本发明涉及水性涂料技术领域，特别涉及一种可高温烘烤水性涂料。
背景技术：
涂料是由高分子树脂、颜填料、助剂和溶剂等组成的混合物，并能涂覆在基材表面形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料。传统溶剂型涂料在其制造和使用过程中含有大量的有机挥发物，给环境带来了或多或少的污染和破坏，对人体造成伤害。涂料的发展在不断改善人类物质生产、生活需求的同时，也使环境迅速恶化。
水性涂料又称水基涂料、水分散涂料，是以水作溶剂或分散介质的一类涂料，在建筑涂料领域已普遍采用。与溶剂型涂料相比，水性涂料具有可在湿表面和潮湿环境中直接施工、降低voc排放、减小施工火灾危险性、可直接用水清洗等诸多优点。随着国家及全社会对于“低碳”理念的不断推进和深化发展，水性涂料相对于溶剂型涂料具有更大的优势和更为广阔的发展空间。
虽然水性涂料以水为溶剂，能够避免有机溶剂带来的危害，但是，水性涂料中的水具有较高的沸点，因此挥发过程十分缓慢，干燥速度强烈的依赖于环境的湿度。尤其是当水性涂料的涂覆厚度较厚(2mm以上)时，若采用高温(高于120℃)烘干的干燥方式，涂膜内外的干燥环境相差较大，导致在干燥时表层先干燥，表面形成一层致密的有机物膜，阻碍了内部水分的逸出，高温下内部未逸出水分迅速汽化，当内部水蒸气达到一定压力时，即将表面涂膜撑破，涂膜会出现开裂，鼓泡、附着力下降等问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可高温烘烤水性涂料。本发明提供的可高温烘烤水性涂料能够在厚涂时直接高温烘烤干燥，且无开裂，鼓泡、附着力下降等问题。
本发明提供了一种可高温烘烤水性涂料，包括以下质量含量的组分：
以质量含量计，所述快干乳液的固含量为35～60％。
优选的，所述可高温烘烤水性涂料包括以下质量含量的组分：
优选的，所述快干乳液包括氯丁乳液、丁腈乳液、丁苯乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液、叔醋乳液、聚醋酸乙烯酯乳液和氯偏乳液中的一种或多种。
优选的，所述快干乳液还包括非快干型的水性树脂。
优选的，所述普通填料包括滑石粉、碳酸钙、云母粉、钛白粉和硅微粉中的一种或多种。
优选的，所述导热填料包括氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、氧化铝、氧化锌、二氧化硅、碳粉和石墨粉中的一种或多种。
优选的，所述多孔填料包括沸石粉、分子筛和硅藻土中的一种或多种。
优选的，所述多孔填料的孔隙率为30～90％。
优选的，所述抗开裂纤维包括聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、碳纤维、纤维素纤维和玻璃纤维中的一种或多种。
优选的，所述可高温烘烤水性涂料的固含量为70％以上。
本发明提供了一种可高温烘烤水性涂料，包括以下质量含量的组分：快干乳液5～60％(以质量含量计，所述快干乳液的固含量为35～60％)，普通填料20～70％，多孔填料1～40％，导热填料1～40％，抗开裂纤维0.05～5％，分散剂0.05～10％，润湿剂0.05～10％，防沉剂0.05～10％，色浆0.05～20％和水0.1～25％。本发明提供的可高温烘烤水性涂料利用快干乳液的分子设计，使涂层中的水分快速逸出，达到快干的目的；通过添加导热填料来调节涂料的内外部温度差，控制水分气化及逸出速度；同时利用多孔填料的微孔发泡技术，使涂料内外形成一个相互贯穿的微孔网络体系，促使涂料内部的水蒸气顺利的导出，从根本上解决水性阻尼涂料在高温烘烤过程中涂膜开裂和鼓包等关键问题。实验结果表明，本发明提供的可高温烘烤水性涂料在2mm厚涂时，经140℃烘烤30min涂膜不开裂，不起泡，对基材的附着力良好。
具体实施方式
本发明提供了一种可高温烘烤水性涂料，包括以下质量含量的组分：快干乳液5～60％，普通填料20～70％，多孔填料1～40％，导热填料1～40％，抗开裂纤维0.05～5％，分散剂0.05～10％，润湿剂0.05～10％，防沉剂0.05～10％，色浆0.05～20％和水0.1～25％，以质量含量计，所述快干乳液的固含量为35～60％。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括快干乳液5～60％，优选为20～40％，更优选为25～35％。在本发明中，以质量含量计，所述快干乳液的固含量为35～60％，优选为40～55％，更优选为45～50％。
