水性醇酸涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种水性醇酸涂料，同时，本发明也涉及一种该水性醇酸涂料的制备方法。


背景技术：

2.涂料，在中国传统名称为油漆。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。
3.醇酸树脂涂料是指以醇酸树脂为主要成膜物质的合成树脂涂料。醇酸树脂是由脂肪酸(或其相应的植物油)、二元酸及多元醇反应而成的树脂。生产醇酸树脂常用的多元醇有甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷等，而常用的二元酸有邻苯二甲酸酐(即苯酐)、间苯二甲酸等。
4.醇酸树脂涂料具有耐候性、附着力好、光亮和丰满等特点，且施工方便。但涂膜较软，耐水、耐碱性欠佳，醇酸树脂可与其他树脂配成多种不同性能的自干或烘干磁漆、底漆、面漆和清漆，广泛用于桥梁等建筑物以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等涂装。
5.但随着人们环保意识的增强，减少voc(挥发性有机化合物)的排放来降低温室效应带来的危害，已经成为一种发展趋势。因而，通过使涂料工业逐渐走向水性化、高固体分化以及uv固化，尤其是树脂水性化技术的提升，以降低溶剂的使用量，受到涂料行业越来越多的关注及重视。
6.水性醇酸漆是目前国内生产量最大的一类工业漆，水性醇酸漆因具有价格便宜、环保及voc低等优点，得到了广泛应用。但是，现有技术中的水性醇酸漆干燥速度比较慢，工件在喷涂完成后需要进行烘烤，以促进其干燥速率，最后在漆料彻底干燥后，工件才能进行包装或入库，尤其是在喷涂偏大的工件时，不仅需要占用较长的时间，还需要占用较大面积的场地，待工件晾至干燥后才能进行包装或入库作业，大大降低了生产作业效率。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明旨在提出一种水性醇酸涂料，其具有优异的快干性能。
8.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
9.一种水性醇酸涂料，所述水性醇酸涂料主要由包含有水性醇酸树脂的基础涂料，以及供氧物质制成；
10.所述供氧物质用于促进所述水性醇酸树脂的不饱和链发生氧化交联反应而形成网状结构。
11.进一步的，所述水性醇酸树脂与所述供氧物质的重量配比为3～225：1。
12.进一步的，所述供氧物质采用无机过氧化物。
13.进一步的，所述无机过氧化物为过氧化氢。
14.进一步的，制成所述基础涂料的各组分按重量份数计分别为：水性醇酸树脂15-45
份，中和剂0.1-1.1份，助溶剂1-5份，水25-50份，催干剂0.2-4份，分散剂0.5-3份，消泡剂0.1-0.3份，颜料5-13份，填料15-45份，防沉剂0.05-0.4份。
15.进一步的，制成所述基础涂料的各组分按重量份数计分别为：水性醇酸树脂15-30份，中和剂0.5-1.1份，助溶剂1-5份，水40-50份，催干剂0.2-2份，分散剂0.5-1.5份，消泡剂0.1-0.2份，颜料5-10份，填料20-30份，防沉剂0.05-0.2份。
16.进一步的，所述中和剂采用三乙胺和二甲基乙醇胺中的至少一种；和/或，所述助溶剂采用乙二醇丁醚；和/或，所述颜料采用氧化铁红、永固红、酞菁蓝和钛白粉中的至少一种；和/或，所述填料采用重钙、沉淀硫酸钡和滑石粉中的至少一种。
17.本发明同时也提出了一种水性醇酸涂料的制备方法，该方法包括如下的步骤：
18.s1、制取并获得含有水性醇酸树脂的基础涂料；
19.s2、研磨所述基础涂料，以获得由颗粒物组成的所述基础材料；
20.s3、将供氧物质加入到研磨后的所述基础涂料中，搅拌至均匀。
21.进一步的，步骤s2中，所述颗粒物的粒径细度≤30μm。
