环保型预涂底漆及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种环保型预涂底漆及其制备方法。该其主要原料为水溶性丙烯酸酯聚合物15～30wt％、甲基丙烯酸10～16wt％、磷酸锌12～26wt％、三乙醇胺0.1～3wt％、纳米填料2～10wt％、硅油0.5～1wt％、异噻唑啉酮0.1～4wt％、成膜剂3～10wt％、改性乳化剂1～5wt％和水35～45wt％；所述的水溶性丙烯酸酯聚合物由丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯反应得到；所述的改性乳化剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为(1～3):(5～7)。本发明所得预涂底漆无毒无污染，绿色环保；附着力0级，具有良好的抗冲击性能，干燥速度快，表干时间短，能够满足工业领域对于底漆耐盐雾性的要求，综合性能好；本发明生产工艺简单，使用范围广范，成本低，满足连续喷涂作业的需求，有利于工业化生产。
【专利说明】
环保型预涂底漆及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于底漆领域，具体涉及一种环保型预涂底漆及该底漆的制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属预涂底漆是作为加工前贮存或加工期间保护金属防止其表面锈蚀的一种有 效的措施，目前，国内市场上较为广泛使用的是丙烯酸树脂做底漆树脂，但其耐溶剂性差导 致表面效果不佳;另一种羟基型丙烯酸树脂作为底漆树脂，由于结构上羟基的存在，该底漆 不易干，无法满足连续喷涂作业的需求。以上底漆的原材料中均含甲苯、二甲苯等溶剂，长 期使用对人体会造成健康危害，而且对空气、水环境及水源均可造成污染，因此具有无毒、 无刺激气味、对人体无害的金属预涂底漆，近年来受到了人们的普遍关注。
【发明内容】
[0003] 本发明为解决现有技术中，预涂底漆附着力差、耐腐蚀性不好、污染环境等问题， 提供了一种环保型预涂底漆，该底漆具有优异的耐腐蚀性和附着力，抗冲击强度高且预涂 底漆成分中不含有甲苯、二甲苯、醛类物质，无毒环保。
[0004] 为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种环保型预涂底漆，其主要原料为水 溶性丙稀酸酯聚合物15~30wt%、甲基丙稀酸10~16wt%、磷酸锌12~26wt%、三乙醇胺 0 · 1~3wt%、纳米填料2~10wt%、硅油0 · 5~lwt%、异噻唑啉酮0 · 1~4wt%、成膜齐丨」3~ 10wt%、改性乳化剂1~5wt%和水35~45wt% ;
[0005] 所述的水溶性丙烯酸酯聚合物由丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯按 质量比（14~16): (3~4): (0.2~1): (2~3)反应得到；
[0006] 所述的改性乳化剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为（1~ 3):(5~7)〇
[0007] 进一步的，上述预涂底漆主要原料为水溶性丙烯酸酯聚合物16~20wt%、甲基丙 稀酸11~15wt%、磷酸锌15~20wt%、三乙醇胺1~2.5wt%、纳米填料2~6wt%、硅油0.5~ 0.7wt%、异噻唑啉酮0.5~2wt%、成膜剂5~10wt%、改性乳化剂2~3wt%和水40~ 45wt%。
[0008] 更进一步的，所述的水溶性丙烯酸酯聚合物由丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸 和苯乙稀按质量比14:3:1:2反应得到。
[0009] 更进一步的，所述的改性乳化剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量 浓度比为1:3。
[0010] 所述的水溶性丙烯酸酯聚合物的制备方法如下：按比例称取各原料，向乙二醇中 依次加入丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯的混合单体再加入引发剂偶氮二异 丁腈，在80~85°C下搅拌回流，反应3~4小时，保温2~3小时。
[0011]进一步的，所述的填料为纳米二氧化钛和纳米碳酸|丐中至少一种。
[0012]进一步的，所述的成膜剂为丙二醇甲醚醋酸酯。
[0013] 本发明还请求保护上述环保型预涂底漆的制备方法，包括以下步骤:按比例称取 各原料，将磷酸锌、纳米填料于配料桶内混合均匀得到分散液;将水溶性丙烯酸酯聚合物、 甲基丙基酸和改性乳化剂，投入搅拌罐中，以1000~1200rpm搅拌15~30分钟，制成乳液混 合液;将分散液和异噻唑啉酮缓慢加入乳液混合液中，用三乙醇胺调整pH为7~8;最后加入 丙二醇甲醚醋酸酯和硅油静置3~5小时即得环保型预涂底漆。
