本发明属于涂料领域，尤其涉及一种水性丙烯酸氨基烤漆及其制备方法和应用工艺。
背景技术
烤漆是根据一定温度烘烤干燥成膜的涂料，目前市场上以溶剂型涂料为主，溶剂型涂料以有机溶剂作为稀释剂，使用中大量的有机溶剂挥发到空气中，不仅影响涂膜的性能，而且造成严重的空气污染，于是现有技术中出现了水性涂料，水性涂料以水作为溶剂，消除了溶剂型涂料中的毒性和刺激性，迅速应用到竹木地板、家具、玻璃、塑料、金属等领域，成为新型的环保材料。
目前，用于金属表面的水性烤漆具有很好的光泽度，被用于如交通车辆驾驶室的色漆和罩光，车辆零部件，车毂的罩光，机械零部件，水性自行车烤漆等。但是，普通的水性烤漆不具备阻燃效果，不能避免火灾带来的伤害，为了解决这一问题，现有技术中公开了一种发明，申请号为201510821147.1，名称为一种高效绝缘漆，包括以下重量组份的原料：40-45份聚氨酯树脂、15-20份水性烤漆树脂、14-18份有机硅交联剂、16-22份二氧化硅、12-16份氢氧化硅、10-14份氢氧化镁、6-8份氧化铁、5-8份硫酸钡、5-7份硅酸镁、3-4份润滑剂、4-6份抗氧剂、2-4份相容剂、2-4份有机硅消泡剂和1-2份有机硅流平剂。
尽管现有技术中加入了无机阻燃剂，通过组合使用二氧化硅、氢氧化硅、氢氧化镁、氧化铁、硫酸钡和硅酸镁的组合来阻燃绝缘，但是，由于无机阻燃剂的阻燃效能低下，需要很高的添加量，同时在树脂中不容易分散，亲和力不好，添加到烤漆中使得烤漆的力学性能降低。
技术实现要素：
本发明目的在于提供阻燃效果好，力学性能优异的一种水性丙烯酸氨基烤漆及其制备方法和应用工艺。
为了实现上述技术目的，本发明水性丙烯酸氨基烤漆及其制备方法和应用工艺采用的技术方案为：
一种水性丙烯酸氨基烤漆，包括以下重量份的各组分：
环氧改性丙烯酸树脂30～40份，氨基树脂5～10份，阻燃剂微胶囊2～6份，抗静电剂2～3份，纳米银抗菌剂2～5份，二乙二醇单丁醚3～5份，丙二醇乙醚3～6份，分散剂1.2～1.5份，附着力促进剂2～3份，流平剂0.2份，钛白20～40份，消泡剂0.4份，中和剂2～3份，蒸馏水15～25份；
所述的阻燃剂微胶囊由质量比为1：1～3的芯材和壁材组成，所述阻燃剂微胶囊的芯材包括以下重量份的各组分：有机磷氮协调阻燃剂2～6份，膨化石墨0.2～0.5份，光稳定剂0.1～0.5份；所述的阻燃剂微胶囊的壁材为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷中的一种或几种。本发明采用阻燃剂微胶囊与抗静电剂协同作用起到良好的阻燃功效，抗静电剂的加入直接用于降低漆膜的表面电阻，避免了聚合物蓄静电而产生危险，并且，将阻燃剂做成微胶囊的结构，阻燃剂透过壁材的空隙缓慢释放出来用以阻燃，起到长久阻燃的效果；该阻燃剂微胶囊的芯材采用有机磷氮协调阻燃剂为主要阻燃剂，有机磷氮协调阻燃剂在高温下能形成结构稳定的交联状固体物质或碳化层，碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的；同时，有机磷氮协调阻燃剂协同膨化石墨用以阻燃，膨胀石墨既是膨胀体系中的碳源，又是绝热层，能有效隔热，在火灾中具有热释放率低，质量损失小，产生的烟气少的特点，用膨化石墨作为协调阻燃剂，通过有机磷氮协调阻燃剂改性膨化石墨，大大提高阻燃效果。
优选的，所述环氧改性丙烯酸树脂包括以下重量份的各组分：环氧树脂5～10份，丙烯酸类羟基树脂2～3份，丙烯酸类羧基树脂3～5份，其他丙烯酸类树脂10～15份，溶剂9～12份，引发剂0.5～2份；所述溶剂为水性醇醚类溶剂，所述引发剂为过氧化苯甲酰。采用环氧树脂作为改性剂，在过氧苯甲酰的引发作用下聚合得到环氧改性丙烯酸树脂，力学性能优异，成本低廉。
