专利名称：一种水性纳米预涂卷材涂料面漆及其制备方法
一种水性纳米预涂卷材涂料面漆及其制备方法技术领域
本发明属于涂料生产技术领域，具体涉及一种水性纳米预涂卷材涂料面漆及其制备方法.背景技术
预涂卷材涂料是近年来迅速发展的一类涂料，它可以预涂在各种卷材如冷轧钢板、镀锌钢板、铝型材等表面。涂装后的卷材称之为彩钢板，彩钢板由于具有质轻、性优、价廉的特点用户可以直接将其加工成型，做成各种产品或部件，而不需要进行涂装，大大简化了金属板材制品的制造工艺，因此在许多领域诸如汽车、船舶、家电、建材等得到了大量的应用。
为了满足苛刻的环保要求和用户质量要求的前提下，减少涂装过程三废处理的成本，减少油漆车间操作成本和简化油漆工艺，近年来在汽车涂料及涂装领域出现了一种新型的车身涂装P2kro概念，即零排放涂装车间。它的具体实现方式是要求车身所用钢板的防腐底漆在成型前进行涂装，进入汽车厂涂装车间的车身不需再涂底漆，只喷一道粉末底色和一道粉末罩光，因此可以最大限度的减少工艺等待时间，取消传统的调漆间，工艺调整更加灵活。由于取消了车身生产过程中的防锈底漆工艺，彻底消除了传统的涂装焊缝及空腔结构防腐差的问题，节省了涂装车间面积，降低了三废处理费用，空气污染及液、固体废料排放趋于零。
预涂卷材涂料按使用划分为底漆、面漆和背面漆，这三种涂料涂覆在钢板的不同位置上，发挥着不同的作用。预涂卷材涂料与普通工业涂料不同，它除了需要满足一般性能要求外，还需满足预涂卷材的生产工艺及加工使用两方面的要求。一是由于彩钢板涂装线的涂装工艺是采用快速辊涂施工，周期短、速度快，为保证涂层厚度及流平性，因此需要有一定的施工粘度和固含量，二是涂装面积大，涂层薄，一般低于20 μ m,并且涂装后不能出现针孔、缩孔、气泡等缺陷。因此，预涂卷材涂料的性能要高于普通的工业涂料。
目前，关于预涂卷材涂料的专利报道较少，专利文献(公开号CN11632017A)公开了一种预涂卷材用聚氨酯底漆，其与面漆复合的涂层的机械性能和耐盐雾性能较好。专利文献(公开号CN 101386673A)公开了一种油改性环氧树脂的预涂卷材涂料，能适应卷材涂装施工和性能要求。专利文献(公开号CN 102002306A)公开了一种水性的预涂卷材涂料底漆的制备方法，其采用水性的聚酯树脂为主要的成膜物质，对金属底材有很好的附着力和抗腐蚀性。专利文献(公开号CN 102002307A)公开了一种以水性聚酯为乳液的预涂卷材涂料面漆，具有很好的成型加工性和装饰性能。
当今预涂卷材涂料主要向超长服役性和环境友好型的方向在发展。涂料中最核心的部分是其主要成膜物质，即所用的乳液体系。上述专利报道的预涂卷材涂料不管是油性的还是水性体系的，采用的都是传统的乳液体系，聚合物乳液粒径大，漆膜致密性差，保护及装饰效果相对较差。发明内容
本发明以上预涂卷材涂料存在的问题，提供一种水性环保型纳米结构预涂卷材涂料面漆及其制备方法，这种水性环保型纳米预涂卷材涂料面漆应具有节能环保的特点，同时还应具有涂膜致密、热力学和机械稳定性高、保护及装饰性能好、耐候性及耐化学腐蚀性好等优点，能完全满足预涂卷材对涂料及涂装的各项性能指标要求。
本发明的技术解决方案是一种水性纳米预涂卷材涂料面漆，其主要组分的质量百分比为40-70%的粒径在IOOnm以内的水性纳米聚合物乳液，1-30%的颜料，5-20%的填料，0. 1-2 %的活性防锈颜料，5-20 %的惰性防锈颜料，0. 2-8 %的助剂，0. 1-0. 5 %的pH 调节剂，其余为去离子水；其中水性纳米聚合物乳液是由疏水型聚氨酯与亲水型的丙烯酸酯类按比例混合后在真空和100-200°C下去除有机溶剂，至混合物固体含量大于或等于 80 %，然后含有pH调节剂的去离子水剪切搅拌制成。
上述粒径小于IOOnm纳米的聚合物乳液是水性环保型丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液，该乳液在涂料中的用量为40-70%。
上述颜料选自钛白粉、炭黑、铬黄、酞菁蓝等，用量为1-30%
上述惰性防锈颜料选自氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄等，在涂料中的用量为 5-20%。
上述活性防锈颜料选自三聚磷酸铝、磷酸锌、硅酸铝等，在涂料中的用量为 0. 1-2%。
上述填料包括高岭土、重钙、硅灰石粉、滑石粉、云母粉、硫酸钡，在涂料中的用量为 5-20% ο
上述pH调节剂选自挥发性胺类。如单乙醇胺、三乙胺、N.N-二甲基乙醇胺，在涂料中的用量为0. 1-0.5%。
助剂在涂料中的含量为0. 2-8%，包括
1、润湿剂聚氧乙烯烷基酚醚。如德国毕克(Bi)公司的BI-346。
2、分散剂乙烯共聚物盐。如汉高公司的5040分散剂。
3、消泡剂聚醚改性有机硅。如毕克(Bi)公司生产的BI-019，BK20。
