辆涂装的要求越来越高，加之当前要求车辆维护周期从8年提高至16年，已实现铁路机车终身“一次厂修”，使得涂层的有效防腐要求比以前更高。在长效防腐领域，面漆作为外涂层，评价其质量高低的重要指标为耐老化性，现有的水性丙烯酸面漆的耐紫外光老化一般为400h左右，已经难以满足目前高要求下长效防腐体系的要求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种水性丙烯酸面漆，耐老化性能突出，能够满足铁路机车车辆涂装的防腐高要求。本发明还提供了一种水性丙烯酸面漆的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种水性丙烯酸面漆，包括以下重量百分比的成分：

水性丙烯酸树脂    30％～65％

分散剂            0.5％～5％

消泡剂        0.1％～5％

基材润湿剂    0.1％～5％

颜填料        10％～30％

pH调节剂      0.5％～10％

触变剂        0.5％～10％

闪蚀抑制剂    1％～10％

成膜助剂      0.5％～5％

光稳定剂      1％～5％

去离子水      5％～20％。

作为优选，所述水性丙烯酸树脂的共聚原料包括以下重量百分比的成分：丙烯酸酯单体5％～15％、甲基丙烯酸酯单体30％～70％和环氧改性丙烯酸单体15％～40％。

作为优选，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

作为优选，所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚硅氧烷消泡剂。

作为优选，所述基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

作为优选，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、陶瓷微粉或硅微粉中的一种或几种。

作为优选，所述pH调节剂为氨水、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或三乙醇胺中的一种或几种。

作为优选，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

作为优选，所述闪蚀抑制剂为苯并异噻唑啉的衍生物、邻苯二酰亚胺、亚硝酸钠、叔丁基胺、烷基咪唑和辛酸胺中的一种或几种。

作为优选，所述成膜助剂为醇醚类化合物或十二碳醇酯中的一种或两种。

作为优选，所述光稳定剂为受阻胺类、二苯甲酮类或苯并三唑类中的一种或几种。

一种水性丙烯酸面漆的制备方法，包括以下步骤：

a)将去离子水、分散剂、颜填料、pH调节剂和触变剂混合搅拌，研磨；

b)将水性丙烯酸树脂、消泡剂、基材润湿剂、闪蚀抑制剂、成膜助剂和光稳定剂加入上步得到的混合物中搅拌；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8～9，粘度≥3.0Pa·s；

各成分的重量百分比含量为：水性丙烯酸树脂30％～65％，分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～30％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，闪蚀抑制剂1％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，去离子水5％～20％。

作为优选，所述a)中将混合物磨至细度≤40μm。

本发明提供的水性丙烯酸面漆为单组份，以水性丙烯酸树脂为基料，添加多种助剂制备而成，具有优异的耐老化性，耐候性强，经实验耐紫外光老化可长达600h，另外还具有良好的热稳定性，机械性能、冻融稳定性突出，并符合环保要求，极具实用价值，适合于要求具有长效耐老化性，环保要求高的场合。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种水性丙烯酸面漆，为单组份涂料，包括以下重量百分比的成分：水性丙烯酸树脂30％～65％，分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～30％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，闪蚀抑制剂1％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，去离子水5％～20％。

水性丙烯酸树脂为水性丙烯酸面漆的主要成分，由于其对光的主吸收峰处于太阳光谱范围之外，所以制得的水性丙烯酸具有耐光性和户外耐老化性。本发明使用的水性丙烯酸树脂的共聚原料包括以下重量百分比的成分：丙烯酸酯单体5％～15％、甲基丙烯酸酯单体30％～70％和环氧改性丙烯酸单体15％～40％。

分散剂能够通过润湿、研磨与分散、偶联和包裹稳定的过程来分散颜填料，并保持分散体系的相对稳定。本发明中分散剂优选为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种，具有良好的分散效果，能够降低涂料粘度，改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平性。

