本发明涉及水性涂料领域，具体涉及一种聚丙烯塑料专用水漆及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提升及塑料工业的不断发展，塑料已成为人们日常生活中必不可少的一部分。聚丙烯是继聚氯乙烯、聚乙烯之后发展速度最快的通用塑料，作为三大通用塑料，产量越来越大，特别近年来，人们对聚丙烯的结晶改性研究，使聚丙烯由通用性塑料向功能性塑料和工程塑料迅速发展，实现了通用塑料的功能化和高性能化，被广泛的应用于汽车、管道等行业。由于聚丙烯极性小或无极性，且具有结晶性、表面光滑等特点，故难以在漆膜和塑料底材之间形成良好地附着力。
现有的解决漆膜和聚丙烯塑料附着力问题的办法和措施有以下几种：可以对其表面采取特殊的表面化处理，如电晕(火花处理)铬酸氧化、等离子体放电等，但这些处理存在很大弊病，一是对环境造成污染，不利于环保要求，另外处理费用也较高，因此在实际使用上受到很大限制。而积极的解决办法是在于发展一种对塑料部件表面具有良好的附着力的涂料。
目前PP底材涂料基本都是油性PP漆，气味大，毒性大，对工人身体及环境影响极大，气味小，低低有机挥发物(VOC)，因此环保的水性PP漆应运而生。
专利申请201510646470.X公开了一种汽车外饰PP材料专用涂料及其制备方法，但其底漆中使用了甲苯等有害物质，导致VOC含量较高，而且成膜温度等较高，水漆的耐水性和附着力也需要进一步提高。
因此针对塑料管材的涂装和性能要求，需要开发一种低VOC排放、快干、附着力强并且性能优良的水性塑胶涂料意义重大。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的一方面提供了一种聚丙烯塑料专用水漆，所述聚丙烯塑料专用水漆的成膜物质为60-75重量％的第一树脂和25-40重量％的第二树脂组成的组合物，
其中所述第一树脂为玻璃化温度≥90℃，黏度≤60cp的氯化聚丙烯改性的丙烯酸树脂，
所述第二树脂为玻璃化温度≤35℃，黏度≥120cp的氯化聚丙烯改性的丙烯酸树脂。
所述第一树脂和第二树脂在所述的比例含量进行组合得到的改性丙烯酸树脂组合物作为成膜物质，能够结合两者的优点，制备的水漆不但具有合适的成膜温度，干燥时间更短，而且硬度高，VOC含量也低。
在本发明的某些实施例中，所述的第一树脂为SP1300，所述的第二树脂为RAC059。
在本发明的某些实施例中，所述聚丙烯塑料专用水漆还含有70-80重量％的第一分散剂和20-30重量％的第二分散剂组成的组合物作为分散剂，其中，所述第一分散剂为胺值为8-12mgKOH/g的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，第二分散剂为胺值为22-28mgKOH/g的改性聚氨酯。
所述第一分散剂和第二分散剂不但能起到促使物料颗粒均匀分散于介质中,形成稳定悬浮体的作用，由于第一分散剂具有特殊基团，还能够很好地和颜料进行结合，而第二分散剂由于含有氨基团能够与聚丙烯塑料和成膜物质中的极性基团结合，从而增加制备的水漆的附着力。两者保持在本发明所述的特定比例含量时，能够兼顾各方面的性能，具有最佳的提高水漆附着力的效果。
在本发明的某些实施例中，所述的第一分散剂为BYK190，所述的第二分散剂为EFKA4560。
在本发明的某些实施例中，所述聚丙烯塑料专用水漆还含有70-90重量％的二丙二醇丁醚(DPNB)和10-30重量％的二丙二醇甲醚(DPM)组成的组合物作为助溶剂。由上述特定含量的和组成的助溶剂制备的聚丙烯塑料专用水漆的干燥性能要优于其他含量制成的水漆的干燥性能，且其VOC含量更低。