在本发明中，所述快干乳液优选包括氯丁乳液、丁腈乳液、丁苯乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液、叔醋乳液、聚醋酸乙烯酯乳液和氯偏乳液中的一种或多种，更优选为两种或三种。在本发明中，所述快干乳液中的快干成分具有特殊的分子设计，在分子链上引入阳离子功能性基团(如多元胺)，通过加入挥发性碱，如氨水，使阳离子性的多元胺去质子化，从而使乳液能稳定存在；在成膜的过程中，随着氨水的挥发，多元胺质子化，利用阳离子基团与阴离子表面活性剂分子链上的阴离子基团相互作用，破坏乳胶粒子的稳定性，利用涂层中的毛细管压力，使涂层中的水分快速逸出，达到快干的目的。
在本发明中，所述快干乳液优选还包括非快干型的水性树脂；所述非快干型的水性树脂优选包括水性醇酸树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸改性环氧树脂和水性丙烯酸改性聚氨酯树脂中的一种或多种。
在本发明中，当所述快干乳液包括多种组分时，所述快干乳液中各组分优选具有不同的玻璃化转变温度(tg)。在本发明中，所述快干乳液中各组分的玻璃化转变温度优选独立地为-20～80℃，更优选为0～60℃，最优选为20～40℃。在本发明中，所述具有不同玻璃化转变温度的组分使快干乳液具有更宽的温域和更高的阻尼性能。在本发明的实施例中，所述快干乳液优选为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂的混合物，或者具有不同玻璃化转变温度的三种水性丙烯酸树脂的混合物，或者水性丙烯酸树脂与水性环氧树脂的混合物，或者水性丙烯酸树脂与水性醇酸树脂的混合物。
在本发明中，当所述快干乳液包括多种组分时，本发明对所述快干乳液中各组分的比例没有特殊的要求，以任意比例配合即可。本发明对所述快干乳液的来源没有特殊的限定，采用市售产品或按照本领域技术人员熟知的制备方法制备即可。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括普通填料20～70％，优选为30～60％，更优选为40～50％。在本发明中，所述普通填料优选包括滑石粉、碳酸钙、云母粉、钛白粉和硅微粉中的一种或多种，更优选为两种。在本发明的实施例中，所述普通填料优选为滑石粉和云母粉的组合，或者碳酸钙和云母粉的组合，或者硅微粉与云母粉的组合。在本发明中，当所述普通填料包括多种组分时，本发明对所述各组分的比例没有特殊的限定，以任意比例配合即可。
在本发明中，所述普通填料的粒度优选为20～5000目，更优选为100～4000目，最优选为150～400目。本发明对所述普通填料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括多孔填料1～40％，优选为5～30％，更优选为10～20％。在本发明中，所述多孔填料优选包括沸石粉、分子筛和硅藻土中的一种或多种，更优选为两种。在本发明的实施例中，所述多孔填料优选包括沸石粉和分子筛。在本发明中，当所述多孔填料包括多种组分时，本发明对所述各组分的比例没有特殊的限定，以任意比例配合即可。
在本发明中，所述多孔填料的孔隙率优选为30～90％，更优选为45～85％，最优选为50～80％。在本发明中，所述多孔填料的粒度优选为20～5000目，更优选为100～4000目，最优选为150～400目。本发明对所述多孔填料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述多孔填料将微孔发泡技术应用于水性涂料中，使涂料内外形成一个相互贯穿的微孔网络体系，促使涂料内部的水蒸气顺利的导出，从根本上解决水性阻尼涂料在高温烘烤过程中涂膜开裂和鼓包等关键问题。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括导热填料1～40％，优选为5～30％，更优选为10～20％。在本发明中，所述导热填料优选包括氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、氧化铝、氧化锌、二氧化硅、碳粉和石墨粉中的一种或多种，更优选为两种。在本发明中，当所述导热填料包括多种组分时，本发明对所述各组分的比例没有特殊的限定，以任意比例配合即可。
