本发明涉及水性工业涂料技术领域，尤其涉及一种水性罩光亮光烤漆及其制备方法。
背景技术：
目前在自行车涂装行业国内普遍采用溶剂型体系，但是在人们不断提高的环保意识与日趋严格的环保法规的冲击下，绿色、安全、环保的自行车用水性涂料体系的开发已是刻不容缓。
丙烯酸树脂的价格适中，制备出的水性丙烯酸树脂/氨基树脂复合体系又具有高光泽、硬度、保光、保色性能、耐候性强，因此被广泛应用于自行车、新能源汽车等车辆面漆罩光涂装上，起到金属保护和装饰作用。以水性羟基丙烯酸树脂为主体树脂的水性氨基丙烯酸烤漆，可以大大降低有机溶剂的挥发，减少对环境的危害，能节约生产成本，符合国家环保节能的产业政策要求，以期有效替代相关溶剂型涂料；专利文献cn201510578899.x提供了一种由水性环氧改性丙烯酸分散体、水性氨基、润湿剂、流平剂、酒精、水制备的水性氨基烤漆，具有优良的附着力、耐候性、耐冲击、耐化学品、高硬度、耐变黄、鲜映性、高光泽及透明度等性能。
然而，现有的水性丙烯酸氨基烤漆的综合性能与传统的溶剂型产品仍有一定的差距，主要存在以下问题：(1)分散介质水的表面张力大，漆膜烘烤时容易起泡；(2)施工粘度容易过低，产生流挂；(3)水性丙烯酸树脂的固含量低，丰满度较差；(4)氨基树脂的选择不当容易与水性丙烯酸树脂中的交联基团反应不完全，导致产品柔韧性和耐水煮性能下降；(5)水性丙烯酸乳液和氨基树脂烘烤交联形成的漆膜中存在大量的乳化剂，乳胶粒子成膜的致密性不高，造成漆膜干燥固化后耐水性不好；(6)漆膜烘烤时间较长、温度较高，导致能耗高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高光泽、丰满度优异、刀削附着力强、防咬标性能好、耐候、耐水性能优异、低voc排放、性价比高的水性罩光亮光烤漆，并且相应地提供了一种该水性罩光亮光烤漆的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种水性罩光亮光烤漆，包括以下重量百分比的各组分：水溶性热固丙烯酸树脂10％～25％；乳液型二级分散体丙烯酸树脂45％～60％；部分甲醚化氨基树脂8％～15％；混醚化氨基树脂1％～3％；助溶剂1％～3％；润湿流平剂0.1％～0.3％；余量为去离子水。水性丙烯酸树脂和氨基树脂的种类选择及其配比的确定，对于漆膜性能的影响至关重要，是影响漆膜光泽度、丰满度、硬度、附着力等性能的根本原因。本发明将水溶性热固丙烯酸树脂和乳液型二级分散体丙烯酸树脂搭配使用，水溶性热固丙烯酸树脂固化后具有高硬度、光泽度好、附着力好和耐候性好等优点，但是该树脂固含量较低，丰满度较差，水稀释性涂料施工时容易导致施工粘度过低，产生流挂，烘烤时也容易起泡。乳液型二级分散丙烯酸树脂具有高光泽，优异的硬度、柔韧性、剪切稳定性以及较低的玻璃化温度，但耐候性、耐化学性较差；将水溶性热固丙烯酸树脂和乳液型二级分散体丙烯酸树脂按上述的配比搭配使用，可充分发挥两种丙烯酸树脂之间的协同、互补作用，获得优异的漆膜性能。
上述的水性罩光亮光烤漆，优选的，所述部分甲醚化氨基树脂为含有高亚氨基的部分甲醚化氨基树脂；所述混醚化氨基树脂为甲、丁混醚化氨基树脂。本发明将部分甲醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂搭配使用，并且优选含有高亚氨基的部分甲醚化氨基树脂和甲、丁混醚化氨基树脂复配作为水性丙烯酸树脂的固化剂。含有高亚氨基的部分甲醚化氨基树脂，无须强酸催化，与其配合的丙烯酸树脂的低酸值足够催化交联反应，使其低温快速固化，且烘烤时失重低、挥发物中甲醛含量很少，起泡倾向低；主要反应基团为烷氧基甲基和亚氨基，烷氧基甲基主要是交联反应的基团，高亚氨基的存在又可以减少氨基树脂的自聚反应，使漆膜的硬度和柔韧性达到均衡，不会造成只硬不柔韧的“脆性”。甲、丁混醚化氨基树脂具有低表面张力、流平性能好、涂层间附着力强以及对底材润湿性能好的优点，并且在光泽、耐水、柔韧性和耐化学性等方面都有明显改善，烘烤时极少出现气泡和缩孔，大大提高了工艺稳定性。
