一种水性低温快干丙烯酸酯涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性低温快干丙烯酸酯涂料及其制备方法。

背景技术：

2.随着全球气候的变化、资源能源的日趋紧张，世界各国相继制定了一系列严格的环保法规和政策。由于传统溶剂型涂料的挥发性有机化合物(voc)的排放对环境造成了严重的污染，水性涂料开始逐渐代替传统溶剂型涂料。水性涂料作为涂料的一种产品，其溶剂是水，不存在易燃易爆的隐患，且对环境无污染，因此，水性涂料必将是未来涂料发展的主要方向。
3.目前，市场现有的水性涂料普遍存在干燥速度慢、防腐、防锈性能与溶剂型涂料相比存在一定差距的缺陷。尤其是在环境温度低于5℃时，涂膜交联固化非常困难，大部分涂料的表干时间一般大约需要12h，实干时间约为18h，甚至超过24h也难达到烘干漆膜交联度的50％，而且漆膜容易产生气泡，使得漆膜的防锈性能较差。而我国冬季，尤其是北方冬季气温较低，一般气温在-5℃～5℃，一般的水性丙烯酸酯涂料普遍存在干燥速度慢的缺点，施工后需要等待4-5天，甚至更长时间才能进行下一步工序，且固化后漆膜容易存在气孔，光泽度、强度降低，很难满足影响施工进度、施工质量和涂装效果的要求。因此，研发一种可以在温度低于5℃的涂装环境中迅速固化，且防锈性能、硬度等性能优异的水性丙烯酸酯涂料具有十分重要的意义。

技术实现要素：

4.针对现有技术中水性丙烯酸酯涂膜不能在温度低于5℃的涂装环境中迅速固化，以及防锈性能较差、硬度低等缺陷的技术问题，本发明提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料及其制备方法。
5.为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
6.一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，包括如下质量份数的原料组分：小分子量碱溶性丙烯酸树脂20份-30份，水性醇酸树脂2份-3份，有机胺2.0份-2.5份，助溶剂5份-10份，成膜助剂1份-2份，润湿剂0.5份-1.0份，分散剂0.5份-1.0份，第一消泡剂0.1份-0.5份，氧化铁红15份-20份，纳米超细硫酸钡20份-40份，防冻剂1份-5份，防闪锈剂0.5份-1.0份，第二消泡剂0.1份-0.5份，环氧硅烷低聚物0.5份-1.0份和纯净水22份-35份。
7.相对于现有技术，本发明提供的水性低温快干丙烯酸酯涂料，选择小分子量碱溶性丙烯酸树脂作为成膜树脂显著提高了涂料在低温环境的干燥速度，且同时还能保证干燥后的漆膜具有较高的硬度；选择加入特定含量的水性醇酸树脂、有机胺、助溶剂、成膜助剂以及环氧硅烷低聚物与小分子量碱溶性丙烯酸树脂复配，不但显著改善了涂料的低温成膜性能，可在-5℃条件下正常施工，在-5℃表干1h，实干3h，同时，还增强了各助剂与小分子量碱溶性丙烯酸树脂的相容性，避免了低温快干容易导致的漆膜出现气孔、光泽度低、强度下
降等问题，解决了涂料冬季低温施工难的问题，与各种基材(如水泥、木材、金属等)均具有良好的附着力，具有较高的推广应用价值。
8.进一步地，所述小分子量碱溶性丙烯酸树脂是以丙烯酸和丙酸酯为单体经管式聚合而成。
9.进一步地，所述小分子量碱溶性丙烯酸树脂的分子量为2500，分布指数为1.25，玻璃化温度为85℃，酸值220mgkoh/g，软化点为130℃。
10.进一步地，所述小分子量碱溶性丙烯酸树脂的分子量为保定市兰竹化工有限公司的lz-680。
11.本发明经过创造性思维选择独特的管式聚合而成的小分子量碱溶性树脂作为成膜树脂，可实现涂料在低温环境的快速干燥，且同时还能保证干燥后的漆膜具有较高的硬度，但是，小分子量碱溶性树脂在水性体系的溶解度，以及与其他组分的相容性较差，本发明通过选择与其相容性较好的水性醇酸树脂复配，且协同加入有机胺、助溶剂、成膜树脂和环氧低聚物等助剂，显著提高了小分子量碱溶性树脂在水性体系的溶解度以及与其他组分的相容性，进而保证了制备得到的丙烯酸酯树脂不但具有优异的低温快干性，干燥后的漆膜还有较高的硬度、优异的耐水性和防锈等性能，能够很好地满足低温施工要求，提高施工效率。
12.进一步地，所述水性醇酸树脂为上海元邦水性树脂ypwk-01w75。
13.优选的水性醇酸树脂具有辅助本发明中小分子量碱溶性树脂快速成膜的作用，同时，还具有润湿基材，促进流平，有效改善涂料在低温条件的施工性能的作用。
14.进一步地，所述有机胺为二甲基乙醇胺。
