一种高光泽水性涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高光泽水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

2.出于环境保护目的，市面上很多溶剂型涂料已经切换为水性环保涂料，从源头控制了vocs的排放。据估算，溶剂型涂料更换为水性涂料后，涂料行业整体将降低70～90％的vocs排放量。水性铝粉烤漆由于施工性、漆膜性能与溶剂型铝粉烤漆差异不大，而受到市场的广泛欢迎。然而，水性铝粉烤漆中不能使用大量的有机溶剂，无法形成一个挥发梯度，湿膜固化过程中的铝粉无序运动加剧，最终导致铝粉排列差，涂层光泽度明显下降。对此，现有的水性烤漆的一般解决方案是在配方中加入大量的醇类溶剂或者完全不含水，后期施工过程中再加入少量的水，以此通过溶剂促进铝粉排列，但是大量醇类的加入不满足水性涂料低vocs排放的要求。除此之外，现有的水性烤漆还通过降低涂料固含量，提高颜基比，通过增加聚氨酯增稠剂提高触变性，使得铝粉能够更好地排列，但是由于固含量降低，涂层光泽度随之明显降低，无法满足高要求场合的使用需求。

技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高光泽水性涂料，具有高光泽、低vocs排放量的优点。
4.本发明还提出一种上述高光泽水性涂料的制备方法和应用。
5.本发明的第一个方面，提出了一种高光泽水性涂料，包括如下组分：水性丙烯酸树脂、部分甲醚化氨基树脂、eva蜡助剂、乳化剂、铝粉浆料；所述铝粉浆料含有改性铝粉，所述改性铝粉由内到外包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜。
6.根据本发明的第一方面，至少具有如下的优异效果：
7.本发明采用的铝粉浆料含有由内往外包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜的改性铝粉，与水性丙烯酸酯、乳化剂、eva蜡助剂之间协同作用，涂料获得极好的润湿铺展，有效地提高涂料的光泽度，且无vocs排放。
8.优选地，所述高光泽水性涂料，包括如下质量份的组分：
9.水性丙烯酸树脂28～40份；
10.部分甲醚化氨基树脂10～20份；
11.eva蜡助剂1～5份；
12.乳化剂1～8份；
13.铝粉浆料5～10份。
14.优选地，所述高光泽水性涂料，包括如下质量份的组分：
15.所述水性丙烯酸树脂30～38份；
16.部分甲醚化氨基树脂10～15份；
17.eva蜡助剂2～4份
18.乳化剂1～4份；
19.铝粉浆料5～8份。
20.优选地，所述高分子树脂为本领域常用的树脂，包括聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂(硅丙类树脂)中的至少一种；更优选的高分子树脂包括硅丙类树脂。硅丙类树脂光泽更高，金属感更好，采用硅丙类树脂对铝粉进行包裹，制备得到的水性涂料，光泽度高、金属感强。
21.优选地，所述二氧化硅包括纳米二氧化硅。
22.优选地，所述改性铝粉中，二氧化硅膜的质量比例为1～10％，更优选1～5％，进一步优选1～3％；所述高分子树脂膜的质量比例为2～15％，更优选2～10％，进一步优选2～5％。
23.优选地，所述改性铝粉的粒径为5～40μm，更优选10～30μm，进一步优选12～26μm。
24.优选地，所述铝粉浆料的固含量为40～60％，更优选55～65％，进一步优选60％左右。
25.优选地，所述铝粉浆料为改性铝粉分散在溶剂中得到的浆料，所述溶剂包括乙二醇丁醚、乙醇、乙二醇、丙醇中的至少一种。
26.优选地，所述铝粉浆料包括牌号5506b、5512b、3315b、3324jb中的至少一种。
27.优选地，所述水性丙烯酸树脂的数均分子量为10000～40000，更优选10000～20000，进一步优选10000～15000。
28.优选地，所述水性丙烯酸树脂的羟值为50～100mgkoh/g；更优选80～90mgkoh/g。
29.优选地，所述水性丙烯酸树脂包括牌号为r1049、r1052、r1064中的至少一种。
30.优选地，所述部分甲醚化氨基树脂的23℃黏度为1000～11000mpa
·
s，更优选2000～11000mpa
·
s。
31.优选地，所述部分甲醚化氨基树脂的不挥发成分的质量比为75～90％；更优选80～90％。
32.优选地，所述部分甲醚化氨基树脂包括牌号为湛新cytec325、英力士resimene 717、三木sm5717中的至少一种。
33.优选地，所述eva蜡助剂包括牌号为lh227b、725、8421中的至少一种。
34.优选地，所述乳化剂包括牌号为np-1、吐温t80、斯潘s-80、擎天kt9100中的至少一种。