面漆中的助剂大多属于表面活性剂，能改变面漆的表面张力，致使面漆本身存在着易起泡或使泡沫稳定的内部因素，面漆的制备过程中需要使用各种高速混合机，涂装时使用喷涂、淋涂等方式方法，在这些过程中，都会使面漆产生泡沫。泡沫中的空气不仅会阻碍颜填料的分散，也使设备的利用率不足而影响产量，施工中产生的气泡会造成漆膜表面缺陷，既有损外观，又影响漆膜的防腐性和耐候性。因此为防止在使用过程中产生泡沫，面漆中需加入消泡剂。本发明中消泡剂为有机硅消泡剂或聚硅氧烷消泡剂，化学性质稳定，消泡作用强，用量少。

基材润湿剂能帮助面漆湿润各种不同的基材表面，甚至湿润具有非常低表面能的基材，因此能防止诸如缩孔或缩边等表面缺陷，漆膜的流动、流平性和附著力也将得以改善。本发明中基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、陶瓷微粉或硅微粉对涂料的性能有着重要的辅助作用，可以充填孔隙，使涂料致密，提高附着力，赋予涂料色彩、质感和遮盖力。

pH调节剂为氨水、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或三乙醇胺中的一种或几种。

面漆中加入触变剂后，在面漆受剪切力作用时(如搅拌或涂刷)，粘度暂时下降，不受剪切力作用时，又逐渐恢复到原来的粘度。这种特性能使面漆在贮存时防止颜料沉淀，改善涂刷性，在涂装时能使涂膜较厚而不流挂。本发明使用的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

由于水的导电率高，使金属易腐蚀，水性面漆涂覆到金属底材上的一个突出的问题是出现闪蚀。闪蚀是涂膜在干燥过程中发生的点状锈斑，在喷砂底材上尤易发生。闪蚀抑制剂可以防止水性面漆在金属底材上发生闪蚀，本发明使用的闪蚀抑制剂为苯并异噻唑啉的衍生物、邻苯二酰亚胺、亚硝酸钠、叔丁基胺、烷基咪唑和辛酸胺中的一种或几种。

成膜助剂能促进面漆塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，能在较广泛施工温度范围内成膜，成膜后成膜助剂挥发，不会影响涂膜的特性。本发明使用的成膜剂为醇醚类化合物或十二碳醇酯中的一种或两种，在较少的用量情况下，能十分有效地降低涂料的最低成膜温度，成膜的连续性好，具有适宜的挥发度，使涂料成模时结合更加紧密、连续，漆膜平滑、均匀，且其耐擦洗性、展色性、光泽度以及耐候性等得到较大的提高。

加入光稳定剂能够保持涂料的稳定，防止涂料分解老化。涂料在日光作用下，会因吸收紫外线而引发自动氧化，导致聚合物降解，使得涂料形成的防水层的机械性能恶化。光稳定剂能够有效的吸收紫外线或具有捕获因光氧化产生的自由基的能力，能够阻止导致防水层老化的自由基反应，抑制光氧化，防止防水层受到紫外线破坏，且自身的光稳定性及热稳定性好。本发明中光稳定剂为受阻胺类、二苯甲酮类或苯并三唑类中的一种或几种。

本发明提供的水性丙烯酸面漆的制备方法，包括以下步骤：

a)按比例称取去离子水、分散剂、颜填料、pH调节剂和触变剂，混合搅拌均匀，转速为1200转/min～1800转/min，然后研磨，优选研磨至细度≤40μm；

b)按比例称取水性丙烯酸树脂、消泡剂、基材润湿剂、闪蚀抑制剂、成膜助剂和光稳定剂加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1000转/min～1500转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)用适量的pH调节剂调节混合物的pH为8～9，用适量的去离子水调节混合物的粘度≥3.0Pa·s，制得面漆；

其中各成分的重量百分比含量为：水性丙烯酸树脂30％～65％，分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～30％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，闪蚀抑制剂1％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，去离子水5％～20％。

实施例1：

a)称取去离子水160kg、德固赛公司的Tego740W分散剂5kg、碳黑30kg、800目云母粉80kg、超细硫酸钡100kg、美国陶氏化学公司的AMP-95pH调节剂12kg和德固赛气相二氧化硅8kg，混合搅拌均匀，转速为1500转/min，然后研磨至细度≤40μm；

b)称取美国华津思的HD2535水性丙烯酸树脂550kg、德固赛公司Tego825消泡剂5kg、德固赛公司的KL245基材润湿剂3kg、美国瑞宝公司的Raybo 75闪蚀抑制剂10kg、伊士曼公司的成膜助剂十二碳醇酯15kg和Ciba公司的Tinuvin 5050紫外线吸收剂20kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1200转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.3，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.4Pa·s，制得面漆。