15.优选的有机胺可提高小分子量碱溶性树脂在水性体系的溶解度，与助溶剂协同，可促进小分子量碱溶性树脂与各助剂的相容性，从而提高漆膜的综合性能。
16.进一步地，所述助溶剂为乙二醇丁醚。
17.优选的助溶剂可促进小分子量碱溶性树脂在水性体系快速溶解，增强成膜树脂与各助剂的相容性；且优选的助溶剂与成膜助剂配合，可提高漆膜的干燥速度，且在提高干燥速度的同时，尽量保证漆膜与基材的附着力。
18.进一步地，所述成膜助剂为醇酯十二。
19.进一步地，所述成膜助剂与其他组分共同作用保证漆膜的整体性能，可使涂料在快干和附着力上达到最佳，呈现一种平衡状态，除此之外，还能防止低温条件下纯水结冻问题的出现，提高涂料在低温条件下的稳定性。
20.进一步地，所述润湿剂为tego-4100。
21.进一步地，所述分散剂为tego-760w。
22.优选的润湿剂和分散剂协同，可增强涂料中各组分之间的相容性，使涂料中各组分均匀地分散于体系中，有利于使涂料均匀牢固的附着在各种基材上，且优选的润湿剂和分散剂还可增加颜填料在体系中的分散性，避免超细纳米超细硫酸钡和氧化铁红在涂料中的絮凝，从而增强漆膜的光泽度和强度。
23.进一步地，所述第一消泡剂为tego-810，所述第二消泡剂为tego-845。
24.优选的两种消泡剂复配使用，可对涂料体系产生持久的消泡抑泡效果，且对漆膜外观和均匀性没有副作用，不会引起鱼眼、火山口等对漆膜外观有影响的现象的出现。
25.进一步地，所述防冻剂为乙二醇。
26.进一步地，所述纳米超细硫酸钡的细度为3000目-6000目。
27.优选的超细硫酸钡可使漆膜具有更高的致密性，从而有利于提高漆膜的耐水性和防锈性能。
28.进一步地，所述防闪锈剂为defors t-730。
29.进一步地，所述环氧硅烷低聚物为sico-op200。
30.在涂料体系中加入环氧硅烷低聚物作为交联剂，促进低温环境下丙烯酸、醇酸树脂活性基团发生交联反应，从而不但显著提高了漆膜在低温条件下的干燥速度，还显著提高了漆膜的交联密度，进而显著地提高了漆膜的耐水性、硬度、防锈等性能。
31.本发明还提供了上述水性低温快干丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
32.s1：按照设计配比称取各组分，将第一部分纯净水与称取的助溶剂混合均匀，升温至50℃-60℃，然后加入称取的小分子量碱溶性丙烯酸树脂和有机胺，搅拌溶解，得第一物料；
33.s2、将称取的水性醇酸树脂、成膜助剂、润湿剂、分散剂、第一消泡剂、氧化铁红和纳米超细硫酸钡加入所述第一物料中，混合均匀，加入第二部分纯净水调整粘度为90ku-100ku，研磨，得第二物料；
34.s3、搅拌条件下，将称取的防冻剂、防闪锈剂、第二消泡剂和环氧硅烷低聚物加入所述第二物料中，混合均匀，加入剩余的纯净水调节黏度为70ku-80ku，过滤，得所述水性低温快干丙烯酸酯涂料。
35.进一步地，步骤s1中，所述小分子量碱溶性丙烯酸树脂和有机胺需要缓慢加入，以防止物料粘附容器。
36.进一步地，步骤s1中，所述第一部分纯净水为纯净水总量的80wt％-90wt％。
37.进一步地，步骤s2和步骤s3中，第二部分纯净水和第三部分纯净水的用量以调节涂料体系粘度至要求值为准。且第一部分纯净书、第二部分纯净水和第三部分纯净水的总量为22份-35份。
38.进一步地，步骤s2中，研磨至细度为20μm-25μm，使各组分充分混合，形成均一体系。
39.相对于现有技术，本发明提供的水性低温快干丙烯酸酯涂料的制备方法，工艺简单，操作方便，绿环保，先将小分子量碱溶性丙烯酸树脂进行溶解，然后再与其他成分按照特定的顺序混合，使得涂料中各组分均匀混合，且相容性较好，制备得到的丙烯酸酯涂料具有优异的低温快干性、耐水性、硬度和防锈性能；且涂料配方中的助剂、颜填料等均采用环保、低毒的配料，绿环保，适用于冬季各种基材的涂装，尤其适用于钢结构设备、金属板房和汽车底盘等金属构件的涂装，具有优异的涂料施工性和涂膜干燥性，推广应用价值较高，市场前景广阔。
具体实施方式
40.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用于解释本发明，并不用于限定本发明。
41.实施例1
42.本发明实施例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，包括如下质量份数的原料组分：