在本发明的某些实施例中，所述的聚丙烯塑料专用水漆，含有以下重量份的组分：
成膜物质38-48份、附着力促进剂3-5份，pH调节剂0.3-1份、去离子水15-25份，助溶剂7-14份，分散剂0.3-1.5份，消泡剂0.1-0.5份，颜料10-18份，防沉剂0.05-0.15份，润湿剂0.1-0.8份，流平剂0.1-0.5份，增稠剂0.5-3份。
在本发明的某些实施例中，所述的pH调节剂为AMP-95、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述的消泡剂为有机硅类消泡剂。
在本发明的某些实施例中，所述的颜料为钛白粉。
在本发明的某些实施例中，所述的防沉剂为有机气相二氧化硅，所述的润湿剂为聚醚改性有机硅类化合物。
在本发明的某些实施例中，所述的增稠剂为无机类增稠剂、碱溶胀型增稠剂、PU缔合型增稠剂中的一种或多种。
本发明的另一方面提供一种如上所述的聚丙烯塑料专用水漆的制备方法，包括如下步骤：
混合步骤，按照原料配比将去离子水、润湿剂、pH调节剂、分散剂、消泡剂、附着力促进剂加入备料锅中，搅拌得到混合液A；
制浆步骤，按照原料配比在混合液A中加入颜料、防沉剂、助溶剂、流平剂，分散均匀得到混合液B，然后将混合液B研磨至细度小于等于20微米，得到漆浆；
调漆步骤，将所述漆浆及成膜物质加入到调漆罐中，用增稠剂将漆液的黏度搅拌调至所需特定黏度，得到半成品，将所述半成品经纱网过滤，得到聚丙烯塑料专用水漆。
有益效果：
目前聚丙烯底材涂装的基本都是油性PP漆，气味大，毒性大，对工人身体及环境影响极大，而水漆的附着力和其他性能达不到要求。本发明所述的提供的聚丙烯塑料专用水漆，采用了独特的组分构成，其不但具有良好的耐酸碱、耐油、耐老化等综合功能，还在硬度、附着力、干燥时间等方面具有非常好的表现，并且可低温烘干，储存稳定性好，应用范围广泛。而且VOC较低，环保健康对人体几乎没有危害。
具体实施方式
通过解释以下本申请的优选实施方案，本发明的其他目的和优点将变得清楚。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属技术领域的常规技术人员通常理解的相同含义。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
本发明中，所述“份”均为按重量计。
本发明所述的玻璃化温度是通过GB/T 19466.2塑料差示扫描热量法来进行测定的。所述的黏度是按GB/T 9269—2009用斯托默黏度计(KU－2型)测试。所述的VOC含量按GB 18582—2008中方法测试。所述的硬度按GB/T6739-2006进行测试。所述的附着力是参照《GBT9286-1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》来进行测定的。
另外，为了更好地说明本发明的内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明所述的pH值调节剂是一种可调节和控制水漆涂料pH值的物质，对于水性涂料生产过程中颜填料分散、系统稳定和贮存稳定有极其重要意义。本发明所述的pH调节剂可以为本领域常用的任何物质。
本发明所述的润湿剂能够降低水和颜填料表面的界面张力，使颜填料表面易于被水润湿。分散剂能够润湿颜填料表面，同时能促进颜填料粒子在水中的悬浮分散。本发明所述的润湿剂可以为本领域常用的任何润湿剂。
水性内墙涂料在生产和施工过程中由于搅拌、高速分散等原因会产生大量气泡。若气泡控制不好，会使涂料产生缩孔、缩边、花脸等现象，严重影响其质量和装饰效果，还可能造成涂料的涂刷性差和再涂性差等问题。因此需通过加入消泡剂来抑制气泡的产生和消除气泡，本发明所述的消泡剂是抑制泡沫产生或消除已产生泡沫的物质，可以使用本领域常用的任何消泡剂。
