本发明属于水性涂料
技术领域：
，具体涉及一种金属用水性光油及其制备方法。
背景技术：
：易拉罐具有重量轻、体积小、不易破碎、便于携带的优点，所以备受人们青睐，被广泛应用于盛装啤酒、碳酸饮料、凉茶、牛奶等食品。目前，市面上的易拉罐罐外一般涂覆有油墨和光油，来实现对罐身的保护以及美化，这就要求处于最表层的光油在易拉罐的生产、存放、运输过程中要具有很好的化学稳定性和耐磨性。在部分的易拉罐食品生产过程中，需要对易拉罐内容物进行蒸煮杀菌，这就要求易拉罐罐外光油也需要具备耐蒸煮特性。但是现有的易拉罐罐外光油在耐蒸煮性和耐磨性方面存在不足，尤其在高温蒸煮(如121℃蒸煮)方面。因此，开发一种耐高温蒸煮和耐磨的金属用水性光油是十分有必要的。技术实现要素：针对现有易拉罐罐外光油的耐蒸煮性和耐磨性存在不足的问题，本发明提供了一种金属用水性光油及其制备方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一方面，本发明提供了一种金属用水性光油，包括如下质量组分：聚酯改性水性丙烯酸树脂40～60份、液体石油树脂5～20份、氨基树脂5～15份、封闭型异氰酸酯2～8份、有机酸催化剂0.1～0.5份、助溶剂5～15份和水10～20份。根据本发明提供的金属用水性光油，通过采用聚酯改性水性丙烯酸树脂，搭配液体石油树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯，调整优化各化合物之间的配比，使其达到合理的交联密度，使得涂料具有良好的耐水性能、耐高温蒸煮性能和硬度。所述有机酸催化剂有利于提高其固化效率。此外，封闭型异氰酸酯和液体石油树脂的协同使用，还提高了漆膜的机械加工性能和耐磨性能。可选的，所述聚酯改性水性丙烯酸树脂、液体石油树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯的质量比为45～55：8～15：5～10：3～5。可选的，所述聚酯改性水性丙烯酸树脂由聚合单体聚合得到，所述聚合单体包括不饱和聚酯、丙烯酸酯单体、含羟基丙烯酸酯单体和含羧基丙烯酸酯单体。可选的，所述不饱和聚酯含有环状结构，固含量为70％，玻璃化温度为-20℃～20℃，酸酯为15～35mgkoh/g，不饱和度为10～15；所述丙烯酸酯单体选自苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸丁酯中的至少两种；所述含羟基丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯；所述含羧基丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸。可选的，所述液体石油树脂为c9/c10不饱和芳香烃聚合物。可选的，所述液体石油树脂选自novarestd90、td90d、td100和td100d中的一种或多种。可选的，所述氨基树脂选自resimene717、resimene747、cymel303、cymel350和os303-98氨基树脂中的一种或多种。可选的，所述封闭型异氰酸酯选自takenatewb-3021、vestanatb1358/100、rhodocoatwt1000、bayhydrolbl5140和bayhydrold155中的一种或多种。可选的，所述有机酸催化剂选自powderlinkmtsi、ad3325dnndsa、nacure155dnndsa、ad3315dnnsa和ad3302wp-tsa中的一种或多种。可选的，所述助溶剂选自异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇单丁醚和二乙二醇单丁醚中一种或多种。可选的，所述金属用水性光油还包括0.1～0.5质量份的消泡剂。所述消泡剂选自byk-020、byk-024、tech-371w、tego-810和tegoairex901w中的一种或多种。可选的，所述金属用水性光油还包括0.1～0.5质量份的流平剂。所述流平剂选自byk-380n、byk-381、byk-378、efka-3035和efka-3772中的一种或多种。可选的，所述金属用水性光油还包括0.5～2质量份的聚氟蜡。所述聚氟蜡选自polyfluo120、polyfluo150、polyfluo190、polyfluo200和polyfluo400中的一种或多种。