4、催干剂是封闭性有机酸催化剂。如毕克公司的Bl-catalyst 450。
5、防腐剂是异噻唑啉酮衍生物中的一种或几种。如诺德的Nordes C15。
6、防霉剂是苯并米唑酯类中的一种或几种。如诺德的Nordes EPW。
7、增稠剂是碱溶胀型丙烯酸乳液类及纤维素型增稠剂中一种或几种。如汉高的 1510。
上述的水性纳米预涂卷材涂料面漆的制备方法如下
(1)按照配方用量将水性纳米聚合物乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、PH调节剂加入到去离子水中，在400-800转/分的分散机中分散5-15分钟；
(2)按照配方量加入颜料、填料，在800-1000转/分的分散机中分散5_20分钟，然后用砂磨机研磨至细度小于20 μ m ；
(3)按配方加入催干剂，500-1000转/分下搅拌5_10分钟；
(4)按配方加入增稠剂，800-1000转/分下搅拌5_10分钟至均勻分散后过滤、包装。
本发明的有益效果是由于采用了粒径在IOOnm以下的纳米聚合物乳液作为主要成膜物质，解决了一般水性工业漆作为预涂卷材涂料面漆存在的诸多问题。
1、纳米聚合物乳液的粒子直径非常小，所以形成的漆膜非常致密，防护及装饰效果达到或超过目前大量使用的国外生产的油性预涂卷材涂料。
2、纳米聚合物乳液的表面张力非常低，所以具有极好的渗透性、润湿性、流平性和流变性。
3、本发明所制备的水性纳米预涂卷材涂料面面漆具有安全、无毒的特点，对环境没有污染，同时对施工人员的身体健康无害。
具体实施方式
本发明通过无数次试验，筛选出的四个具体实施例列于表1，但本发明不仅局限于以下实施例。在表1中乳液是粒径小于IOOnm的水性丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液。
表1 本发明组分组成实施例1-权利要求
1.一种水性纳米预涂卷材涂料面漆，其特征是主要原料的组分质量百分比为纳米聚合物乳液为40-70%，颜料为1_30%，惰性防锈颜料为5-20%，活性防锈颜料为0. 1-2%, 填料为5-20%，助剂为0. 2-8%，？!1调节剂为0. 1_0. 5%，其余为去离子水；其中水性纳米聚合物乳液是由疏水型聚合物与亲水型的丙烯酸酯类混合后在真空和100-200°C下去除有机溶剂，至混合物的固体含量大于或等于80%，然后与含有pH调节剂的去离子水剪切搅拌制成。
2.根据权利要求1所述的一种水性纳米预涂卷材涂料面漆，其特征是所述纳米聚合物乳液为水性环保型丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液。
3.根据权利要求1所述的一种水性纳米预涂卷材涂料面漆，其特征是所述颜料选自钛白粉、有机红、有机黄或酞菁蓝；所述惰性防锈颜料选自氧化铁红、氧化铁黑或氧化铁黄； 所述活性防锈颜料选自三聚磷酸铝、磷酸锌或硅酸铝；所述填料选自高岭土、重钙、硅灰石粉、滑石粉、云母粉和硫酸钡；所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、防霉剂和催干剂。
4.根据权利要求1所述的一种水性纳米预涂卷材涂料面漆的制备方法，其特征是它包括下列步骤(1)按照配方用量将水性纳米聚合物乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、PH 调节剂加到去离子水中，在400-800转/分的分散机转速下分散5-15分钟；(2)按照配方量加入颜料、填料，在800-1000转/分下分散5-20分钟。然后用砂磨机研磨至细度小于60μπι;(3)按配方加入催干剂，500-1000转/分下搅拌5-10分钟；(4)按配方加入增稠剂，800-1000转/分下搅拌5-10分钟至均勻分散后过滤、包装。
全文摘要
一种水性纳米预涂卷材涂料面漆及其制备方法，属于涂料生产技术领域。该涂料主要组分的质量百分比为纳米聚合物乳液为40-70％，颜料为1-30％，惰性防锈颜料为5-20％，活性防锈颜料为0.1-2％，填料为5-20％，助剂为0.2-8％，pH调节剂为0.1-0.5％，其余为去离子水。该涂料体系是由粒径小于100nm的水分散纳米聚合物乳液、去离子水、颜料、惰性防锈颜料、活性防锈颜料、填料、助剂等组成。水性纳米聚合物乳液是由亲水型的丙烯酸酯共聚物、疏水型聚氨酯和去离子水组成。这种新型的水性纳米预涂卷材涂料面漆具有涂膜致密、热力学和机械稳定性高、防腐及耐候性好等优点，能够满足预涂卷材对涂料及涂装过程的各项性能要求。
文档编号C09D7/12GK102504694SQ20111042761
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者刘承洋, 张万喜, 陈广义, 魏志勇 申请人:大连理工大学