本发明涉及涂料
技术领域：
，特别是涉及一种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆及其制备方法。
背景技术：
：在涂料中添加云母珠光颜料，它会产生华丽柔和的光泽，幻彩般的色彩，仿佛珍珠闪耀，吸引了人们的注意力。珠光颜料是透明云母片表面包覆高折射率的透明金属氧化物，暴露在自然环境，经太阳光折射和反射，会产生靓丽优雅的色相和光泽。传统的油性涂料，存在voc含量高、污染大、刺激性气味严重，漆中含有的苯系物质、甲醛等有害物质严重影响工人们的身心健康等缺点。而与传统溶剂型涂料相比，水型氨基烤漆光泽度稍低，耐性及漆膜的机械性能稍弱。另外，水性珠光漆与溶剂型涂料相比，其珠光粉定向排布较为困难。现有珠光颜料的制备工艺中，会出现以下的技术问题：珠光颜料团聚，堵塞枪头；珠光漆雾化效果差，喷出的漆雾不均匀，遮盖力差；漆膜容易出现锤纹或者条纹；漆膜出现白点或凹坑。所以，目前水性珠光烤漆仍有许多缺点和问题需要解决，如何提供一种综合性能较好的水性珠光烤漆，成为了本领域技术人员一直致力攻克的技术难题。技术实现要素：为了克服现有技术存在的问题，制备出较好珠光粉排列效果，具有较高硬度、较好的施工性、安全、符合环保要求、耐候性能优异、性价比高的水性珠光烤漆，本发明的目的之一在于提供一种单组分的水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆，本发明的目的之二在于提供这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法。为了实现上述的目的，本发明所采取的技术方案是：本发明提供了一种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆包括以下质量份的组分：48～57份羟基丙烯酸分散体、10～12份水性氨基树脂、0.1～0.3份ph调节剂、1～6份助溶剂、10～12份封闭型异氰酸酯固化剂、5～8份珠光粉、0.1～0.2份消泡剂、0.1～0.3份分散剂、0.1～0.3份润湿剂、5～22份水、3～5份珠光粉定向排列剂、0.1～0.6份增稠剂；其中，封闭型异氰酸酯固化剂含有脂肪链段、异氰脲酸酯环和芳香环基团。进一步优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆包括以下质量份的组分：48～57份羟基丙烯酸分散体、10～12份水性氨基树脂、0.1～0.3份ph调节剂、4.5～5.5份助溶剂、10～12份封闭型异氰酸酯固化剂、5～8份珠光粉、0.1～0.2份消泡剂、0.1～0.3份分散剂、0.1～0.3份润湿剂、7～12份水、3.5～4.5份珠光粉定向排列剂、0.4～0.6份增稠剂。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，羟基丙烯酸分散体为乳液型水性羟基丙烯酸树脂。本发明烘烤珠光漆配方中主要成膜物质是氨基烤漆用的水性羟基丙烯酸树脂，该树脂是一种乳液型的树脂，与氨基树脂交联之后具有极佳的硬度和柔韧性，光泽度高、丰满度和附着力好，耐水、耐油、耐碱，同时能与封闭型异氰酸酯发生交联。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，羟基丙烯酸分散体的羟值为50mgkoh/g～100mgkoh/g。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，羟基丙烯酸分散体选自bayhydrola145、antkote2043、wantipro0676中的至少一种。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，水性氨基树脂为甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂，或者称为甲基醚化高亚氨基三聚氰胺交联剂。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，水性氨基树脂的解封闭温度为120℃～170℃。这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，水性氨基树脂可选自美国allnex公司生产的cymel325、cymel303、cymel327，德国basf公司的低度甲基醚化三聚氰胺甲醛树脂basf072，英力士公司生产的低度甲基醚化三聚氰胺甲醛树脂resimene717。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，ph调节剂选自n,n-二甲基乙醇胺、三乙胺、异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种。为了在水性体系中获得最佳的稳定性，本发明使用ph调节剂将ph值保持在7～9之间。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，助溶剂为醇醚；进一步优选的，助溶剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的至少一种；再进一步优选的，助溶剂选自乙二醇单丁醚，二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的至少一种。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，封闭型异氰酸酯固化剂的制备方法如下：以六亚甲基二异氰酸酯三聚体(hdit)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、二苯甲烷二异氰酸酯(mdi)为原料，加入多元醇进行乳化扩链反应，再加入封闭剂封闭，得到封闭型异氰酸酯固化剂。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，封闭型异氰酸酯固化剂的解封闭温度为120℃～170℃。本发明的封闭型异氰酸酯固化剂由两种脂肪族异氰酸酯——六亚甲基二异氰酸酯三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯，和一种芳香族异氰酸酯——二苯甲烷二异氰酸酯，通过内乳化作用，与多元醇通过扩链反应，加入封闭剂制得。本发明采用两种固化剂复配，其中氨基固化剂与羟基丙烯酸在较高温度(120～170℃)下发生交联，形成的漆膜致密，硬度2h以上。与此同时，封闭型异氰酸酯固化剂也是在120～170℃下解封闭，解离出的异氰酸基团(-nco)也与羟基丙烯酸上的羟基发生交联反应，生成氨基甲酸酯键。因此，制备的漆膜具有较好的耐候性和机械性能。优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂的制备方法中，多元醇为聚乙二醇(peg-2000)和己二醇。进一步优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂的制备方法具体是：将六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯和溶剂混合搅拌，依次加入聚乙二醇、扩链剂、己二醇、封闭剂进行反应，得到封闭型异氰酸酯固化剂。优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂的制备方法中，溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂的制备方法中，扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸(dmpa)。