另一方面，本发明提供了一种金属用水性光油的制备方法，包括如下步骤：投料：搅拌状态下，将聚酯改性水性丙烯酸树脂、部分的助溶剂、液体石油树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸酯和有机酸催化剂依次加入至部分的水中，搅拌均匀；调粘度：取样测试粘度，加入剩余的水和剩余的助溶剂，调整粘度至90±10s；得到金属用水性光油。可选的，搅拌速度为600～800r/min。采用本制备方法制备得到的金属用水性光油具有优异的耐高温蒸煮性能和耐磨性能，能够充分满足易拉罐生产、应用过程中的需求，漆膜各项技术性能达到或超过了现有同类产品技术水平。具体实施方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明一实施例提供了一种金属用水性光油，包括如下质量组分：聚酯改性水性丙烯酸树脂40～60份、液体石油树脂5～20份、氨基树脂5～15份、封闭型异氰酸酯2～8份、有机酸催化剂0.1～0.5份、助溶剂5～15份和水10～20份。根据本发明提供的金属用水性光油，通过采用聚酯改性水性丙烯酸树脂，搭配液体石油树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯，调整优化各化合物之间的配比，使其达到合理的交联密度，使得涂料具有良好的耐水性能、耐高温蒸煮性能和硬度。所述有机酸催化剂有利于提高其固化效率。此外，封闭型异氰酸酯和液体石油树脂的协同使用，还提高了漆膜的机械加工性能和耐磨性能。在一些优选实施例中，所述聚酯改性水性丙烯酸树脂、液体石油树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯的质量比为45～55：8～15：5～10：3～5。发明人通过大量实验发现，所述聚酯改性水性丙烯酸树脂、液体石油树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯之间具有相互促进的作用，当所述聚酯改性水性丙烯酸树脂、液体石油树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯的用量处于上述范围的时候，得到的金属用水性光油具有更佳的耐蒸煮性能和耐磨性；当其中单种成分的用量超出或少于上述范围，都会导致其耐蒸煮性能和耐磨性一定程度的劣化。在一些实施例中，所述聚酯改性水性丙烯酸树脂由聚合单体聚合得到，所述聚合单体包括不饱和聚酯、丙烯酸酯单体、含羟基丙烯酸酯单体和含羧基丙烯酸酯单体。所述聚酯改性水性丙烯酸树脂可采用溶液聚合的方式得到。在一些实施例中，所述聚酯改性水性丙烯酸树脂采用含有苯环和环状结构的聚酯改性水性丙烯酸树脂，含有苯环和环状结构的聚酯改性水性丙烯酸树脂具有较好的稳定性，可从基料上提高漆膜的耐蒸煮性能。具体的，在所采用的聚合单体中，所述不饱和聚酯含有环状结构，固含量为70％，玻璃化温度为-20℃～20℃，酸酯为15～35mgkoh/g，不饱和度(用碘值表示，以不挥发份计)为10～15；所述丙烯酸酯单体选自苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸丁酯中的至少两种；所述含羟基丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯；所述含羧基丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸。本发明提供的液体石油树脂是石油裂解所副产的馏份，经前处理、聚合、蒸馏等工艺生产的一种热塑性树脂，具有酸值低、混溶性好、耐水、耐乙醇和耐化学品等特性。在一些实施例中，所述液体石油树脂为c9/c10不饱和芳香烃聚合物。在一些更优选的实施例中，所述液体石油树脂选自novarestd90、td90d、td100和td100d中的一种或多种。在一些实施例中，所述氨基树脂选自resimene717、resimene747、cymel303、cymel350和os303-98氨基树脂中的一种或多种。上述氨基树脂作为一种固化剂，能够与聚酯改性水性丙烯酸树脂交联固化。在一些实施例中，所述封闭型异氰酸酯选自takenatewb-3021、vestanatb1358/100、rhodocoatwt1000、bayhydrolbl5140和bayhydrold155中的一种或多种。