本发明涉及涂料领域，具体涉及一种水性化铣保护可剥涂料及其制备方法。
背景技术：
化学铣切加工(简称化铣)是依靠化学溶液(酸性溶液、碱性溶液)对金属工件表面溶解的一种加工技术，即利用化学溶解的方法加工工件。与机械加工方法相比较，化铣工艺简单、速度很快，特别是面积大的薄形材料，只能使用化学铣切才可进行加工。
化铣保护涂料主要是化学铣切过程中的一种临时性保护涂层，在加工过程中起到暂时的保护作用，化铣工序完成后再去除该保护层，主要应用于铝合金、钛合金的化学铣切加工，高硬度金属的加工，铝合金的阳极化、电镀以及工艺复杂的美术品镂蚀加工临时性保护，还可用于被涂物面的防化学腐蚀掩蔽保护，或用作仪器表面、机械设备上防止划破擦伤的临时保护领域。
耐水性和耐化学性一直是水性涂料难以攻克的问题，而化铣保护涂料在施工及使用过程中往往需要漆膜有很好的耐水性和耐化学性。现有的市售水性可剥涂料的耐水性和耐化学性差，且在水中长期浸泡后，附着力和抗张强度大幅度下降，附着性差，涂膜从基材表面脱离，失去对基材的保护。因此，制备一种低VOC排放，环境友好，耐水性和耐化学性好，长期浸泡后对附着力和抗张强度影响较小，剥离性好的水性化铣保护涂料成为化铣保护涂料未来发展的主要方向。
目前国内外使用的化学铣切保护涂料均为溶剂型涂料，主要有国外德国汉高的TURCO5580G，美国AC公司的AC-850和国内中昊北方涂料工业研究设计院有限公司的HX-150(HX-500)化学铣切保护涂料，这些现有化学铣切保护涂料往往都是利用甲苯、二甲苯、四氯乙烯等非环保型有机溶剂作为稀释剂，其成本高，气味大，对环境污染严重，长期使用对施工者的身体各器官造成严重损伤。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种水性化铣保护可剥涂料及其制备方法，该化铣保护涂料具有优异的耐水性和耐碱性，解决了水性可剥树脂耐水性差和在化铣液中附着性差的问题，实现化铣保护涂料水性化。
为达到上述目的，本发明的主要技术方案如下：
一种水性化铣保护可剥涂料，包括如下组分，按质量百分数计：
所述水性分散体由丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配而得，具体包括如下组分，按质量百分数计：
其中，所述丙烯酸酯改性SBS树脂包含如下组分，按质量百分数计：
所述浆料的配方为，按质量百分数计：
其中，所述的润湿分散剂为BYK-151、BYK-333、BYK-154、BYK-2012中的至少一种。
所述的流平剂为BYK-380N、BYK-420、BYK-425、BYK-381中的至少一种。
优选的，所述的消泡剂为BYK-028、BYK-024、BYK-011、BYK-094BYK-1711中的至少一种。
优选的，所述的增稠剂为RM-2020、BYK-425中的至少一种。
再，所述水性分散体中的乳化剂为乳化剂CO436，为市售工业产品。
优选的，所述丙烯酸酯改性SBS树脂中的混合溶剂为环己烷、丁酮、环己酮、甲苯中的至少一种。
优选的，所述丙烯酸酯改性SBS树脂中的引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。
本发明中所述水性聚氨酯可剥树脂、水性聚酯聚氨酯可剥树脂均为市售工业品。
进一步，本发明所述的丙烯酸酯改性SBS树脂的制备方法，按照上述配方备料，其主要包括如下步骤：将SBS树脂均匀的溶解到60～65％的混合溶剂中，加入到反应体系中，升温至80±5℃；在体系回流的情况下，向体系中滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、引发剂和剩余的混合溶剂的混合液，滴加时间控制在3h±10min；滴加完全后保温1h±10min，降温至30℃以下过滤出料，即得本发明的丙烯酸酯改性SBS树脂。