43.小分子量碱溶性丙烯酸树脂20份，水性醇酸树脂2.5份，有机胺2.0份，助溶剂5份，成膜助剂1.5份，润湿剂0.6份，分散剂0.8份，第一消泡剂0.3份，氧化铁红18份，纳米超细硫酸钡30份，防冻剂2份，防闪锈剂0.7份，第二消泡剂0.2份，环氧硅烷低聚物0.3份和纯净水30份。
44.其中，所述保定市兰竹化工有限公司的lz-680；所述水性醇酸树脂为上海元邦水性树脂ypwk-01w75；所述有机胺为伊士曼的二甲基乙醇胺；所述助溶剂为乙二醇丁醚；所述成膜助剂为伊士曼的醇酯十二；所述润湿剂为tego-4100；所述分散剂为tego-760w；所述第一消泡剂为tego-810，所述第二消泡剂为tego-845；所述防冻剂为乙二醇；所述纳米超细硫酸钡的细度为3000目-6000目；所述防闪锈剂为defors t-730；所述环氧硅烷低聚物为sico-op200。
45.上述水性低温快干丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
46.s1：按照设计配比称取各组分，将称取的26份纯净水与称取的助溶剂加入可调温反应釜中，混合均匀，升温至55℃，然后加入称取的小分子量碱溶性丙烯酸树脂缓慢加入反应釜中，然后缓慢加入称取的有机胺，搅拌使小分子量碱溶性丙烯酸树脂溶解完全，得第一物料；
47.s2、将所述第一物料加入搅拌缸中，在搅拌状态下依次加入称取的水性醇酸树脂、成膜助剂、润湿剂、分散剂、第一消泡剂、氧化铁红和纳米超细硫酸钡，以1100r/min的转速高速分散15min，加入纯净水调整粘度为95ku，研磨至细度为20μm-25μm，得第二物料；
48.s3、1100r/min的搅拌条件下，向所述第二物料中依次加入称取的防冻剂、防闪锈剂、第二消泡剂和环氧硅烷低聚物，高速分散15min，加入剩余的纯净水调节黏度为75ku，80目过滤灌装，得所述水性低温快干丙烯酸酯涂料。
49.实施例2
50.本发明实施例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，包括如下质量份数的原料组分：
51.小分子量碱溶性丙烯酸树脂25份，水性醇酸树脂2份，有机胺2.2份，助溶剂8份，成膜助剂2份，润湿剂1.0份，分散剂0.5份，第一消泡剂0.5份，氧化铁红20份，纳米超细硫酸钡40份，防冻剂1份，防闪锈剂1.0份，第二消泡剂0.1份，环氧硅烷低聚物0.5份和纯净水22份。
52.其中，所述保定市兰竹化工有限公司的lz-680；所述水性醇酸树脂为上海元邦水性树脂ypwk-01w75；所述有机胺为伊士曼的二甲基乙醇胺；所述助溶剂为乙二醇丁醚；所述成膜助剂为伊士曼的醇酯十二；所述润湿剂为tego-4100；所述分散剂为tego-760w；所述第一消泡剂为tego-810，所述第二消泡剂为tego-845；所述防冻剂为乙二醇；所述纳米超细硫酸钡的细度为3000目-6000目；所述防闪锈剂为defors t-730；所述环氧硅烷低聚物为sico-op200。
53.上述水性低温快干丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
54.s1：按照设计配比称取各组分，将称取的18份纯净水与称取的助溶剂加入可调温
反应釜中，混合均匀，升温至50℃，然后加入称取的小分子量碱溶性丙烯酸树脂缓慢加入反应釜中，然后缓慢加入称取的有机胺，搅拌使小分子量碱溶性丙烯酸树脂溶解完全，得第一物料；
55.s2、将所述第一物料加入搅拌缸中，在搅拌状态下依次加入称取的水性醇酸树脂、成膜助剂、润湿剂、分散剂、第一消泡剂、氧化铁红和纳米超细硫酸钡，以1000r/min的转速高速分散20min，加入纯净水调整粘度为90ku，研磨至细度为20μm-25μm，得第二物料；
56.s3、1000r/min的搅拌条件下，向所述第二物料中依次加入称取的防冻剂、防闪锈剂、第二消泡剂和环氧硅烷低聚物，高速分散20min，加入剩余的纯净水调节黏度为70ku，80目过滤灌装，得所述水性低温快干丙烯酸酯涂料。
57.实施例3
58.本发明实施例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，包括如下质量份数的原料组分：
59.小分子量碱溶性丙烯酸树脂30份，水性醇酸树脂3份，有机胺2.5份，助溶剂10份，成膜助剂1份，润湿剂0.5份，分散剂-1.0份，第一消泡剂0.1份，氧化铁红15份，纳米超细硫酸钡20份，防冻剂5份，防闪锈剂0.5份，第二消泡剂0.5份，环氧硅烷低聚物1.0份和纯净水35份。