优选的，所述的有机磷氮协调阻燃剂为季戊四醇磷酸酯尿素盐、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺盐、淀粉磷酸酯三聚氰胺盐中的一种。采用有机磷氮协调阻燃剂，在高温下能形成结构稳定的交联状固体物质或碳化层，碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程，阻燃效果好。
优选的，所述的抗静电剂为高分子永久型抗静电剂。采用高分子永久型抗静电剂，能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久抗静电性能。
优选的，所述中和剂为二甲乙醇胺。
优选的，所述流平剂为丙烯酸树脂，脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂的一种或几种。通过加入流平剂，有效降低表面张力，提高流平性和均匀性，使漆膜成膜均匀、自然。
优选的，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。通过加入受阻胺类高稳定剂，避免漆膜长时间吸收紫外线能量后引起自动氧化反应，从而导致聚合物的降解、漆膜性能降低。
优选的，所述的阻燃剂微胶囊的粒度小于10微米。由于阻燃剂微胶囊的粒度小于10微米，使得阻燃剂微胶囊更好的分散在体系中。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)阻燃剂微胶囊的制备：
1)将所述的有机磷氮协调阻燃剂2～6份，膨化石墨0.2～0.5份，光稳定剂0.1～0.5份加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的芯材溶液；
2)将壁材加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的壁材溶液；
3)将阻燃剂微胶囊的芯材溶液加入阻燃剂微胶囊的壁材溶液，高速搅拌均匀后经过气流式喷雾干燥器干燥，调节喷雾干燥器压力10～20mpa,控制进风温度130℃～160℃，出风温度70～80℃，冷却后制得阻燃剂微胶囊；
(2)环氧改性丙烯酸树脂的制备：将环氧树脂5～10份，丙烯酸类羟基树脂2～3份，丙烯酸类羧基树脂3～5份，其他丙烯酸类树脂10～15份，溶剂9～12份、引发剂0.5～2份加入反应釜中高速搅拌，搅拌时间30min，搅拌均匀制得环氧改性丙烯酸树脂；
(3)磨浆的制备：称取分散剂0.2～0.5份、二乙二醇单丁醚3～5份、丙二醇乙醚3～6份、蒸馏水15～25份加入反应釜中低速搅拌混匀，再加入环氧改性丙烯酸树脂15～20份中速搅拌分散均匀，然后加入钛白20～40份、消泡剂0.2份、中和剂1.5～2份高速搅拌均匀，搅拌时间0.5～1h，制成磨浆，磨浆经过磨砂机研磨分散，将细度研磨到20微米以下；
(4)配漆的制备：称取所述的环氧改性丙烯酸树脂15～20份、氨基树脂5～10份加入反应釜中低速10～15min，搅拌均匀；再加入附着力促进剂2～3份、流平剂0.2份、消泡剂0.2份、中和剂0.5～1份中速搅拌30～40min，搅拌均匀；然后继续加入阻燃剂微胶囊2～6份、抗静电剂2～3份、纳米银抗菌剂2～5份、分散剂1份高速搅拌1～1.5h，搅拌均匀；最后加入配制好的磨浆，高速搅拌均匀，搅拌时间30～40min，制得水性丙烯酸氨基烤漆。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的应用工艺，将水性丙稀酸氨基烤漆喷涂在金属表面，然后送入烘干炉中烘烤，烘烤温度100～185℃，烘烤时间15～20min后在金属表面形成烤漆漆膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过加入阻燃剂微胶囊分散在烤漆中，用以阻燃的芯材缓慢透过壁材释放出来，以便达到长期阻燃的功效；阻燃剂微胶囊通过有机磷氮协调阻燃剂为主要阻燃剂，在高温下能形成结构稳定的交联状固体物质或碳化层，起到隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，同时，协同膨化石墨用以阻燃，膨化石墨作为协调阻燃剂，大大提高阻燃效果；