22.进一步的，步骤s3中的搅拌速度为300～800rpm，搅拌时长为10-15分钟。
23.相对于现有技术，本发明具有以下优势：
24.(1)本发明所述的水性醇酸涂料，通过添加供氧物质，促进水性醇酸树脂的不饱和链发生氧化交联反应而形成网状结构，进而提高水性醇酸涂料的干燥速率，使得该水性醇酸涂料具备快干性能，从而有效提高喷涂作业效率。
25.(2)本发明所述的水性醇酸涂料的制备方法制备得到的水性醇酸涂料，分散稳定性好，快干性能优异，并且该水性醇酸涂料的制备方法工艺简单，条件温和，适合工业化生产及使用。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.本发明涉及一种水性醇酸涂料，其主要由包含有水性醇酸树脂的基础涂料，以及供氧物质制成。其中，供氧物质用于促进水性醇酸树脂的不饱和链发生氧化交联反应而形成网状结构。
28.值得一提的是，现有技术中的水性醇酸类涂料的干燥过程，一般都是吸收空气中的氧分子来达到水性醇酸树脂的氧化交联反应而形成网状结构，进而实现该水性醇酸类涂料的自然干燥。而本发明中，则通过在基础涂料中添加在常温下能够分解出氧分子的供氧物质，来提供多氧环境，以加速基础涂料干燥速率，从而使得本发明的水性醇酸涂料具有快干性能。
29.作为一种优选的实施方式，上述的水性醇酸树脂与供氧物质之间的重量配比为3～225：1。并且，在具体实施时，水性醇酸树脂与供氧物质之间的重量配比还可采用如3：1、3.6：1、4.5：1、6：1、9：1、18：1、30：1、50：1、80：1、100：1、120：1、150：1、180：1、200：1及225：1等。
30.同时，上述的供氧物质采用无机过氧化物，并作为进一步的改进，该无机过氧化物采用过氧化氢。
31.值得说明的是，上述的无机过氧化物指的是含有过氧基(-o-o-)的无机化合物，如过氧化氢(h2o2)、过氧化钠(n
a2
o2)、过氧化氢合碳酸钠(2n
a2
co3·
3h2o2)等。此类化合物具有氧化性，性质不稳定，遇光分解，遇热加速分解并放出氧分子。其中，过氧化氢(hydrogen peroxide)是一种无机化合物，其水溶液俗称双氧水，为无色透明液体,双氧水在一般情况下会缓慢分解成水和氧分子。
32.而在本发明中优选采用过氧化氢，主要原因在于过氧化氢会在常温下分解成水和氧分子两种产物，除了氧分子为基础涂料提供有氧环境外，水则不会与基础涂料中其他物质发生反应，而影响基础涂料的成分和性能。
33.同样作为一种优选的实施方式，本发明中制成基础涂料的各组分按重量份数计分别为：水性醇酸树脂15-45份，中和剂0.1-1.1份，助溶剂1-5份，水25-50份，催干剂0.2-4份，分散剂0.5-3份，消泡剂0.1-0.3份，颜料5-13份，填料15-45份，防沉剂0.05-0.4份。
34.值得一提的是，本发明中，中和剂主要用于中和水性醇酸树脂，以使水性醇酸树脂中的酸根离子处于电离状态，进而提高水性醇酸树脂的亲水性。助溶剂主要用于提高水性醇酸树脂在水中的相容性。水主要用于代替传统醇酸涂料中的有机溶剂。催干剂主要作为催化剂，加入水性醇酸涂料中以降低反应活化能，从而加快反应速率。
35.分散剂主要用于对涂料中粉状物料的分散与稳定。消泡剂主要用于消除涂料加工过程中因搅拌引起的气泡。防沉剂主要用于调整涂料的触变性，从而达到储存稳定性的要求。颜料主要用于涂料的装饰性要求以及遮盖的性能。填料主要用于充当涂料的填充物质。
36.其中，本发明在实际应用时，中和剂采用三乙胺和二甲基乙醇胺中的至少一种，以取得对水性醇酸树脂较好的中和效果，且二者挥发速率低，使涂料具有较好的储存稳定性。助溶剂采用乙二醇丁醚，以保证水性醇酸树脂具有良好的溶解效率。颜料采用氧化铁红、永固红、酞菁蓝和钛白粉中的至少一种。填料采用重钙、沉淀硫酸钡和滑石粉中的至少一种。而其他组分均可采用本领域技术人员所知晓的相关产品，如水性醇酸树脂采用衡水新光xg-818，催干剂采用德国拜耳octa-soligen123，分散剂采用byk-190，消泡剂采用迪高tego-902w，防沉剂采用海明斯膨润土ew等。