[0014] 本发明制得的水溶性丙烯酸树脂聚合物与附着基能够形成良好的附着力，与改性 乳化剂侧端带有的亲水性基团，可以产生优异的协同作用，使乳化剂具有良好的耐水性。磷 酸锌作为分散剂，可以减少完成分散过程所需的时间，使分散体系稳定，有效避免填料絮 凝、结块。选择无毒无害丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜剂，可避免对环境的污染。为防止涂料 长期处于潮气下涂料容易霉化、变质等问题，添加异噻唑啉酮，加入适量的硅油可以达到较 佳的消泡效果。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下优点:本发明所得预涂底漆无毒无污染，绿色环 保对环境无污染;附着力〇级，具有良好的抗冲击性能，干燥速度快，表干时间短，能够满足 工业领域对于底漆耐盐雾性的要求，综合性能好;本发明生产工艺简单，使用范围广范，成 本低，满足连续喷涂作业的需求，有利于工业化生产。
【具体实施方式】
[0016] 下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中 所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法;所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业 途径获得。
[0017] 实施例！
[0018] (1)制备水溶性丙烯酸酯聚合物：分别称取21g丙烯酸丁酯、4.5g丙烯酸羟乙酯、 1.5g丙烯酸和3g苯乙烯，向乙二醇中依次加入丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯 的混合单体再加入引发剂偶氮二异丁腈，在80~85°C下搅拌回流，反应3~4小时，保温2~3 小时，取样分析转化率达99 %以上后停止反应。
[0019] (2)制备改性乳化剂:将聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为1: 3；
[0020] (3)制备预涂底漆:按比例称取各原料，水溶性丙烯酸酯聚合物15wt%、甲基丙烯 酸1 lwt %、磷酸锌15wt %、三乙醇胺0.2wt %、纳米填料4wt %、硅油0.5wt %、异噻唑啉酮 0.5wt%、成膜剂3wt%、改性乳化剂lwt%和水40wt% ;
[0021] 将磷酸锌、纳米填料于配料桶内混合均匀得到分散液;将水溶性丙烯酸酯聚合物、 甲基丙基酸和改性乳化剂，投入搅拌罐中，以1000~1200rpm搅拌15~30分钟，制成乳液混 合液;将分散液和异噻唑啉酮缓慢加入乳液混合液中，用三乙醇胺调整pH为7~8;最后加入 丙二醇甲醚醋酸酯和硅油静置3~5小时即得环保型预涂底漆。
[0022] 实施例2
[0023] (1)制备水溶性丙烯酸酯聚合物：分别称取21g丙烯酸丁酯、4.5g丙烯酸羟乙酯、 1.5g丙烯酸和3g苯乙烯，向乙二醇中依次加入丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯 的混合单体再加入引发剂偶氮二异丁腈，在80~85°C下搅拌回流，反应3~4小时，保温2~3 小时，取样分析转化率达99 %以上后停止反应。
[0024] (2)制备改性乳化剂:将聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为1: 5；
[0025] (3)制备预涂底漆:按比例称取各原料，水溶性丙烯酸酯聚合物16wt%、甲基丙烯 酸llwt%、磷酸锌20wt%、三乙醇胺lwt%、纳米填料2wt%、硅油0.7wt%、异噻唑啉酮 0.5wt%、成膜剂10wt%、改性乳化剂2wt%和水45wt% ;
[0026] 将磷酸锌、纳米填料于配料桶内混合均匀得到分散液;将水溶性丙烯酸酯聚合物、 甲基丙基酸和改性乳化剂，投入搅拌罐中，以1000~1200rpm搅拌15~30分钟，制成乳液混 合液;将分散液和异噻唑啉酮缓慢加入乳液混合液中，用三乙醇胺调整pH为7~8;最后加入 丙二醇甲醚醋酸酯和硅油静置3~5小时即得环保型预涂底漆。
[0027] 实施例3
[0028] (1)制备水溶性丙烯酸酯聚合物：分别称取21g丙烯酸丁酯、4.5g丙烯酸羟乙酯、 1.5g丙烯酸和3g苯乙烯，向乙二醇中依次加入丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯 的混合单体再加入引发剂偶氮二异丁腈，在80~85°C下搅拌回流，反应3~4小时，保温2~3 小时，取样分析转化率达99 %以上后停止反应。
[0029] (2)制备改性乳化剂:将聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为1: 3；
[0030] (3)制备预涂底漆:按比例称取各原料，水溶性丙烯酸酯聚合物30wt%、甲基丙烯 酸16wt%、磷酸锌20wt%、三乙醇胺3wt%、纳米填料10wt%、硅油lwt%、异噻唑啉酮 0 · lwt %、成膜剂7wt %、改性乳化剂4wt %和水45wt % ;
[0031] 将磷酸锌、纳米填料于配料桶内混合均匀得到分散液;将水溶性丙烯酸酯聚合物、 甲基丙基酸和改性乳化剂，投入搅拌罐中，以1000~1200rpm搅拌15~30分钟，制成乳液混 合液;将分散液和异噻唑啉酮缓慢加入乳液混合液中，用三乙醇胺调整pH为7~8;最后加入 丙二醇甲醚醋酸酯和硅油静置3~5小时即得环保型预涂底漆。
[0032] 实施例4