35.优选地，所述高光泽水性涂料还包括胺中和剂、成膜助溶剂、加工助剂中的至少一种。
36.优选地，所述高光泽水性涂料包括如下重量份的组分：
37.水性丙烯酸树脂28～40份；
38.部分甲醚化氨基树脂10～20份；
39.胺中和剂1～5份；
40.eva蜡助剂1～5份；
41.乳化剂1～8份；
42.成膜助溶剂5～10份；
43.加工助剂2～8份；
44.铝粉浆料5～10份。
45.优选地，所述高光泽水性涂料包括如下重量份的组分：
46.水性丙烯酸树脂30～38份；
47.部分甲醚化氨基树脂10～15份；
48.胺中和剂1～3份；
49.eva蜡助剂2～4份
50.乳化剂1～4份；
51.成膜助溶剂6～9份；
52.加工助剂3～5份；
53.铝粉浆料5～8份。
54.优选地，所述高光泽水性涂料包括如下重量份的组分：
55.水性丙烯酸树脂32～35份；
56.部分甲醚化氨基树脂12～13份；
57.胺中和剂1～2份；
58.eva蜡助剂3～3.8份
59.乳化剂1.5～2份；
60.成膜助溶剂7～8份；
61.加工助剂3.5～4.1份；
62.铝粉浆料6～7份。
63.优选地，所述胺中和剂包括氨水、n,n-二甲基乙醇胺、三乙胺、三乙醇胺中的至少一种。
64.优选地，所述成膜助剂包括乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。
65.优选地，所述加工助剂包括附着力促进剂、防沉剂、润滑剂、消泡剂中的至少一种。
66.优选地，所述附着力促进剂包括环氧磷酸酯、酞酸酯、高分子聚酯密着剂等中的至少一种。
67.优选地，所述附着力促进剂包括路博润2063。
68.优选地，所述防沉剂包聚酰胺蜡、有机膨润土、气相二氧化硅中的至少一种。
69.优选地，所述防沉剂包括帝斯巴隆aqh800。
70.优选地，所述润湿剂包括牌号为wet 270、byk349、104e、twin4100中的至少一种。
71.优选地，所述消泡剂包括牌号为byk028、ad01、tego425、825中的至少一种。
72.优选地，所述加工助剂包括如下重量份组分：
73.附着力促进剂1～2份；
74.防沉剂0.5～3份；
75.润湿剂0.1～0.5份；
76.消泡剂0.2～1份。
77.优选地，所述加工助剂包括如下重量份组分：
78.附着力促进剂1.5～2份；
79.防沉剂0.5～2份；
80.润湿剂0.2～0.5份；
81.消泡剂0.4～0.8份。
82.优选地，所述高光泽水性涂料还包括水。
83.本发明的第二方面，提出上述高光泽水性涂料的制备方法，包括如下步骤：将所述各组分混合，得到所述高光泽水性涂料。
84.优选地，所述混合的转速为100～1000r/min，更优选300～800r/min。
85.本发明的第三方面，一种涂层，所述涂层由所述高光泽水性涂料固化得到。
86.优选地，所述固化的温度为100～200℃，更优选140～180℃；固化的时间为10～60min，更优选40～50min。
87.优选地，所述涂层的厚度为10～50μm，更优选10～30μm，进一步优选15～20μm。
88.优选地，所述高光泽水性涂料固化还包括水稀释处理，稀释比例为10～20％，更优选10～15％。
89.本发明的第四方面，所述高光泽水性涂料在金属基材防护中的应用。
90.优选地，所述金属基材包括铁、钢、铝、铜、钛中的任意一种或多种。所述水性高光泽水性涂料在钢基材(如商用钢轮)上喷涂后铝粉浆料中的铝粉能够很好地排列，光泽度≥105
°
。
91.优选地，所述金属基材为商用钢轮。现有的商用钢轮由于市场需求量大，因此单位用漆成本非常关键。在保证耐蚀性的基础上同时需要涂层更高的光泽，更好的装饰性，相对成本也最低，因此采取底漆电泳涂装加高光银粉漆罩光的涂装方式。本发明公开的涂料或涂层应用于商用钢轮，即使不使用底漆也能够很好地实现商用钢轮的涂装要求，且涂层光泽度高。
92.与现有技术相比，本发明至少具有如下的有益效果：
93.本发明使用含有由内往外为铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜改性铝粉的铝粉浆料，与特定分子量和羟值的水性丙烯酸树脂、eva蜡助剂、乳化剂之间协同作用，涂料具有极佳的润湿铺展性，得到的高光泽水性涂料附着力好、表面硬度大，光泽度高，光泽度≥105
°
。同时，高光泽水性涂料制备简单，可实现工业化生产，低vocs排放、节能环保，且可应用于商用钢轮上。
具体实施方式
94.以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
95.本发明具体实施方式中采用的原料如下:
96.水性丙烯酸树脂a：分子量为10000，羟值为85mgkoh/g，牌号为r1049；
97.水性丙烯酸树脂b：分子量为12000，羟值为90mgkoh/g，牌号为r1052；