在本发明中，所述导热填料的粒度优选为20～5000目，更优选为100～4000目，最优选为150～400目。在本发明中，所述导热填料具有良好的导热性，能够调节涂料内外部温度差，控制水分气化及逸出速度。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括抗开裂纤维0.05～5％，优选为0.1～3％，更优选为1～5％。在本发明中，所述抗开裂纤维优选包括聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、碳纤维、纤维素纤维和玻璃纤维中的一种或多种。在本发明中，所述抗开裂纤维的长度优选为0.1～8mm，更优选为0.5～5mm，最优选为1～3mm。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括分散剂0.05～10％，优选为0.1～8％，更优选为1～5％。按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括润湿剂0.05～10％，优选为0.1～8％，更优选为1～5％。按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括防沉剂0.05～10％，优选为0.1～8％，更优选为1～5％。在本发明中，所述分散剂、润湿剂和防沉剂作为助剂，能够提高快干乳液及填料在水中的分散均匀性，防止填料的沉降，有利于得到成分厚度均匀的涂膜。
本发明对所述分散剂、润湿剂和防沉剂的种类及来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售水性涂料用助剂即可。在本发明中，所述分散剂优选为byk180，byk184，byk1910，byk191，byk2010，byk2012，tego735w，tego740w，tego750w，tego752w和tego760w中的一种或多种。在本发明中，所述润湿剂优选为tego245、250、260、270、280、450、500、505、510、twin4000、surfynol104系列、surfynol420、surfynol440、surfynol465、surfynol485、surfynoltg、surfynoldf-75、surfynolmd-20、高效润湿剂-dynol604\607、dynol800\810、dynol960\980和dynol36中的一种或多种。在本发明中，所述防沉剂优选为byk420、bykrd、bykrds、bykmp-100、膨润土、聚酰胺蜡和气相二氧化硅中的一种或多种。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括色浆0.05～20％，优选为0.1～15％，更优选为1～10％。本发明对所述色浆的种类及来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售色浆即可。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料包括水0～25％，优选为0.5～20％，更优选为1～10％。
按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料优选还包括增稠剂0.05～3％，更优选为0.1～1.5％。按质量含量计，本发明提供的可高温烘烤水性涂料优选还包括消泡剂0.05～3％，更优选为0.1～2％，最优选为0.2～1.5％。本发明对所述增稠剂和消泡剂的种类和来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于涂料的市售产品即可。在本发明中，所述增稠剂和消泡剂作为助剂，能够有效消除涂料中的气泡，防止涂料喷涂时流挂。
在本发明中，所述可高温烘烤水性涂料的固含量优选为70％以上，更优选为75～95％，最优选为80～90％。在本发明中，所述固含量是指涂料中除水和有机溶剂外的其他物质。
本发明对所述可高温烘烤水性涂料的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备组合物的方法即可。在本发明中，所述可高温烘烤水性涂料的制备优选包括以下步骤：将快干乳液、普通填料、导热填料、多孔填料、抗开裂纤维、分散剂、润湿剂、防沉剂、色浆、和水混合，得到可高温烘烤水性涂料。
本发明优选将快干乳液与分散剂、润湿剂、防沉剂和色浆混合，得到混合物料；然后将所述混合物料与普通填料、导热填料和多孔填料混合，得到浆料；最后将所述浆料与水混合得到可高温烘烤水性涂料。
在本发明中，当所述快干乳液中还包括增稠剂和/或消泡剂时，所述增稠剂和/或消泡剂优选在加入填料后添加。
本发明对所述各物料混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备水性涂料的技术方案即可。在本发明中，所述各物料的混合优选在高速分散机或者双行星搅拌机中进行。
本发明优选在各物料的混合完成后，将所述混合后的产物进行研磨，得到可高温烘烤水性涂料。在本发明中，所述可高温烘烤水性涂料中固形物的粒径优选为100μm以下，更优选为50～80μm。本发明对所述研磨的操作没有特殊的限定，能够将物料研磨至所需粒径即可。