本发明所述的水性分散体的制备方法，按照上述配方备料，其主要包括如下步骤：将C5氢化石油树脂溶解于甲苯中，加入制备好的丙烯酸酯改性SBS树脂，升温至80±5℃，得到油性混合体系；将乳化剂分散到温度为90±5℃的去离子水中，得到乳化剂水分散体；在转速至少3000r/min的搅拌条件下，将乳化剂水分散体滴加到油性混合体系中，滴加时间控制在30±5min，滴加过程中乳化剂水分散体温度保持在90±5℃，滴加完后继续在转速至少3000r/min的条件下搅拌，过滤出料，即得本发明的水性分散体。
本发明所述浆料的制备方法，按照以上所述配方备料，其主要包括如下步骤：将颜填料(即白炭黑、钛白粉、滑石粉、高岭土和膨润土)和助剂(润湿分散剂和流平剂)分别加入到快手瓶中，再加入去离子水和玻璃珠，在快手分散研磨机中研磨分散即得到本发明的浆料。
本发明所述水性化铣保护涂料的制备方法，按照以上所述配方备料，其主要包括如下步骤：将水性聚氨酯可剥树脂、水性聚酯聚氨酯可剥树脂、水性分散体、浆料、去离子水和水性硅油加入到烧杯中，搅拌30±5min，加入消泡剂继续搅拌30±5min，在转速至少700r/min的搅拌条件下滴加增稠剂达到所需要的施工粘度，继续搅拌20±5min，过滤出料，即得水性化铣保护可剥涂料。
本发明针对化学铣切加工的要求，合成了一种耐水性和耐碱性好的亲水性丙烯酸酯改性SBS树脂，该丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配制备得到水性分散体。水性分散体和强耐碱性的水性可剥树脂复配制备了耐水性、耐碱性良好，且长期浸泡对涂层附着性、抗涨强度影响较小，适用于化学铣切临时保护的水性化铣保护可剥涂料。
本发明使用亲水性的丙烯酸酯改性SBS树脂，成功地在SBS树脂中接入亲水基团，使之成为油性体系和水性体系的桥梁，从而实现与C5氢化石油树脂复配制备水性分散体。所得水性分散体能够改善水性可剥树脂的耐水性和耐碱性，并改善水性可剥涂料在热水中长期浸泡后的抗张强度及与基材的附着性，最终将化铣保护涂料成功地水性化，且保证化铣工艺的进行。
本发明的有益效果：
1)本发明使用丙烯酸酯改性SBS树脂成功制备得到亲水性的丙烯酸酯改性SBS树脂，从而将油性体系和水性体系结合，使水性可剥树脂体系中耐水性和耐碱性得以改善，并成功地将化铣保护涂料中的SBS热塑性弹性体成功水性化，进而使用廉价易得的水代替有机溶剂，减少了因VOC排放对环境污染的弊端，成功制得了环境友好型的水性化铣保护可剥涂料。
2)本发明使用C5氢化石油树脂复配丙烯酸酯改性的SBS树脂制备水性分散体，提高了水性可剥树脂的抗张强度和附着力，使漆膜剥离时不易断裂，并且在化铣过程中，避免了由于在碱水中长期浸泡使漆膜附着力下降而导致铣切边的“跑边”现象的发生，在化铣加工过程中保证了铣切边的平直性。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的内容并不限于此。
本发明中实施例和比较例所用的原材料除均为工业级市售品(特殊品另有说明)。
本实施例示范了丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体和水性化铣保护可剥涂料的制备。
实施例1
(1)丙烯酸酯改性SBS树脂的制备：以1：1的比例配制100g环己烷和丁酮的混合溶剂，将6.0g SBS树脂加入到装有60.0g混合溶剂的三口烧瓶中搅拌(转速为700r/min)使之溶解，加热升温到75℃，体系开始回流。在烧杯中分别加入35.0g甲基丙烯酸甲酯、57.0g丙烯酸丁酯、1.4g甲基丙烯酸、0.60g引发剂过氧化苯甲酰和剩余40.0g混合溶剂，搅拌均匀后向装有SBS树脂的三口烧瓶中缓慢滴加，滴加时间为3h。滴加完全后保温1h，降温，过滤出料，即得到丙烯酸酯改性SBS树脂。