本发明所述的附着力促进剂是指具有较宽的溶解性，可改进涂料体系的附着力及韧性的物质。
本发明所述的颜料是一种具有一定颜色而不溶于使用介质并能均匀分散于介质中的物质。颜料是涂料中的重要组成部分，它不仅能使漆膜具有一定的遮盖力，发挥装饰和保护作用，还能改善漆膜的机械强度、防腐性、耐光性和耐候性。
本发明所述的防沉剂是使涂料具有触变性，黏度大大提高的一类物质。防沉剂在现代涂料中起着重要作用，对涂料的生产、贮存、涂装和涂膜性能产生重要影响，在涂料中加人防沉剂，即在涂料中引入了疏松网络触变性结构，能使颜填料颗粒悬浮而不结块，防止颜料沉降，改善涂料性能，保持优良的流平性等。
本发明所述的聚丙烯塑料专用水漆以水为分散介质，黏度接近水，其流变性不如溶剂型涂料，如开罐时容易出现分层、结块等，施工时易发生飞溅、流挂等，严重影响涂料的贮存、施工和成膜质量。因此为提高水性涂料的黏度、改善涂料流变性能，可添加一定量的增稠剂，对乳胶漆的流变特性起着控制作用，加入增稠剂后不仅能使涂料增稠，同时还能赋予其优良的机械性能和物理化学稳定性能，如改善触变性、防流挂性及贮存稳定性等。
本发明所述的聚丙烯塑料专用水漆根据涂料的具体需要还可以包括有防霉剂、杀菌剂、成膜助剂等中的一种或多种。
实施例1
第一步，混合步骤，按重量份计，将20份去离子水、0.5份聚醚改性有机硅润湿剂、0.5份AMP-95、0.3-1.5份分散剂(75重量％的BYK190(胺值为12mgKOH/g)和25重量％的EFKA4560(胺值为22mgKOH/g)组成的组合物)、0.3份有机硅类消泡剂、4份附着力促进剂BYK-4500加入备料锅中，搅拌得到混合液A。
第二步，制浆步骤，按重量计在混合液A中加入15份钛白粉颜料、0.1份有机气相二氧化硅防沉剂、10份助溶剂(80重量％的DPNB和20重量％的DPM组成的组合物)、0.3份流平剂Tego270，分散均匀得到混合液B，然后将混合液B研磨至细度≤20微米，得到漆浆。
第三步，调漆步骤，将上述漆浆及40份成膜物质(70重量％的SP1300(玻璃化温度为90℃，黏度为60cp)和30重量％的RAC059(玻璃化温度为35℃，黏度为120cp))加入到调漆罐中，用增稠剂THIXOL53L将漆液的黏度搅拌调至所需特定黏度，得到半成品，将所述半成品经纱网过滤，得到聚丙烯塑料专用水漆1号。
实施例2
第一步，混合步骤，按重量份计，将15份去离子水、0.1份聚醚改性有机硅润湿剂、0.3份二甲基乙醇胺、0.3份分散剂(70重量％的BYK190和30重量％的EFKA4520(胺值为28mgKOH/g)组成的组合物)、0.1份有机硅消泡剂、3份附着力促进剂BYK-4510加入备料锅中，搅拌得到混合液A。
第二步，制浆步骤，按重量计在混合液A中加入10份钛白粉颜料、0.05份有机气相二氧化硅防沉剂、7份助溶剂(70重量％的DPNB和30重量％的DPM组成的组合物)、0.1份流平剂EL-2826，分散均匀得到混合液B，然后将混合液B研磨至细度≤20微米，得到漆浆。
第三步，调漆步骤，将上述漆浆及38份成膜物质(60重量％的醇酸树脂(玻璃化温度为95℃，黏度为50cp)和40重量％的环氧树脂(玻璃化温度为30℃，黏度为130cp))加入到调漆罐中，用增稠剂TF-1000将漆液的黏度搅拌调至所需特定黏度，得到半成品，将所述半成品经纱网过滤，得到聚丙烯塑料专用水漆2号。
实施例3