2、本发明通过加入防静电剂用以降低漆膜的表面电阻，避免了聚合物蓄静电而产生危险，与阻燃剂微胶囊协同作用用以绝缘阻燃，防静电、阻燃效果好，提高烤漆使用中的安全性；
3、本发明通过环氧改性丙烯酸树脂、氨基树脂聚合反应制成水性丙烯酸氨基烤漆，其中环氧改性丙烯酸树脂由力学性能优异的环氧树脂改性光泽度高的水性丙烯酸树脂制得，使得制得的水性丙烯酸氨基烤漆光泽度高、力学性能优异，同时，通过加入附着力促进剂有效地改善漆膜对金属底材的附着力，从而提高漆膜的抗腐蚀性能，与纳米银抗菌剂协同作用用以防腐抗菌。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
一种水性丙烯酸氨基烤漆，包括以下重量份的各组分：环氧改性丙烯酸树脂30份，氨基树脂5份，阻燃剂微胶囊2份，抗静电剂2份，纳米银抗菌剂2份，二乙二醇单丁醚3份，丙二醇乙醚3份，分散剂1.2份，附着力促进剂2份，流平剂0.2份，钛白20份，消泡剂0.4份，中和剂2份，蒸馏水15份；阻燃剂微胶囊由质量比为1：1的芯材和壁材组成，阻燃剂微胶囊的芯材包括以下重量份的各组分：有机磷氮协调阻燃剂2份，膨化石墨0.2份，光稳定剂0.1份；阻燃剂微胶囊的壁材为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷中的一种或几种。环氧改性丙烯酸树脂包括以下重量份的各组分：环氧树脂5份，丙烯酸类羟基树脂2份，丙烯酸类羧基树脂3份，其他丙烯酸类树脂10份，溶剂9.5份，引发剂0.5份；溶剂为水性醇醚类溶剂，引发剂为过氧化苯甲酰。有机磷氮协调阻燃剂为季戊四醇磷酸酯尿素盐、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺盐、淀粉磷酸酯三聚氰胺盐中的一种。抗静电剂为高分子永久型抗静电剂。中和剂为二甲乙醇胺。流平剂为丙烯酸树脂，脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂的一种或几种。光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。阻燃剂微胶囊的粒度小于10微米。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)阻燃剂微胶囊的制备：
1)将有机磷氮协调阻燃剂2份，膨化石墨0.2份，光稳定剂0.1份加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的芯材溶液；
2)将壁材加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的壁材溶液；
3)将阻燃剂微胶囊的芯材溶液加入阻燃剂微胶囊的壁材溶液，高速搅拌均匀后经过气流式喷雾干燥器干燥，调节喷雾干燥器压力10mpa,控制进风温度130℃，出风温度70℃，冷却后制得阻燃剂微胶囊；
(2)环氧改性丙烯酸树脂的制备：将环氧树脂5份，丙烯酸类羟基树脂2份，丙烯酸类羧基树脂3份，其他丙烯酸类树脂10份，溶剂9.5份、引发剂0.5份加入反应釜中高速搅拌，搅拌时间30min，搅拌均匀制得环氧改性丙烯酸树脂；
(3)磨浆的制备：称取分散剂0.2份、二乙二醇单丁醚3份、丙二醇乙醚3份、蒸馏水15份加入反应釜中低速搅拌混匀，再加入环氧改性丙烯酸树脂15份中速搅拌分散均匀，然后加入钛白20份、消泡剂0.2份、中和剂1.5份高速搅拌均匀，搅拌时间0.5h，制成磨浆，磨浆经过磨砂机研磨分散，将细度研磨到20微米以下；