上述封闭型异氰酸酯常温下可与含活性基团(羟基、羧基、氨基、环氧基等)树脂长期稳定共存，经过热处理可释放-nco基团并与树脂分子链上的羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联，可显著改善树脂漆膜的耐水性、耐化学品、耐磨、附着力、力学机械等性能。所述有机酸催化剂用于催化氨基树脂与聚酯改性水性丙烯酸树脂的反应。在一些实施例中，所述有机酸催化剂选自powderlinkmtsi、ad3325dnndsa、nacure155dnndsa、ad3315dnnsa和ad3302wp-tsa中的一种或多种。所述助溶剂用于促进所述金属用水性光油中各种成分的溶解。在一些实施例中，所述助溶剂选自异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇单丁醚和二乙二醇单丁醚中一种或多种。在一些实施例中，所述金属用水性光油还包括0.1～0.5质量份的消泡剂，所述消泡剂用于减少金属用水性光油在制备过程中产生的气泡。所述消泡剂选自byk-020、byk-024、tech-371w、tego-810和tegoairex901w中的一种或多种。在一些实施例中，所述金属用水性光油还包括0.1～0.5质量份的流平剂，所述流平剂用于降低所述金属用水性光油的表面张力，提高流平性能。所述流平剂选自byk-380n、byk-381、byk-378、efka-3035和efka-3772中的一种或多种。在一些实施例中，所述金属用水性光油还包括0.5～2质量份的聚氟蜡，在所述金属用水性光油中加入聚氟蜡，能够进一步保证漆膜的润滑性和耐磨耐刮特性。所述聚氟蜡选自polyfluo120、polyfluo150、polyfluo190、polyfluo200和polyfluo400中的一种或多种。本发明另一实施例提供了一种金属用水性光油的制备方法，包括如下步骤：投料：搅拌状态下，将聚酯改性水性丙烯酸树脂、部分的助溶剂、液体石油树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸酯和有机酸催化剂依次加入至部分的水中，搅拌均匀；调粘度：取样测试粘度，加入剩余的水和剩余的助溶剂，调整粘度至90±10s(t-4#杯，25℃)；得到金属用水性光油。上述制备方法中，搅拌速度为600～800r/min。具体的，在一些实施例中，进行投料时，搅拌状态下，将聚酯改性水性丙烯酸树脂、部分助溶剂、液体石油树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸酯，有机酸催化剂、消泡剂、流平剂和聚氟蜡依次加入到部分水中，搅拌均匀。进行调粘度时，搅拌均匀后，取样测试各项性能指标，达标后过滤包装。采用本制备方法制备得到的金属用水性光油具有优异的耐高温蒸煮性能和耐磨性能，能够充分满足易拉罐生产、应用过程中的需求，漆膜各项技术性能达到或超过了现有同类产品技术水平。以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。实施例1本实施例用于说明本发明公开的金属用水性光油及其制备方法。(1)聚酯改性水性丙烯酸树脂的合成：将不饱和聚酯(含六元环结构，固含量为70％，玻璃化温度为-15℃，酸值为15mgkoh/g，不饱和度(用碘值表示，以不挥发份计)为12.7)70g，400g乙二醇单丁醚和250g正丁醇投入到反应釜中，控制反应温度在120℃；将10g过氧化苯甲酸叔丁酯(引发剂)，100g甲基丙烯酸甲酯、80g苯乙烯、150g丙烯酸丁酯、300g丙烯酸羟乙酯，80g丙烯酸混合均匀后，滴加到反应釜中，控制滴加时间为5小时。单体和引发剂滴完后，保温时间3小时。随后自然降温，待降温到50℃以下后加入700g去离子水和70gn,n-二甲基乙醇胺，搅拌30分钟后，过滤，得聚酯改性水性丙烯酸树脂。(2)所述的液体石油树脂选用novarestd90d；所述的氨基树脂选用cymel303；所述的封闭型异氰酸酯选用bayhydrolbl5140；所述的有机酸催化剂选用nacure155；所述的消泡剂选用byk-024；所述的流平剂选用byk-378；所述的聚氟蜡选用polyfluo400；所述的助溶剂选用乙二醇单丁醚；所述的水选用去离子水。