第一步，混合步骤，按重量份计，将25份去离子水、0.8份聚醚改性有机硅润湿剂、1份氨水、1.5份分散剂(80重量％的HX-3088(胺值为8mgKOH/g)和20重量％的EFKA4560组成的组合物)、0.5份有机硅消泡剂、5份附着力促进剂BYK-4510加入备料锅中，搅拌得到混合液A。
第二步，制浆步骤，按重量计在混合液A中加入18份钛白粉颜料、0.15份防沉剂有机气相二氧化硅、14份助溶剂(90重量％的DPNB和10重量％的DPM组成的组合物)、0.5份流平剂EL-2827，分散均匀得到混合液B，然后将混合液B研磨至细度≤20微米，得到漆浆。
第三步，调漆步骤，将上述漆浆及48份成膜物质(75重量％的丙烯酸树脂(玻璃化温度为93℃，黏度为45cp)和25重量％的聚酰胺树脂(玻璃化温度为25℃，黏度为135cp))加入到调漆罐中，用增稠剂TF-50TF将漆液的黏度搅拌调至所需特定黏度，得到半成品，将所述半成品经纱网过滤，得到聚丙烯塑料专用水漆3号。
实施例4
除了将成膜物质替换成50重量％的SP1300和50重量％的RAC059组成的组合物之外，其他条件与实施例1相同，制备得到聚丙烯塑料专用水漆4号。
实施例5
除了将分散剂替换成50重量％的BYK190和50重量％的EFKA4560组成的组合物之外，其他条件与实施例1相同，制备得到聚丙烯塑料专用水漆5号。
实施例6
除了将助溶剂替换成50重量％的DPNB和50重量％的DPM组成的组合物之外，其他条件与实施例2相同，制备得到聚丙烯塑料专用水漆6号。
实施例7
除了将成膜物质换成丙烯酸树脂(玻璃化温度为50℃，黏度为80cp)之外，其他条件与实施例2相同，制备得到聚丙烯塑料专用水漆7号。
实施例8
除了将分散剂换成聚丙烯酸钠盐(胺值为15mgKOH/g)之外，其他条件与实施例1相同，制备得到聚丙烯塑料专用水漆8号。
实施例9
除了将助溶剂换成异丙醇之外，其他条件与实施例1相同，制备得到聚丙烯塑料专用水漆9号。
上述实施例1-9的性能测试结果如表1所示。通过对比实施例1、实施例4和实施例7的测试结果可以看出，当在改变成膜物质中SP1300和RAC059两者的比例而其他条件不改变时，实施例4制备得到的水漆的硬度明显不如实施例1，干燥时间也更久，且VOC含量略有增加，这说明使用所述的第一树脂和第二树脂在特定的含量范围内组成的组合物作为成膜物质时制备的水漆的硬度及干燥性能更好，VOC含量也低。而在实施例7中将成膜物质改为丙烯酸树脂制备得到的水漆7，其附着力明显不如水漆1，而且相比水漆1其干燥时间更久，硬度更差，VOC含量也更高。上述结果表明使用本发明所述的第一树脂和第二树脂组成的组合物作为成膜物质时制备的水漆其性能更好。
通过对比实施例1、实施例5和实施例8的测试结果，可以看出，当将分散剂改为聚丙烯酸钠盐改而其他条件不改变时，水漆1的附着力明显好于水漆8，这说明采用本发明所述的第一分散剂和第二分散剂组成的组合物作为分散剂制备的水漆能够显著提高其附着力，并且其他方面性能保持不变。水漆5和水漆1相比，只改变了第一分散剂与第二分散剂的含量，其附着力也降低了，这说明本发明的第一分散剂与第二分散剂在特定含量范围内具有最佳的效果。
通过对比实施例1、实施例6和实施例9的测试结果，可以看出，当在改变助溶剂中二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚两者的含量时，水漆6的干燥时间明显长于水漆1，这说明采用DPNB和DPM的组合物作为助溶剂时制备的水漆的干燥时间更长，其他性能基本保持不变。而在水漆9中使用了异丙醇作为助溶剂，干燥时间相比水漆1也更长，且VOC含量更高，这也表明了使用特定含量范围的DPNB和DPM组成的组合物作为助溶剂制备的水漆的干燥时间更短，VOC含量更低。
表1