(2)丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体的制备：取72.0g C5氢化石油树脂溶解于90.0g甲苯中，搅拌均匀，加入制好的丙烯酸酯改性SBS树脂23.0g，加热搅拌使整个体系温度升高到80℃，得到油性混合体系。将25.0g乳化剂CO436分散到140.0g的90℃的去离子水中，得到热乳化剂分散体。在以转速为3200r/min高速搅拌的条件下将热的乳化剂分散体慢慢滴加到热的油性混合体系中(此过程保持体系温度80℃不变)，滴加时间为25min，滴加完后以3500r/min高速搅拌20分钟，降温至30℃，过滤出料，即得到丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体。
(3)浆料的制备：在快手瓶中依次加入5.0g白炭黑、5.0g钛白粉、20.0g滑石粉、28.0g高岭土、0.9g膨润土、40.0g去离子水，搅拌均匀后加入0.3g BYK-381、0.8g BYK-151搅拌均匀后加入56.0g玻璃珠，将快手瓶放到快手分散研磨机中分散2h，过滤即得到浆料。
(4)水性化铣保护可剥涂料的制备：分别取28.0g水性聚氨酯可剥树脂(道润化学技术有限公司)、6.0g水性聚酯聚氨酯可剥树脂(珠海吉利化工有限公司)、0.5g水性硅油、18.0g丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体加入到装有4.0g去离子水水的烧杯中，搅拌(转速为700r/min)均匀，加入41.0g浆料，继续搅拌20min，加入0.5g BYK-028搅拌(转速为700r/min)20min后，缓慢滴加(滴加速度10～15d/min)增稠剂RM-2020，当加入2.0g增稠剂RM-2020就能够很好的实施刮涂工艺，继续搅拌(转速为700r/min)10min，过滤出料，即得到水性化铣保护可剥涂料。
本实施例制备所得水性化铣保护可剥涂料的性能测试结果参见表1。
实施例2
(1)丙烯酸酯改性SBS树脂的制备：以环己烷和环己酮以3：4的比例配制10.0Kg混合溶剂，将0.6Kg SBS石油树脂加入到装有7.0Kg混合溶剂的反应釜中搅拌(转速800r/min)使之溶解，加热升温到75℃，体系开始回流。在烧杯中分别加入3.8Kg甲基丙烯酸甲酯、5.4Kg丙烯酸丁酯、0.15Kg甲基丙烯酸、0.05Kg偶氮二异丁腈和剩余3.0Kg混合溶剂，搅拌均匀后向装有SBS树脂溶液的反应釜中缓慢滴加，滴加时间为3.1h。滴加完全后保温1.1h，降温，过滤出料，即得到丙烯酸酯改性SBS树脂。
(2)丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体的制备：取8.5Kg C5氢化石油树脂溶解于9.0Kg甲苯中，搅拌均匀，加入制好的丙烯酸酯改性SBS树脂2.5Kg，加热搅拌(转速800r/min)使整个体系温度升高到80℃，得到油性混合体系。将4.0Kg乳化剂CO436分散到16.0Kg的90℃去离子水中，得到热乳化剂分散体。在以转速为3400r/min高速搅拌的条件下将热乳化剂分散体慢慢滴加到热的油性混合体系中(此过程保持体系温度不变)，滴加时间为30min，滴加完后以3500r/min高速搅拌20min，降温，过滤出料，即得到丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体。
(3)浆料的制备：在配料罐中依次加入0.6Kg白炭黑、0.6Kg钛白粉、1.8Kg滑石粉、2.8Kg高岭土、0.1Kg膨润土、4.0Kg去离子水，搅拌均匀后加入0.02Kg BYK-381、0.08Kg BYK-2012搅拌(转速800r/min)均匀后，用篮式砂磨磨机研磨分散2h，过滤即得到浆料。