60.其中，所述保定市兰竹化工有限公司的lz-680；所述水性醇酸树脂为上海元邦水性树脂ypwk-01w75；所述有机胺为伊士曼的二甲基乙醇胺；所述助溶剂为乙二醇丁醚；所述成膜助剂为伊士曼的醇酯十二；所述润湿剂为tego-4100；所述分散剂为tego-760w；所述第一消泡剂为tego-810，所述第二消泡剂为tego-845；所述防冻剂为乙二醇；所述纳米超细硫酸钡的细度为3000目-6000目；所述防闪锈剂为defors t-730；所述环氧硅烷低聚物为sico-op200。
61.上述水性低温快干丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
62.s1：按照设计配比称取各组分，将称取的31份纯净水与称取的助溶剂加入可调温反应釜中，混合均匀，升温至60℃，然后加入称取的小分子量碱溶性丙烯酸树脂缓慢加入反应釜中，然后缓慢加入称取的有机胺，搅拌使小分子量碱溶性丙烯酸树脂溶解完全，得第一物料；
63.s2、将所述第一物料加入搅拌缸中，在搅拌状态下依次加入称取的水性醇酸树脂、成膜助剂、润湿剂、分散剂、第一消泡剂、氧化铁红和纳米超细硫酸钡，以1200r/min的转速高速分散10min，加入纯净水调整粘度为100ku，研磨至细度为20μm-25μm，得第二物料；
64.s3、1200r/min的搅拌条件下，向所述第二物料中依次加入称取的防冻剂、防闪锈剂、第二消泡剂和环氧硅烷低聚物，高速分散10min，加入剩余的纯净水调节黏度为80ku，80目过滤灌装，得所述水性低温快干丙烯酸酯涂料。
65.为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。
66.对比例1
67.本对比例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，其配方以及制备方法与实施例1完全相同，不同的仅是将有机胺的加入量替换为1份，且不加入水性醇酸树脂。
68.对比例2
69.本对比例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，其配方以及制备方法与实施例1完全相同，不同的仅是不加入水性醇酸树脂。
70.对比例3
71.本对比例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，其配方以及制备方法与实施例1完全相同，不同的仅是改变分子量碱溶性丙烯酸树脂与水性醇酸树脂的复配比例，将小分子量碱溶性丙烯酸树脂的用量替换为18份，水性醇酸树脂的用量替换为4.5份。
72.对比例4
73.本对比例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，其配方以及制备方法与实施例1完全相同，不同的仅是将润湿剂tego-4100替换为等量的上海泰格的基材润湿剂tech-2841，将环氧硅烷低聚物op-200替换为等量的路博润2063金属附着力促进剂(成分为聚酯基磷酸)。
74.对比例5
75.本对比例提供一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，其配方以及制备方法与实施例1完全相同，不同的仅是将水性醇酸树脂ypwk-01w75替换为等量的广树化工水性丙烯酸改性醇酸树脂gs-601。
76.为了更好的说明本发明实施例提供的水性低温快干丙烯酸酯涂料的特性，下面将实施例1-3及对比例1-5制备的水性低温快干丙烯酸酯涂料进行相应性能的测试，测试标准如表1所示，具体结果如表2所示。
77.表1
[0078][0079]
表2
[0080][0081][0082]
由以上数据可知，对比例1中不加入水性醇酸树脂ypwk-01w75和有机胺的用量不
足，会导致漆膜闪锈，耐水性变差、板面有镜框、缩孔等问题；对比例2中不加入水性醇酸树脂ypwk-01w75，有机胺用量足够，依然存在低温喷涂板面镜框、流平差的现象；对比例3中改变改变分子量碱溶性丙烯酸树脂与水性醇酸树脂的复配比例，表干和实干变长，且漆膜的硬度也下降，低温施工产生流挂；对比例4中选择其他型号的润湿剂，且将环氧硅烷低聚物替换为聚酯基磷酸，漆膜表干后会产生轻微缩孔，漆膜的平整度较差，且耐水性明显降低；对比例5中将水性醇酸树脂ypwk-01w75替换为等量的广树化工的gs601，漆膜平整度无异常，但是实干性较差，漆膜的耐水性也较差。
[0083]