为了进一步说明本发明，下面结合对比例及实施例对本发明提供的可高温烘烤水性涂料进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
对比例1：
原料包括以下质量含量的组分：非快干乳液(固含量42％)40％，普通填料54.9％，聚丙烯纤维0.3g，分散剂2.5％，润湿剂0.3％，防沉剂1.0％，颜料0.5％，增稠剂0.25％，消泡剂0.25％，水0％。
其中，
非快干乳液：水性丙烯酸树脂20g，水性环氧树脂10g，水性聚氨酯树脂10g；
填料：粒径为325目的滑石粉44.9g，粒径为400目的云母粉10g；
0.3mm长的聚丙烯纤维：0.3g；
分散剂tego760w2.5g；
润湿剂tego2450.3g；
防沉剂byk4201.0g；
颜料炭黑0.5g；
水0g；
增稠剂pur-62聚氨酯增稠剂0.25g
消泡剂tego8100.25g
高速分散下将水性丙烯酸乳液、水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂混合均匀，依次加入分散剂、润湿剂、防沉剂和颜料，高速搅拌10分钟，加入填料高速分散30分钟，加入增稠剂搅拌30分钟，加入消泡剂，制得浆料，然后将浆料通过锥形磨研磨得到粒径低于100微米的涂料，固含量为75％。
对比例2：
原料包括以下质量含量的组分：快干乳液(固含量45％)35％，普通填料58.7％，分散剂3％，聚丙烯腈纤维0.3％，润湿剂1.0％，防沉剂0.8％，颜料0.5％，增稠剂0.35％，消泡剂0.35％，水0％；
其中，
快干乳液：tg为20℃的苯丙乳液15g，tg为50℃的纯丙乳液10g，tg为-10℃的醋丙乳液10g；
填料：粒径为325目的碳酸钙48.7g，粒径为100目的云母粉10g；
0.3mm长的聚丙烯腈纤维：0.3g；
分散剂tego750w3g；
润湿剂空气化学104dpm1.0g；
防沉剂气相二氧化硅0.8g；
颜料炭黑0.5g；
水0g；
增稠剂bykrd0.35g
消泡剂tego8250.35g
高速搅拌下将各水性丙烯酸树脂混合均匀，依次加入分散剂、润湿剂、防沉剂和颜料，高速搅拌10分钟，加入多孔填料及其它填料高速分散30分钟，加入增稠剂搅拌30分钟，加入消泡剂，然后通过锥形磨研磨得到粒径为低于100微米的涂料，固含量为77.7％。
对比例3:
原料包括以下质量含量的组分：非快干乳液(固含量50％)30％，普通填料43.5％，多孔填10％，导热填料10％，分散剂3％，玻璃纤维0.3％，润湿剂1.2％，防沉剂0.8％，颜料0.5％，增稠剂0.25％，消泡剂0.45％，水0％；
其中，
非快干乳液：水性丙烯酸树脂15g，水性环氧树脂15g；
普通填料：粒径为400目的硅灰石31g，粒径为200目的云母粉12.5g；
多孔填料：孔隙率为42％、粒径为300目的沸石粉5g，孔隙率为48％、粒径为300目的分子筛5g；
导热填料为：400目的三氧化二铝10g；
0.3mm长的玻璃纤维：0.3g；
分散剂byk1913.0g；
润湿剂tego2701.2g；
防沉剂膨润土0.8g；
颜料炭黑0.5g；
水0g；
增稠剂bykrds0.45g
消泡剂tego8100.25g
高速分散下将水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂(原料中没有这一组分)混合均匀，依次加入分散剂、润湿剂、防沉剂和颜料，高速搅拌10分钟，加入多孔填料及其它填料高速分散30分钟，加入增稠剂搅拌30分钟，然后加入消泡剂，然后通过锥形磨研磨得到粒径为低于100微米的涂料，固含量为81.9％。
实施例1:
原料包括以下质量含量的组分：快干乳液40％(固含量42％)，填料45％，多孔填料10％，，聚丙烯纤维0.3％，分散剂2.4％，润湿剂0.3％，防沉剂1.0％，颜料0.5％，增稠剂0.25％，消泡剂0.25％，水0％；
其中，
快干乳液：tg为20℃的丁苯乳液20g，水性环氧树脂10g，水性聚氨酯树脂10g；
普通填料：粒径为325目的滑石粉35g，粒径为400目的云母粉10g；
多孔填料：孔隙率为30％、粒径为200目的沸石粉5g，孔隙率为45％、粒径为200目的分子筛5g；
导热填料：碳化硅15g，
聚丙烯纤维0.3g，长度3mm；
分散剂tego760w2.5g；
润湿剂tego2450.3g；
防沉剂byk4201.0g；
颜料炭黑0.5g；
水0g；
增稠剂pur-62聚氨酯增稠剂0.45g
消泡剂tego8100.25g