98.部分甲醚化氨基树脂a：牌号为湛新cytec325；
99.部分甲醚化氨基树脂b：牌号为英力士resimene 717；
100.铝粉浆料a：经过磷酸酯钝化处理得到；牌号为ad11077；
101.铝粉浆料b1：经过二次包覆处理得到，含有改性铝粉，改性铝粉由内到外依次包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜，二氧化硅膜的质量比例为1～3％，高分子树脂膜的质量比例为2～5％，粒径12μm、固含量60％；牌号为5506b；
102.铝粉浆料b2：经过二次包覆处理得到；含有改性铝粉，改性铝粉由内到外依次包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜，二氧化硅膜的质量比例为1～3％，高分子树脂膜的质量比例为2～5％，粒径15μm、固含量60％；牌号为5512b；
103.铝粉浆料b3：经过二次包覆处理得到；含有改性铝粉，改性铝粉由内到外依次包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜，二氧化硅膜的质量比例为1～3％，高分子树脂膜的质量比例为2～5％，粒径18μm、固含量60％；牌号为3315b；
104.铝粉浆料b4：经过二次包覆处理得到；含有改性铝粉，改性铝粉由内到外依次包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜，二氧化硅膜的质量比例为1～3％，高分子树脂膜的质量比例为2～5％，粒径26μm、固含量60％；牌号为3324jb；
105.铝粉浆料c：经过硅烷包覆得到；牌号为jl313；
106.乳化剂a：擎天公司复配，牌号为kt9100；
107.成膜助溶剂：乙二醇丁醚，市售工业品；
108.eva蜡助剂：8421，德国毕克；
109.胺中和剂：dmea(n,n-二甲基乙醇胺)，三菱；
110.附着力促进剂：2063，路博润；
111.防沉剂：aqh800，帝斯巴隆；
112.润湿剂：4100，赢创迪高；
113.消泡剂：825，赢创迪高。
114.实施例1～4
115.实施例1～4制备了一系列水性铝粉烤漆(水性涂料)，各组分用量如表1，具体过程为如下：
116.将水性丙烯酸树酯、部分甲醚化氨基树脂、胺中和剂、附着力促进剂、防沉剂、润湿剂、消泡剂、水、eva蜡、乳化剂、铝粉浆料和成膜助溶剂共混分散至均匀，得到水性铝粉烤漆，所述共混的转速为400r/min。
117.表1实施例1～4的水性铝粉烤漆的各原料用量(重量份)
[0118][0119][0120]
实施例5～8
[0121]
实施例5～8制备了一系列水性铝粉烤漆(水性涂料)，各组分用量如表2，具体过程与实施例1～4相似。
[0122]
表2实施例5～8的水性铝粉烤漆的各原料用量(重量份)
[0123][0124]
对比例1～4
[0125]
对比例1～4制备了一系列水性铝粉烤漆(水性涂料)，各组分用量如表3，具体过程与实施例1～4相似。
[0126]
表3对比例1～4的水性铝粉烤漆的各原料用量(重量份)
[0127][0128]
试验例
[0129]
将实施例1～8和对比例1～4制备的水性铝粉烤漆进行喷涂固化测试，具体步骤为:
[0130]
先将水性铝粉烤漆用纯水稀释，稀释比例为10～15％，用100μm湿膜规格的涂布器制板，160度烘烤固化30min，取出冷却至室温，测试涂层的各项性能。
[0131]
层间附着力的测试方法为gb-t9286-2021；测试结果如表4；
[0132]
硬度的测试方法为gb-t6739-2006；测试结果如表4；
[0133]
光泽度(60度角)的测试方法为gb-t9754-2007；测试结果如表4；
[0134]
冲击性能的测试方法为gb-t1732-2020；测试结果如表4；
[0135]
耐汽油性测试方法为gb-t30648.1-2014；测试结果如表4。
[0136]
表4实施例1～8和对比例1～4的烤漆性能的测试结果
[0137]
[0138][0139]
由表4可知，本发明使用经过二次包裹处理得到的铝粉浆料制备的水性铝粉烤漆膜具有良好的层间附着力、硬度、耐冲击、耐汽油性能，以及高光泽度，层间附着力可达到0级，硬度达到2h～3h，光泽度≥105
°
，最高可达110
°
。相较于实施例1，对比例2、3分别采用磷酸酯钝化处理、硅烷包覆处理的铝粉浆料制备的漆膜的光泽度明显降低，光泽度均在98
°
以下。对比例1相较于对比例2省去了乳化剂，对比例4相较于对比例3省去了乳化剂，所得涂层的光泽度进一步降低。
[0140]
本发明采用二次包裹处理的铝粉浆料，与特定分子量和羟值的水性丙烯酸树脂、eva蜡助剂、乳化剂之间协同作用，使涂料具有良好的润湿铺展性，制备得到的涂层层间附着力好、表面硬度好、光泽度高。