综上所述，本发明提供的水性低温快干丙烯酸酯涂料，无溶剂，无毒，低温-5℃条件下可正常施工，同时涂膜的干燥速度快，-5℃表干1h，实干3h，完全能够满足冬季低温施工工艺的要求，提高了低温环境的施工效率，且漆膜的硬度、耐水性和防锈性能优异，具有较高的实用价值。
[0084]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于，包括如下质量份数的原料组分：小分子量碱溶性丙烯酸树脂20份-30份，水性醇酸树脂2份-3份，有机胺2.0份-2.5份，助溶剂5份-10份，成膜助剂1份-2份，润湿剂0.5份-1.0份，分散剂0.5份-1.0份，第一消泡剂0.1份-0.5份，氧化铁红15份-20份，纳米超细硫酸钡20份-40份，防冻剂1份-5份，防闪锈剂0.5份-1.0份，第二消泡剂0.1份-0.5份，环氧硅烷低聚物0.5份-1.0份和纯净水22份-35份。2.如权利要求1所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述小分子量碱溶性丙烯酸树脂是以丙烯酸和丙酸酯为单体经管式聚合而成。3.如权利要求1或2所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述小分子量碱溶性丙烯酸树脂的分子量为2500，分布指数为1.25，玻璃化温度为85℃，酸值220mgkoh/g，软化点为130℃。4.如权利要求3所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述小分子量碱溶性丙烯酸树脂的分子量为保定市兰竹化工有限公司的lz-680。5.如权利要求1所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述水性醇酸树脂为上海元邦水性树脂ypwk-01w75。6.如权利要求1所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述有机胺为二甲基乙醇胺；和/或所述助溶剂为乙二醇丁醚；和/或所述成膜助剂为醇酯十二。7.如权利要求1所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述润湿剂为tego-4100；和/或所述分散剂为tego-760w；和/或所述第一消泡剂为tego-810，所述第二消泡剂为tego-845。8.如权利要求1所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述防冻剂为乙二醇；和/或所述纳米超细硫酸钡的细度为3000目-6000目；和/或所述防闪锈剂为defors t-730；和/或所述环氧硅烷低聚物为sico-op200。9.一种权利要求1-8任一项所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：按照设计配比称取各组分，将第一部分纯净水与称取的助溶剂混合均匀，升温至50℃-60℃，然后加入称取的小分子量碱溶性丙烯酸树脂和有机胺，搅拌溶解，得第一物料；s2、将称取的水性醇酸树脂、成膜助剂、润湿剂、分散剂、第一消泡剂、氧化铁红和纳米超细硫酸钡加入所述第一物料中，混合均匀，加入第二部分纯净水调整粘度为90ku-100ku，研磨，得第二物料；s3、搅拌条件下，将称取的防冻剂、防闪锈剂、第二消泡剂和环氧硅烷低聚物加入所述第二物料中，混合均匀，加入剩余的纯净水调节黏度为70ku-80ku，过滤，得所述水性低温快干丙烯酸酯涂料。10.如权利要求9所述的水性低温快干丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，步骤s2
中，研磨至细度为20μm-25μm。

技术总结

本发明涉及涂料技术领域，具体公开一种水性低温快干丙烯酸酯涂料，包括：小分子量碱溶性丙烯酸树脂20份-30份，水性醇酸树脂2份-3份，有机胺2.0份-2.5份，助溶剂5份-10份，成膜助剂1份-2份，润湿剂0.5份-1.0份，分散剂0.5份-1.0份，第一消泡剂0.1份-0.5份，氧化铁红15份-20份，纳米超细硫酸钡20份-40份，防冻剂1份-5份，防闪锈剂0.5份-1.0份，第二消泡剂0.1份-0.5份，环氧硅烷低聚物0.5份-1.0份和纯净水22份-35份。本发明提供的涂料，-5℃表干1h，实干3h，完全满足冬季低温施工工艺的要求，且漆膜的硬度、耐水性和防锈性能优异，具有较高的实用价值。的实用价值。