(4)配漆的制备：称取环氧改性丙烯酸树脂15份、氨基树脂5份加入反应釜中低速10min，搅拌均匀；再加入附着力促进剂2份、流平剂0.2份、消泡剂0.2份、中和剂0.5份中速搅拌30min，搅拌均匀；然后继续加入阻燃剂微胶囊2份、抗静电剂2份、纳米银抗菌剂2份、分散剂1份高速搅拌1h，搅拌均匀；最后加入配制好的磨浆，高速搅拌均匀，搅拌时间30min，制得水性丙烯酸氨基烤漆。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的应用工艺，将水性丙稀酸氨基烤漆喷涂在金属表面，然后送入烘干炉中烘烤，烘烤温度130℃，烘烤时间15min后在金属表面形成烤漆漆膜。
实施例2：
一种水性丙烯酸氨基烤漆，包括以下重量份的各组分：环氧改性丙烯酸树脂36份，氨基树脂8份，阻燃剂微胶囊4份，抗静电剂3份，纳米银抗菌剂4份，二乙二醇单丁醚4份，丙二醇乙醚4份，分散剂1.5份，附着力促进剂3份，流平剂0.2份，钛白30份，消泡剂0.4份，中和剂3份，蒸馏水20份；阻燃剂微胶囊由质量比为1：2的芯材和壁材组成，阻燃剂微胶囊的芯材包括以下重量份的各组分：有机磷氮协调阻燃剂4份，膨化石墨0.3份，光稳定剂0.3份；所述的阻燃剂微胶囊的壁材为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷中的一种或几种。环氧改性丙烯酸树脂包括以下重量份的各组分：环氧树脂7份，丙烯酸类羟基树脂3份，丙烯酸类羧基树脂4份，其他丙烯酸类树脂11份，溶剂10份，引发剂1份；溶剂为水性醇醚类溶剂，引发剂为过氧化苯甲酰。有机磷氮协调阻燃剂为季戊四醇磷酸酯尿素盐、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺盐、淀粉磷酸酯三聚氰胺盐中的一种。抗静电剂为高分子永久型抗静电剂。中和剂为二甲乙醇胺。流平剂为丙烯酸树脂，脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂的一种或几种。光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。阻燃剂微胶囊的粒度小于10微米。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)阻燃剂微胶囊的制备：
1)将有机磷氮协调阻燃剂4份，膨化石墨0.3份，光稳定剂0.3份加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的芯材溶液；
2)将壁材加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的壁材溶液；
3)将阻燃剂微胶囊的芯材溶液加入阻燃剂微胶囊的壁材溶液，高速搅拌均匀后经过气流式喷雾干燥器干燥，调节喷雾干燥器压力10～20mpa,控制进风温度130℃～160℃，出风温度70～80℃，冷却后制得阻燃剂微胶囊；
(2)环氧改性丙烯酸树脂的制备：将环氧树脂7份，丙烯酸类羟基树脂3份，丙烯酸类羧基树脂4份，其他丙烯酸类树脂11份，溶剂10份，引发剂1份加入反应釜中高速搅拌，搅拌时间30min，搅拌均匀制得环氧改性丙烯酸树脂；
(3)磨浆的制备：称取分散剂0.5份、二乙二醇单丁醚4份、丙二醇乙醚4份、蒸馏水20份加入反应釜中低速搅拌混匀，再加入环氧改性丙烯酸树脂18份中速搅拌分散均匀，然后加入钛白30份、消泡剂0.2份、中和剂2份高速搅拌均匀，搅拌时间1h，制成磨浆，磨浆经过磨砂机研磨分散，将细度研磨到20微米以下；