技术特征：

1.一种高光泽水性涂料，其特征在于，包括如下组分：水性丙烯酸树脂、部分甲醚化氨基树脂、eva蜡助剂、乳化剂、铝粉浆料；所述铝粉浆料含有改性铝粉，所述改性铝粉由内到外包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜。2.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于：所述高光泽水性涂料，包括如下质量份的组分：水性丙烯酸树脂28～40份；部分甲醚化氨基树脂10～20份；eva蜡助剂1～5份；乳化剂1～8份；铝粉浆料5～10份。3.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于：所述高分子树脂包括聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于：所述水性丙烯酸树脂的数均分子量为10000～40000；羟值为50～100mgkoh/g。5.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于：所述改性铝粉中，二氧化硅膜的质量比例为1～10％，所述高分子树脂膜的质量比例为2～15％。6.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于：所述高光泽水性涂料还包括胺中和剂、成膜助溶剂、加工助剂中的至少一种。7.根据权利要求6所述的高光泽水性涂料，其特征在于：所述高光泽水性涂料包括如下重量份的组分：水性丙烯酸树脂28～40份；部分甲醚化氨基树脂10～20份；胺中和剂1～5份；eva蜡助剂1～5份；乳化剂1～8份；成膜助溶剂5～10份；加工助剂2～8份；铝粉浆料5～10份。8.权利要求1-7任一项所述的高光泽水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述各组分混合，得到所述高光泽水性涂料。9.一种涂层，其特征在于，所述涂层由权利要求1-7任一项所述的高光泽水性涂料固化得到。10.权利要求1-7任一项所述的高光泽水性涂料或权利要求9所述的涂层在金属基材防护中的应用。

技术总结

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高光泽水性涂料及其制备方法和应用。本发明的高光泽水性涂料包括如下组分：水性丙烯酸树脂、部分甲醚化氨基树脂、EVA蜡助剂、乳化剂、铝粉浆料；所述铝粉浆料含有改性铝粉，所述改性铝粉由内到外包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜。本发明采用的铝粉浆料含有由内往外包括铝层、二氧化硅膜和高分子树脂膜的改性铝粉，与水性丙烯酸酯、乳化剂、EVA蜡助剂之间协同作用，涂料获得极好的润湿铺展，有效地提高涂料的光泽度，且无VOCs排放。且无VOCs排放。

技术研发人员：

禹汉文 许奕祥 陈东阳

受保护的技术使用者：

擎天材料科技有限公司

技术研发日：

2022.06.24

技术公布日：

2022/10/13