[0033] (1)制备水溶性丙烯酸酯聚合物：分别称取21g丙烯酸丁酯、4.5g丙烯酸羟乙酯、 1.5g丙烯酸和3g苯乙烯，向乙二醇中依次加入丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯 的混合单体再加入引发剂偶氮二异丁腈，在80~85°C下搅拌回流，反应3~4小时，保温2~3 小时，取样分析转化率达99 %以上后停止反应。
[0034] (2)制备改性乳化剂:将聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为1: 3；
[0035] (3)制备预涂底漆:按比例称取各原料，水溶性丙烯酸酯聚合物20wt%、甲基丙烯 酸15wt%、磷酸锌15wt%、三乙醇胺2 · 5wt%、纳米填料6wt%、硅油0 · 5wt%、异噻唑啉酮 0 · lwt %、成膜剂5wt %、改性乳化剂3wt %和水45wt % ;
[0036] 将磷酸锌、纳米填料于配料桶内混合均匀得到分散液;将水溶性丙烯酸酯聚合物、 甲基丙基酸和改性乳化剂，投入搅拌罐中，以1000~1200rpm搅拌15~30分钟，制成乳液混 合液;将分散液和异噻唑啉酮缓慢加入乳液混合液中，用三乙醇胺调整pH为7~8;最后加入 丙二醇甲醚醋酸酯和硅油静置3~5小时即得环保型预涂底漆。
[0037] 将实施例1~4所得预涂底漆预涂金属试验块表面上，在室温下晾晒2-4小时即可 成干膜，对膜进行主要性能测试，其中附着力按照GB/T9286-1998的规定标准进行检测，耐 冲击性按照GB/T1732-1993的规定标准进行检测。将上述干膜进行耐盐雾性试验，取出试样 洗净、吹干，目视检查磷化表面是否出现锈蚀。表干时间按照GB/T16777-1997的标准进行测 试，将试样搅匀后按产品要求涂刷于铝板上制备涂膜，不允许有空白，记录涂刷结束的时 间。在距膜面边缘不小于l〇mm的范围以手指轻触涂膜表面，无涂料粘在手指上，即为表干， 记下时间。具体实验数据请详见表1。
[0038] 表1实施例1~4预涂底漆性能测试结果
[0039]
[0040] 由以上实验结果表明，本发明制备的金属用预涂底漆具有良好的附着力和抗冲击 性能，干燥速度快，能够满足工业领域对于底漆耐盐雾性的要求，表干时间短，而且底漆成 分绿色对环境无污染。
[0041] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种环保型预涂底漆，其特征在于，其主要原料为水溶性丙烯酸酯聚合物15~ 30wt%、甲基丙稀酸10~16wt%、磷酸锌12~26wt%、三乙醇胺O · 1~3wt%、纳米填料2~ 10wt%、硅油0.5~lwt%、异噻唑啉酮0· 1~4wt%、成膜剂3~10wt%、改性乳化剂1~5wt% 和水35~45wt% ; 所述的水溶性丙烯酸酯聚合物由丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯按质量 比（14~16): (3~4): (0.2~1): (2~3)反应得到； 所述的改性乳化剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为（1~3): (5 ~7)。2. 根据权利要求1所述的一种环保型预涂底漆，其特征在于，其主要原料为水溶性丙烯 酸酯聚合物16~20wt%、甲基丙稀酸11~15wt%、磷酸锌15~20wt%、三乙醇胺1~ 2.5wt%、纳米填料2~6wt%、硅油0.5~0.7wt%、异噻挫啉酮0.5~2wt%、成膜剂5~ 10wt%、改性乳化剂2~3wt%和水40~45wt%。3. 根据权利要求1所述的一种环保型预涂底漆，其特征在于，所述的水溶性丙烯酸酯聚 合物由丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和苯乙烯按质量比14:3:1:2反应得到。4. 根据权利要求1所述的一种环保型预涂底漆，其特征在于，所述的改性乳化剂由聚乙 烯吡咯烷酮和聚乙烯醚进行复配，其质量浓度比为1:3。5. 根据权利要求1所述的一种环保型预涂底漆，其特征在于，所述的水溶性丙烯酸酯聚 合物的制备方法如下：按比例称取各原料，向乙二醇中依次加入丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙 酯、丙烯酸和苯乙烯的混合单体再加入引发剂偶氮二异丁腈，在80~85°C下搅拌回流，反应 3~4小时，保温2~3小时。6. 根据权利要求1所述的一种环保型水性涂料，其特征在于，所述的填料为纳米二氧化 钛和纳米碳酸钙中至少一种。7. 根据权利要求1所述的一种环保型水性涂料，其特征在于，所述的成膜剂为丙二醇甲 醚醋酸酯。8. -种如权利要求1所述的一种环保型预涂底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤:按比例称取各原料，将磷酸锌、纳米填料于配料桶内混合均匀得到分散液;将水溶性丙 烯酸酯聚合物、甲基丙基酸和改性乳化剂，投入搅拌罐中，以1000~1200rpm搅拌15~30分 钟，制成乳液混合液;将分散液和异噻唑啉酮缓慢加入乳液混合液中，用三乙醇胺调整pH为 7~8;最后加入丙二醇甲醚醋酸酯和硅油静置3~5小时即得环保型预涂底漆。
【文档编号】C08F220/06GK105907141SQ201610281834
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】邓金玲, 唐洪林, 邓春阳
【申请人】大连碧城环保科技股份有限公司