(4)水性化铣保护可剥涂料的制备：分别取2.5Kg水性聚氨酯可剥树脂(北京佰源化工有限公司)、0.75Kg水性聚酯聚氨酯可剥树脂(北京佰源化工有限公司)、0.07Kg水性硅油、1.8Kg丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散加入到装有0.6Kg去离子水的配料罐中，搅拌均匀，加入4.0Kg浆料，继续搅拌30min，加入0.03Kg BYK-011搅拌30min后滴加增稠剂RM-2020，当加入0.25Kg增稠剂RM-2020能够很好的实施刮涂工艺，继续搅拌20min，过滤出料，即得到水性化铣保护可剥涂料。
本实施例制备所得水性化铣保护可剥涂料的性能测试结果参见表1。
实施例3
(1)丙烯酸酯改性SBS树脂的制备：以1：1的比例配制200g环己烷和甲苯的混合溶剂，将12.0g SBS石油树脂加入到装有140.0g混合溶剂的三口烧瓶中搅拌使之溶解，加热升温到75℃，体系开始回流。在烧杯中分别加入74.0g甲基丙烯酸甲酯、110.0g丙烯酸丁酯、2.8g甲基丙烯酸、1.2g过氧化苯甲酰和剩余60.0g混合溶剂，搅拌(转速700r/min)均匀后滴加到装有SBS树脂的三口烧瓶中，滴加时间为2.8h。滴加完全后保温1.2h，降温，过滤出料，即得到丙烯酸酯改性SBS树脂。
(2)丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体的制备：取150.0g C5氢化石油树脂溶解于176g甲苯中，搅拌均匀，加入制好的丙烯酸酯改性SBS树脂50.0g，加热搅拌使整个体系温度升高到85℃，得到油性混合体系。将66.0g乳化剂CO436分散到308.0g的90℃的去离子水中，得到热乳化剂分散体。在以转速为3200r/min高速搅拌的条件下将热的乳化剂分散体慢慢滴加到热的油性混合体系中(此过程保持体系温度不变)，滴加时间为25min，滴加完后以3500r/min高速搅拌20min，降温，过滤出料，即得到丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散体。
(3)浆料的制备：在快手瓶中依次加入5.0g白炭黑、7.0g钛白、20.0g滑石粉、26.0g高岭土、1.0g膨润土、40.0g去离子水，搅拌均匀后加入0.3g BYK-420、0.7g BYK-154搅拌均匀后加入60g玻璃珠，将快手瓶放到快手分散研磨机中分散2h，过滤即得到浆料。
(4)水性化铣保护可剥涂料的制备：分别取20.0g水性聚氨酯可剥树脂(广州昊禾化工产品有限公司)、8.0g水性聚酯聚氨酯可剥树脂(珠海吉利化工有限公司)、0.5g水性硅油，20.0g丙烯酸酯改性SBS树脂和C5氢化石油树脂复配的水性分散加入到装有4.0g去离子水的烧杯中，搅拌(转速700r/min)均匀，加入45.0g浆料，继续搅拌20min，加入0.5g BYK-1711搅拌20min后滴加2.0g增稠剂BYK-425，能够很好的实施刮涂工艺，继续搅拌10min，过滤出料，即得到水性化铣保护可剥涂料。
本实施例制备所得水性化铣保护可剥涂料的性能测试结果参见表1。
将实施例1-3的水性化铣保护可剥涂料产品涂于铝板上，在灯箱(35℃)干燥3天后，刻型进行化学铣切工艺(具体参照中华人民共和国航空行业标准HB 5453-2004)，测试结果参见表1。
由表1可知，在化铣过程中，本发明制备的水性化铣保护可剥涂料喷涂后的漆膜经长时间化学溶剂浸泡后，铣切边漆膜无跑边，无卷翘，铣切边平直性好，说明漆膜仍具有很好的附着力，保证了铣切边的平直性，浸蚀比也符合铣切工艺要求，且化铣后漆膜容易剥除。
表1