高速分散下将丁苯乳液、水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂混合均匀，依次加入分散剂、润湿剂、防沉剂和颜料，高速搅拌10分钟，加入多孔填料及其它填料高速分散30分钟，加入增稠剂调整黏度，搅拌30分钟，加入消泡剂，制得浆料，然后将浆料通过锥形磨研磨得到粒径低于100微米的涂料，固含量为75％。
本实施例制备的涂料性能为：将该涂料刮涂或者高压喷涂至钢板上，厚度为2mm厚，然后将样板至于140℃烘烤30分钟，涂膜不开裂，不起泡，对基材附着力良好。
实施例2:
原料包括以下质量含量的组分：快干乳液35％(固含量45％)，普通填料28.7％，导热填料15％，多孔填料15％，聚丙烯腈纤维0.3％，分散剂3％，润湿剂1.0％，防沉剂0.8％，颜料0.5％，增稠剂0.35％，消泡剂0.35％，水0％；
其中，
快干乳液：tg为20℃的叔醋乳液15g，tg为50℃的聚醋酸乙烯酯乳液10g，tg为-10℃的氯偏乳液10g；
填料：粒径为325目的碳酸钙18.7g，粒径为100目的云母粉10g；
导热填料：粒径为400目的导热石墨15g；
聚丙烯腈纤维0.3g，长度3mm；
多孔填料：孔隙率为40％、粒径为400目的硅藻土15g；
分散剂tego750w3g；
润湿剂空气化学104dpm1.0g；
防沉剂气相二氧化硅0.8g；
颜料炭黑0.5g；
水0g；
增稠剂bykrd0.35g
消泡剂tego8250.35g
高速搅拌下将各乳液混合均匀，依次加入分散剂、润湿剂、防沉剂和颜料，高速搅拌10分钟，加入多孔填料及其它填料高速分散30分钟，加入增稠剂搅拌30分钟，加入消泡剂，然后通过锥形磨研磨得到粒径为低于100微米的涂料，固含量为77.9％。
本实施例制备的涂料性能为：将该涂料刮涂或者高压喷涂至钢板上，厚度为2mm厚，然后将样板至于140℃烘烤30分钟，涂膜不开裂，不起泡，对基材附着力良好。
实施例3:
原料包括以下质量含量的组分：快干乳液30％(固含量50％)，普通填料43.5％，多孔填料10％，导热填料10％，玻璃纤维0.3％，分散剂3％，润湿剂1.2％，防沉剂0.8％，颜料0.5％，增稠剂0.25％，消泡剂0.45％，水0％；
其中，
快干乳液：tg为20℃的氯丁乳液15g，水性环氧树脂15g；
普通填料：粒径为400目的硅灰石28.5g，粒径为200目的云母粉15g；
多孔填料：孔隙率为42％、粒径为300目的沸石粉5g，孔隙率为48％、粒径为300目的分子筛8.8g；
导热填料为：400目的三氧化二铝10g；
玻璃纤维0.3g，长度0.3mm；
分散剂byk1913.0g；
润湿剂tego2701.2g；
防沉剂膨润土0.8g；
颜料炭黑0.5g；
水0g；
增稠剂bykrds0.45g
消泡剂tego8100.25g
高速分散下将氯丁乳液和水性环氧树脂混合均匀，依次加入分散剂、润湿剂、防沉剂和颜料，高速搅拌10分钟，加入多孔填料及其它填料高速分散30分钟，加入增稠剂搅拌30分钟，然后加入消泡剂，然后通过锥形磨研磨得到粒径为低于100微米的涂料，固含量为81.9％。
本实施例制备的涂料性能为：将该涂料刮涂或者高压喷涂至钢板上，厚度为2mm厚，然后将样板至于140℃烘烤30分钟，涂膜不开裂，不起泡，对基材附着力良好。
实施例4:
原料包括以下质量含量的组分：快干乳液30％(固含量50％)，普通填料42.2％，多孔填料10％，导热填料10％，玻璃纤维0.3％，分散剂3％，润湿剂1.2％，防沉剂0.8％，颜料0.5％，水2％；
其中，
快干乳液：tg为20℃的氯丁乳液15g，水性环氧树脂15g；
普通填料：粒径为400目的硅灰石27.2g，粒径为200目的云母粉15g；
多孔填料：孔隙率为42％、粒径为300目的沸石粉5g，孔隙率为48％、粒径为300目的分子筛8.8g；
导热填料为：400目的三氧化二铝10g；
玻璃纤维0.3g，长度0.3mm；
分散剂byk1913.0g；
润湿剂tego2701.2g；
防沉剂膨润土0.8g；
颜料炭黑0.5g；
水2g；
高速分散下将氯丁乳液和水性环氧树脂混合均匀，依次加入分散剂、润湿剂、防沉剂和颜料，高速搅拌10分钟，加入多孔填料及其它填料高速分散30分钟，加入水搅拌30分钟，然后通过锥形磨研磨得到粒径为低于100微米的涂料，固含量为80.3％。
本实施例制备的涂料性能为：将该涂料刮涂或者高压喷涂至钢板上，厚度为2mm厚，然后将样板至于140℃烘烤30分钟，涂膜不开裂，不起泡，对基材附着力良好。
对比例1～3以及实施例1～4的性能测试结果如表1所示。
表1对比例1～3以及实施例1～4性能
注：附着力0级最好，5级最差。
由以上实施例可以看出，本发明提供的可高温烘烤水性涂料能够在厚涂时直接高温烘烤干燥，且无开裂，鼓泡、附着力下降等问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。