上述的水性罩光亮光烤漆，优选的，所述水溶性热固丙烯酸树脂和乳液型二级分散体丙烯酸树脂的总质量与所述部分甲醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂的总质量之比为(6～3)∶1。在此配比下，丙烯酸树脂中的羟基与氨基树脂中的烷氧基之间甲基化交联反应完全，形成三维网络结构，漆膜的附着力、硬度、柔韧性、耐水及化学性能可达到最佳。
上述的水性罩光亮光烤漆，优选的，所述乳液型二级分散体丙烯酸树脂为环氧、有机硅改性的乳液型丙烯酸树脂。该乳液型二级分散体丙烯酸树脂是先通过溶液聚合法得到含亲水性基团的丙烯酸树脂，再溶于助溶剂中，最后通过转相分散于水中得到。
上述的水性罩光亮光烤漆，优选的，所述助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、3-甲氧基丙酸甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
上述的水性罩光亮光烤漆，优选的，所述润湿流平剂为硅类流平剂、丙烯酸类流平剂或聚氨酯类流平剂。
上述的水性罩光亮光烤漆，更优选的，所述硅类流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；所述丙烯酸类流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯。
作为一个总的技术构思，本发明另一方面提供了一种上述水性罩光亮光烤漆的制备方法，包括以下步骤：按上述重量百分比将水溶性热固丙烯酸树脂、乳液型二级分散体丙烯酸树脂、部分甲醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂混合，在600r/min～800r/min转速下分散10min～20min，然后加入助溶剂、润湿流平剂和去离子水，再低速分散10min～20min，然后用200目滤布过滤，即得水性罩光亮光烤漆。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明水性罩光亮光烤漆中的乳液型二级分散体丙烯酸树脂与混醚化氨基树脂的使用可以有效降低漆膜的玻璃化转变温度及表面张力，达到增强涂料润湿和消泡性能的目的，大幅减少了漆膜起泡和缩孔现象的发生概率，使涂层的表面效果和施工性能得到显著改善。
(2)本发明的水性罩光亮光烤漆中成膜物质和固化剂化学基团间交联反应较为完全，烘烤过程中热失重较低，挥发物中甲醛含量也极少；且所用树脂均为水性树脂，结构中带有亲水基团或内乳化基团，可直接溶于水中，漆膜干燥后无乳化剂残留，反应过程绿色环保，voc排放小于60ml/kg。
(3)本发明采用水溶性热固丙烯酸树脂作为主体树脂，制备的水性罩光亮光烤漆成本较低且综合性能优异，性价比较高。本发明的水性罩光亮光烤漆同时具有高光泽、丰满度优异、刀削附着力强、防咬标性能好、高耐候、高耐水等优点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
本发明水性罩光亮光烤漆及其制备方法的一种实施例。该水性罩光亮光烤漆由以下重量百分比的组分组成：水溶性热固丙烯酸树脂16％(公司自合成)、乳液型二级分散体丙烯酸树脂(湛新树脂(上海)有限公司6267)54％、部分甲醚化氨基树脂(山东沾化奥仕化学有限公司os303-80)11％、混醚化氨基树脂(英力士化工r758)3％、乙二醇丁醚1％、丙二醇甲醚1％、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液(埃夫卡efka3777)0.2％，余量为去离子水。