(4)配漆的制备：称取环氧改性丙烯酸树脂18份、氨基树脂8份加入反应釜中低速15min，搅拌均匀；再加入附着力促进剂3份、流平剂0.2份、消泡剂0.2份、中和剂1份中速搅拌40min，搅拌均匀；然后继续加入阻燃剂微胶囊4份、抗静电剂3份、纳米银抗菌剂4份、分散剂1份高速搅拌1.5h，搅拌均匀；最后加入配制好的磨浆，高速搅拌均匀，搅拌时间40min，制得水性丙烯酸氨基烤漆。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的应用工艺，将水性丙稀酸氨基烤漆喷涂在金属表面，然后送入烘干炉中烘烤，烘烤温度160℃，烘烤时间20min后在金属表面形成烤漆漆膜。
实施例3：
一种水性丙烯酸氨基烤漆，包括以下重量份的各组分：环氧改性丙烯酸树脂40份，氨基树脂10份，阻燃剂微胶囊6份，抗静电剂33份，纳米银抗菌剂5份，二乙二醇单丁醚5份，丙二醇乙醚6份，分散剂1.5份，附着力促进剂3份，流平剂0.2份，钛白40份，消泡剂0.4份，中和剂3份，蒸馏水25份；阻燃剂微胶囊由质量比为1：3的芯材和壁材组成，阻燃剂微胶囊的芯材包括以下重量份的各组分：有机磷氮协调阻燃6份，膨化石墨0.5份，光稳定剂0.5份；阻燃剂微胶囊的壁材为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷中的一种或几种。环氧改性丙烯酸树脂包括以下重量份的各组分：环氧树脂5份，丙烯酸类羟基树脂3份，丙烯酸类羧基树脂5份，其他丙烯酸类树脂13份，溶剂12份，引发剂2份；溶剂为水性醇醚类溶剂，引发剂为过氧化苯甲酰。有机磷氮协调阻燃剂为季戊四醇磷酸酯尿素盐、新戊二醇磷酸酯三聚氰胺盐、淀粉磷酸酯三聚氰胺盐中的一种。抗静电剂为高分子永久型抗静电剂。中和剂为二甲乙醇胺。流平剂为丙烯酸树脂，脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂的一种或几种。光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。阻燃剂微胶囊的粒度小于10微米。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)阻燃剂微胶囊的制备：
1)将有机磷氮协调阻燃剂6份，膨化石墨0.5份，光稳定剂0.5份加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的芯材溶液；
2)将壁材加入重量份10份的蒸馏水中搅拌均匀，制得阻燃剂微胶囊的壁材溶液；
3)将阻燃剂微胶囊的芯材溶液加入阻燃剂微胶囊的壁材溶液，高速搅拌均匀后经过气流式喷雾干燥器干燥，调节喷雾干燥器压力10～20mpa,控制进风温度130℃～160℃，出风温度70～80℃，冷却后制得阻燃剂微胶囊；
(2)环氧改性丙烯酸树脂的制备：将环氧树脂5份，丙烯酸类羟基树脂3份，丙烯酸类羧基树脂5份，其他丙烯酸类树脂13份，溶剂12份，引发剂2份加入反应釜中高速搅拌，搅拌时间30min，搅拌均匀制得环氧改性丙烯酸树脂；
(3)磨浆的制备：称取分散剂0.5份、二乙二醇单丁醚5份、丙二醇乙醚6份、蒸馏水25份加入反应釜中低速搅拌混匀，再加入环氧改性丙烯酸树脂20份中速搅拌分散均匀，然后加入钛白40份、消泡剂0.2份、中和剂2份高速搅拌均匀，搅拌时间1h，制成磨浆，磨浆经过磨砂机研磨分散，将细度研磨到20微米以下；
(4)配漆的制备：称取环氧改性丙烯酸树脂20份、氨基树脂10份加入反应釜中低速15min，搅拌均匀；再加入附着力促进剂3份、流平剂0.2份、消泡剂0.2份、中和剂1份中速搅拌40min，搅拌均匀；然后继续加入阻燃剂微胶囊6份、抗静电剂3份、纳米银抗菌剂5份、分散剂1份高速搅拌1.5h，搅拌均匀；最后加入配制好的磨浆，高速搅拌均匀，搅拌时间40min，制得水性丙烯酸氨基烤漆。
一种水性丙烯酸氨基烤漆的应用工艺，将水性丙稀酸氨基烤漆喷涂在金属表面，然后送入烘干炉中烘烤，烘烤温度185℃，烘烤时间20min后在金属表面形成烤漆漆膜。