37.当然，上述的中和剂、助溶剂、催干剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料和防沉剂，在实际应用时，还可采用本领域技术人员所熟知的其他的具有相似功能的常规替代产品，如中和剂采用氨水或氢氧化钾，助溶剂采用丙二醇混合醇醚等。
38.并作为优选的，上述的制成基础涂料的各组分还能够按重量份数计分别为：水性醇酸树脂15-30份，中和剂0.5-1.1份，助溶剂1-5份，水40-50份，催干剂0.2-2份，分散剂0.5-1.5份，消泡剂0.1-0.2份，颜料5-10份，填料20-30份，防沉剂0.05-0.2份。
39.需要说明的是，本发明中的基础涂料除了采用按重量份数计的上述各组分制成外，也能够直接采用市售水性醇酸涂料，如同德化工0240b、上海元邦树脂制造有限公司ypwk-01w75。
40.同时，本发明中也提出了一种水性醇酸涂料的制备方法，该制备方法包括如下的步骤：
41.s1、制取并获得含有水性醇酸树脂的基础涂料；
42.s2、研磨基础涂料，以获得由颗粒物组成的基础材料；
43.s3、将供氧物质加入到研磨后的基础涂料中，搅拌至均匀。
44.并作为优选的，步骤s2中，颗粒物的粒径细度≤30μm。同时，步骤s3中的搅拌速度为300～800rpm，搅拌时长为10-15分钟。
45.在具体实施时，步骤s1中在获得含有水性醇酸树脂的基础涂料过程中，也需要进行搅拌，如先将水性醇酸树脂、中和剂和助溶剂混合，在500～1500rpm的搅拌速度下搅拌至均匀，再加入水、催干剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料和防沉剂，并继续搅拌15-20分钟至均匀，以形成基础涂料。
46.值得说明的是，上述的搅拌过程的搅拌速度和搅拌时长还能够根据实际的搅拌需求进行相应的设定与调整，以确保各步骤中的物料混合均匀便可，如搅拌速度采用300～1500rpm，搅拌时长采用10-30分钟等。
47.为了具体的描述本发明，选择以下实施例进行示例性说明。
48.实施例1
49.本实施例的一种水性醇酸涂料为市售水性醇酸涂料。
50.实施例2
51.本实施例的一种水性醇酸涂料，仅采用基础涂料制成。其中，制成基础涂料的各组分按重量份数计分别为：水性醇酸树脂18份，中和剂1份，助溶剂1.5份，水46份，催干剂0.8份，分散剂0.8份，消泡剂0.15份，颜料8份，填料26份和防沉剂0.1份。
52.本实施例的水性醇酸涂料的制备方法，包括以下步骤：
53.s1、将水性醇酸树脂、中和剂和助溶剂混合，在500～1500rpm搅拌速度下搅拌至均匀，以形成混合物a；
54.s2、将水、催干剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料和防沉剂加入所述混合物a中，并继续搅拌15-20分钟至均匀，以形成基础涂料；
55.s3、研磨所述基础涂料，至所述基础涂料中颗粒物的粒径细度≤30μm，以形成能够直接喷涂使用的水性醇酸涂料。
56.实施例3
57.本实施例的一种水性醇酸涂料，采用基础涂料和供氧物质制成。其中，制成基础涂料的原料组分与实施例2中基础涂料的原料组分相同，供氧物质采用无机过氧化物，且按重量份数计为1份。
58.本实施例的水性醇酸涂料的制备方法，包括以下步骤：
59.s1、将水性醇酸树脂、中和剂和助溶剂混合，在500～1500rpm搅拌速度下搅拌至均匀，以形成混合物a；
60.s2、将水、催干剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料和防沉剂加入所述混合物a中，并继续搅拌15-20分钟至均匀，以形成基础涂料；