该水性罩光亮光烤漆的制备方法如下：按上述配方量将水溶性热固丙烯酸树脂、乳液型二级分散体丙烯酸树脂、部分甲醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂加入到调漆釜中，调节转速为700r/min，分散15min，然后加入乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液和去离子水，低速分散15min，用200目滤布过滤，即得透明的水性罩光亮光烤漆，该水性罩光亮光烤漆可用于自行车、汽车等车辆的面漆罩光涂装。
对所得涂料的光泽度、硬度、丰满度、耐冲击、柔韧性、防咬标性、附着力、刀削附着力、耐候性、耐水性能进行测试，测试方法如下：依据gb/t9754-2007测定60°光泽度；依据gb/t6739-2006测定硬度；依据gb/t20624.2-2006测定漆膜耐冲击性能；依据gb/t6742-2007测定漆膜柔韧性；丰满度、防咬标性(在面漆上粘贴花纸，喷涂罩光后观察贴花纸咬起的状况)目测；依据gb/t9286-1988十字划格法测试附着力；依据gb/t1865-2009测定涂层耐老化性能；依据gb/t1733-1993测定耐水性。具体测试结果如表1所示。
实施例2：
本发明水性罩光亮光烤漆及其制备方法的一种实施例。该水性罩光亮光烤漆由以下重量百分比的组分组成：水溶性热固丙烯酸树脂15％、乳液型二级分散体丙烯酸树脂52％、部分甲醚化氨基树脂12％、混醚化氨基树脂3％、3-甲氧基丙酸甲酯1％、乙二醇丁醚1％、聚醚改性聚硅氧烷溶液0.2％，余量为去离子水。
该水性罩光亮光烤漆的制备方法如下：按上述配方量将水溶性热固丙烯酸树脂、乳液型二级分散体丙烯酸树脂、部分甲醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂加入到调漆釜中，调节转速为700r/min，分散15min，然后加入3-甲氧基丙酸甲酯、乙二醇丁醚、聚醚改性聚硅氧烷溶液和去离子水，低速分散15min，用200目滤布过滤，即得透明的水性罩光亮光烤漆，该水性罩光亮光烤漆可用于自行车、汽车等车辆的面漆罩光涂装。
对所得涂料的光泽度、硬度、丰满度、耐冲击、柔韧性、防咬标性、附着力、刀削附着力、耐候性、耐水性能进行测试，测试方法同实施例1，具体测试结果如表1所示。
实施例3：
本发明水性罩光亮光烤漆及其制备方法的一种实施例。该水性罩光亮光烤漆由以下重量百分比的组分组成：水溶性热固丙烯酸树脂12％、乳液型二级分散体丙烯酸树脂47％、部分甲醚化氨基树脂14％、混醚化氨基树脂2％、丙二醇甲醚醋酸酯1％、3-甲氧基丙酸甲酯1％、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液0.2％，余量为去离子水。
该水性罩光亮光烤漆的制备方法如下：按上述配方量将水溶性热固丙烯酸树脂、乳液型二级分散体丙烯酸树脂、部分甲醚化氨基树脂和混醚化氨基树脂加入到调漆釜中，调节转速为700r/min，分散15min，然后加入丙二醇甲醚醋酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液和去离子水，低速分散15min，用200目滤布过滤，即得透明的水性罩光亮光烤漆，该水性罩光亮光烤漆可用于自行车、汽车等车辆的面漆罩光涂装。
对所得涂料的光泽度、硬度、丰满度、耐冲击、柔韧性、防咬标性、附着力、刀削附着力、耐候性、耐水性能进行测试，测试方法同实施例1，具体测试结果如表1所示。
表1实施例1～3的烤漆的性能测试结果
由表1可见，本发明实施例制备的水性罩光亮光烤漆光泽度高、丰满度优异、耐水性优异、防咬标性能和刀削附着力良好，综合性能和产品的性价比高；实施例1和实施例2在同一树脂氨基比情况下，水溶性丙烯酸树脂量增加，漆膜丰满度有所下降；而实施例1和实施例3对比，树脂氨基比提升后，漆膜硬度有所提升，在冲击性能、重涂附着性和刀削附着力方面均有所下降。综上所述，水溶性丙烯酸树脂和分散体混拼比例以及树脂氨基比例以实施例1效果最佳。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。