各组分的用量如下：18质量份去离子水、8质量份乙二醇单丁醚、50质量份hg317-70、10质量份novarestd90d、7质量份cymel303、3质量份bayhydrolbl5140、0.2质量份nacure155dnndsa、0.3质量份byk-024、0.5质量份byk-378、1质量份polyfluo400。将50质量份hg317-70、10质量份novarestd90d、5质量份乙二醇单丁醚、7质量份cymel303、3质量份bayhydrolbl5140、0.2质量份nacure155dnndsa、0.3质量份byk-024、0.5质量份byk-378、1质量份polyfluo400依次加入到15质量份去离子水当中，600rpm搅拌20min，取样测试混合液的粘度，随后加入3质量份去离子水和3质量份乙二醇单丁醚，搅拌10min，将粘度调整至85s(t-4#杯，25℃)，过滤，包装。实施例2和实施例3实施例2和实施例3用于说明本发明公开的金属用水性光油及其制备方法，包括实施例1中的大部分操作步骤，其不同之处在于：所述金属用水性光油的组成成分采用表1中实施例2和实施例3所示的组成和用量。对比例1～4对比例1～4用于对比说明本发明公开的金属用水性光油及其制备方法，包括实施例1中的大部分操作步骤，其不同之处在于：所述金属用水性光油的组成成分采用表1中对比例1～4所示的组成和用量。表1实施例1-3及对比例1-4金属用水性光油的组成实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3对比例4去离子水18161718181818乙二醇单丁醚81078888hg317-7050455250505050novarestd90d101280251010bayhydrolbl514034433010cymel3037687777nacure1550.20.20.20.20.20.20.2byk-0240.30.30.30.30.30.30.3byk-3780.50.50.50.50.50.50.5polyfluo4001111111注：表1中所有数值均为质量份性能测试对上述实施例1～3以及对比例1～4制备得到的金属用水性光油进行如下性能测试：(1)将实施例1～3以及对比例1～4制备得到的金属用水性光油分别均匀涂布在表面经过清洗处理的a4大小铝板上，厚度为3微米，在205℃烘箱中烘烤2min，然后取出试验样板，自然冷却即可。(2)检测金属用水性光油在铝材上的性能指标①耐溶剂性：用纱布包裹1kg的铁锤，蘸丁酮后擦拭一定厚度的试验样板，擦拭一个来回记为一次，直到露出底材为止所需要来回擦拭的次数。②耐高温蒸煮性：在压力蒸煮锅中加入水，把要待检测的试验样板放入其中，盖盖后通上电源开始加热升温，当温度达到121℃后开始记时，蒸煮60min后关掉电源、待压力消退后，打开蒸煮锅盖取出试验样板，看试验样板漆膜是否发白、脱落。③硬度：采用已知硬度的铅笔测定漆膜硬度，以漆膜不被犁伤的铅笔硬度。④附着力：按检测涂料的一般方法制备试验样板，用划格器垂直交叉在试验样板上划百格，过后用3m胶带粘。0级为最佳，完全不脱落；5级为最差，脱落面积大于65％。⑤耐磨性：采用taber试验法，旋转盘转速为60r/min、加压臂承载1kg负荷，用嵌有金刚砂磨料的硬质橡胶磨擦轮磨耗漆膜表面，记录漆膜磨破露出底材需要的圈数。(3)检测结果：见表2。表2实施例1-3及对比例1-4金属用水性光油所制成的漆膜板的性能指标耐溶剂性耐高温蒸煮性硬度附着力耐磨性实施例1>100不发白，无脱落3h0级200实施例2>100不发白，无脱落3h0级190实施例3>100不发白，无脱落3h0级185对比例150严重发白，无脱落3h0级105对比例270明显发白，脱落2h1级100对比例350明显发白，无脱落2h0级110对比例440明显发白，无脱落2h1级95由表2中实施例1～3的试验结果可知，本发明提供的金属用水性光油在铝材上能够很好地涂布，且具有良好的硬度和耐溶剂性能，同时具有优异的耐高温蒸煮性能和耐磨性能。对比实施例1和对比例1、对比例2可知，如果缺少液体石油树脂或是液体石油树脂的用量超出本发明的限定范围，都会导致耐高温蒸煮性能和耐磨性能的明显变差。对比实施例1和对比例3、对比例4可知，如果缺少封闭型异氰酸酯或是封闭型异氰酸酯的用量超出本发明的限定范围，都会导致耐高温蒸煮性能和耐磨性能的明显变差。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12