实施例2：

a)称取去离子水120kg、德国毕克化学公司的BYK110分散剂20kg、碳黑30kg、800目云母粉50kg、硅微粉80kg、pH调节剂三乙醇胺30kg和氢化蓖麻油70kg，混合搅拌均匀，转速为1600转/min，然后研磨至细度≤40μm；

b)称取花飞乐水性涂料有限公司的水性丙烯酸树脂450kg、广州华夏助剂化工公司HX-2013消泡剂30kg、广东市洛驰贸易有限公司的SNW 311基材润湿剂30kg、SER-AD FA379海名斯闪蚀抑制剂40kg、青州贝特化工有限公司的成膜助剂20kg和30kg石家庄石焦化工有限责任公司的受阻胺类光稳定剂944加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1100转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.7，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.5Pa·s，制得面漆。

实施例3：

a)称取去离子水100kg、广州欧鹏化工有限公司的Synthron的

A11聚丙烯酸钠盐分散剂10kg、碳黑30kg、滑石粉40kg、超细硫酸钡80kg、pH调节剂N，N-二甲基乙醇胺40kg和杭州精益化工有限公司的BK-923触变剂20kg，混合搅拌均匀，转速为1200转/min，然后研磨至细度≤40μm；

b)称取淄博嘉丰化工科技发展有限公司的JF1000水性丙烯酸树脂500kg、海名斯德谦5300聚硅氧烷消泡剂20kg、德固赛公司的KL245基材润湿剂20kg、SER-AD FA 179海名斯闪蚀抑制剂60kg、利安德DPNB成膜助剂40kg和北京加成助剂研究所的GW-531二苯甲酮光稳定剂40kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1000转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.7，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.4Pa·s，制得面漆。

将实施例1-3制备的水性丙烯酸面漆进行检测，数据如表1所示：

表1水性丙烯酸面漆主要性能测试结果

通过检测，可发现本发明的水性丙烯酸面漆具有优异的耐老化性和热稳定性，耐紫外光老化可达600h；机械性能、冻融稳定性突出，并符合环保要求，极具实用价值，适合于要求具有长效耐老化性，环保要求高的场合。

以上对本发明所提供的一种水性丙烯酸面漆及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种水性丙烯酸面漆，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：

水性丙烯酸树脂    30％～65％

分散剂            0.5％～5％

消泡剂            0.1％～5％

基材润湿剂        0.1％～5％

颜填料            10％～30％

pH调节剂          1％～10％

触变剂            1％～10％

闪蚀抑制剂        1％～10％

成膜助剂          0.5％～5％

光稳定剂          1％～5％

去离子水          5％～20％。

2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述水性丙烯酸树脂的共聚原料包括以下重量百分比的成分：丙烯酸酯单体5％～15％、甲基丙烯酸酯单体30％～70％和环氧改性丙烯酸单体15％～40％。

3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚硅氧烷消泡剂。

5.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、陶瓷微粉或硅微粉中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述pH调节剂为氨水、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或三乙醇胺中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述闪蚀抑制剂为苯并异噻唑啉的衍生物、邻苯二酰亚胺、亚硝酸钠、叔丁基胺、烷基咪唑和辛酸胺中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述成膜助剂为醇醚类化合物或十二碳醇酯中的一种或两种。

11.根据权利要求1所述的水性丙烯酸面漆，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类、二苯甲酮类或苯并三唑类中的一种或几种。

12.一种水性丙烯酸面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将去离子水、分散剂、颜填料、pH调节剂和触变剂混合搅拌，研磨；

b)将水性丙烯酸树脂、消泡剂、基材润湿剂、闪蚀抑制剂、成膜助剂和光稳定剂加入上步得到的混合物中搅拌；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8～9，粘度≥3.0Pa·s；

各成分的重量百分比含量为：水性丙烯酸树脂30％～65％，分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～30％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，闪蚀抑制剂1％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，去离子水5％～20％。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述a)中将混合物磨至细度≤40μm。