61.s3、研磨所述基础涂料，至所述基础涂料中颗粒物的粒径细度≤30μm；
62.s4、将供氧物质加入研磨后的所述基础涂料中，并在300～800rpm搅拌速度下搅拌10-15分钟至均匀，以形成能够直接喷涂使用的水性醇酸涂料。
63.实施例4
64.本实施例的一种水性醇酸涂料，采用基础涂料和供氧物质制成。其中，制成基础涂料的原料组分与实施例2中基础涂料的原料组分相同，供氧物质采用无机过氧化物，且按重量份数计为2份。
65.本实施例的水性醇酸涂料的制备方法与实施例3相同。
66.实施例5
67.本实施例的一种水性醇酸涂料，采用基础涂料和供氧物质制成。其中，制成基础涂料的原料组分与实施例2中基础涂料的原料组分相同，供氧物质采用无机过氧化物，且按重量份数计为3份。
68.本实施例的水性醇酸涂料的制备方法与实施例3相同。
69.实施例6
70.本实施例的一种水性醇酸涂料，采用基础涂料和供氧物质制成。其中，制成基础涂料的原料组分与实施例2中基础涂料的原料组分相同，供氧物质采用无机过氧化物，且按重量份数计为4份。
71.本实施例的水性醇酸涂料的制备方法与实施例3相同。
72.实施例7
73.本实施例的一种水性醇酸涂料，采用基础涂料和供氧物质制成。其中，制成基础涂料的原料组分与实施例2中基础涂料的原料组分相同，供氧物质采用无机过氧化物，且按重量份数计为5份。
74.本实施例的水性醇酸涂料的制备方法与实施例3相同。
75.需要提及的是，上述的实施例在具体实施时，水性醇酸树脂采用衡水新光xg-818，中和剂采用二甲基乙醇胺，助溶剂采用乙二醇丁醚，催干剂采用德国拜耳octa-soligen123，分散剂采用byk-190，消泡剂采用迪高tego-902w，颜料采用氧化铁红，填料采用沉淀硫酸钡，防沉剂采用为海明斯膨润土ew，无机过氧化物采用过氧化氢。
76.为了更好地说明本发明实施例1至7所提供的水性醇酸涂料的特性，下面将各实施例所制备的水性醇酸涂料进行性能检测，并得出检测结果如表1所示：
77.表1为各实施例所制备的水性醇酸涂料的性能检测结果
[0078][0079]
在表1中，实施例1和实施例2为空白对照组，实施例3至7为实验组。而本实施例则主要是在相同涂料干膜膜厚下，采用不同硬度的铅笔，对各个实施例中水性醇酸涂料所喷涂而成的涂层膜进行硬度测试和干燥速率测试。并且，铅笔硬度测试采用国家标准gb/t6739-2006，干燥速率测试中的表干和实干的测定采用国家标准gb/t1728-1989。
[0080]
由表1可以看出，经实施例2和实施例1对比，本发明实施例2制备的水性醇酸涂料与市售水性醇酸涂料的产品干燥性能基本一致，但本发明实施例2制备的水性醇酸涂料的
涂层膜的硬度更优。
[0081]
而从实施例3至7，由于在实施例2的基础上添加了供氧物质，且在供氧物质按重量份数计的份数递增下，本发明的水性醇酸涂料能够在保持较好的涂层膜硬度的同时，其表干和实干的速度也在递增，也即干燥性能越来越优。
[0082]
本发明的水性醇酸涂料，通过添加供氧物质，能够在常温下分解出氧分子，以促进基础涂料中水性醇酸树脂的不饱和链发生氧化交联反应而形成网状结构，进而提高基础涂料的干燥，使得该水性醇酸涂料具备快干性能，从而有效提高喷涂作业效率。
[0083]
此外，本发明的水性醇酸树脂，由于以水作为溶剂，环保性及安全性好，同时，由于添加供氧物质，使得该水性醇酸树脂初期便具有较好的快干性能，进而使其具有良好的初期硬度及耐水性能。
[0084]
在本说明书的描述中，给出了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对发明的限制，在不相互矛盾的情况下，本领域的普通技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例的特征进行结合、组合、替换和变形。