优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂的制备方法中，封闭剂为二甲基乙醇胺(dmea)和3,5-二甲基吡唑(dmp)。进一步优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂具体的制备方法中，将六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯和溶剂混合搅拌的温度为40℃～60℃。进一步优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂具体的制备方法中，加入聚乙二醇、扩链剂、己二醇、封闭剂进行反应的温度均是为60℃～80℃。优选的，这种封闭型异氰酸酯固化剂是由以下质量份的组分制成：90～100份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，2～2.5份异佛尔酮二异氰酸酯，2～2.5份二苯甲烷二异氰酸酯，25～30份1-甲基-2-吡咯烷酮，8～10份聚乙二醇，4～5份2,2-二羟甲基丙酸，0.5～1份己二醇，2.5～3.5份二甲基乙醇胺，30～40份3,5-二甲基吡唑。在本发明一些优选的具体实施方式中，这种封闭型异氰酸酯固化剂的制备方法是：取90～100质量份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，2～2.5质量份异佛尔酮二异氰酸酯，2～2.5质量份二苯甲烷二异氰酸酯，25～30质量份1-甲基-2-吡咯烷酮，在40℃～60℃混合搅拌20min～60min；逐渐加入8～10质量份聚乙二醇，在65～75℃下保温40min～80min；维持65℃～75℃，加入4～5质量份2,2-二羟甲基丙酸搅拌20min～60min，加入0.5～1质量份己二醇保温1h～2h，加入2.5～3.5质量份二甲基乙醇胺搅拌5min～30min，加入30～40质量份3,5-二甲基吡唑搅拌2min～10min，得到封闭型异氰酸酯固化剂。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，珠光粉的粒径为400目～600目。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，珠光粉含有云母和二氧化钛；进一步优选的，珠光粉是由质量百分比为69％～73％的云母和余量的金红石型二氧化钛组成。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，消泡剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。所用的消泡剂与涂料具有明显的不相容性，消除大气泡及微小泡沫、减少鱼眼、缩孔。进一步优选的，消泡剂可选自迪高公司的tego-840，美国气体公司的surfynolmd20，byk公司的byk-011、byk-020、byk-019。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，分散剂选自聚羧酸钠盐分散剂、含有颜料亲和基团的共聚物中的至少一种；进一步优选的，分散剂选自doworotan731a、byk-192、additolvxw6208/60中的至少一种。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，润湿剂选自有机硅双生结构表面活性剂、非离子型有机表面活性剂、聚醚硅氧烷共聚物中的至少一种。使用这些种类的润湿剂可以增强珠光漆与基材的润湿性。进一步优选的，润湿剂选自tego-4100、tego-510、tego-245中的至少一种。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，珠光粉定向排列剂选自水性聚酰胺蜡浆、水性丙烯酸类流变助剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物蜡乳液中的至少一种。乙烯醋酸乙烯酯共聚物蜡乳液优选为非离子的改性乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡(eva)乳液。使用珠光粉定向排列剂可以减少珠光粉的贝纳德涡流，达到好的排布效果。进一步优选的，珠光粉定向排列剂可选自byk-8421，长兴协和高分子材料公司的wt-128、wt-305。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆中，增稠剂选自阴离子型聚合物水溶胀型水相增稠剂、非离子聚氨酯缔合型增稠剂中的至少一种；进一步优选的，增稠剂选自lambertips166、lambertips167、dowase-60中的至少一种。本发明还提供了上述这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法。一种上述水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法，包括以下步骤：1)将珠光粉、助溶剂、分散剂、润湿剂和水混合搅拌，得到珠光浆，熟化备用；2)将羟基丙烯酸分散体、水性氨基树脂、ph调节剂、封闭型异氰酸酯固化剂、消泡剂和珠光粉定向排列剂混合搅拌，再加入珠光浆混合搅拌，然后加入增稠剂调节粘度，得到水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法步骤1)中，混合搅拌的转速为400rpm(r/min)～600rpm，混合搅拌的时间为0.5h～2h。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法步骤1)中，熟化为静置熟化，熟化的时间为12h～24h。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法步骤2)具体是，将羟基丙烯酸分散体、水性氨基树脂、ph调节剂、封闭型异氰酸酯固化剂、消泡剂和珠光粉定向排列剂在600rpm～1000rpm转速下混合搅拌20min～40min，然后调节转速为400rpm～600rpm，滴加珠光浆继续搅拌20min～40min，再加入增稠剂调节粘度，搅拌均匀，得到水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆。优选的，这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法步骤2)中，调节粘度至25℃下斯托默粘度计为80ku～90ku。这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的制备方法使用涂料制备常用的高速分散机进行制备即可。本发明这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆可以采用喷涂方法进行施工，漆膜的厚度控制在5μm～50μm。本发明的有益效果是：本发明的水性珠光漆voc含量低，环保性能极佳，其漆膜交联密度高，漆膜饱满、光泽度高、硬度高、机械性能好、附着力优异。这种水性珠光漆，珠光粉定向排列效果好，珠光效果优异，适合机械设备上使用。同时由于为单组分，施工方便，性能稳定，应用前景广阔。与现有技术相比，本发明具有以下的优点：1、本发明采用的树脂全为水性树脂，所用的助剂也是环保型溶剂，voc含量低，安全环保。2、自制的水性封闭型聚氨酯固化剂，包含六亚甲基二异氰酸酯三聚体的异氰脲酸酯环，脂肪链段及二苯甲烷二异氰酸酯提供的芳香环，这三种基团的复合结构，为漆膜提供了良好的耐黄变性能及机械性能，适合户外使用。3、本发明采用预分散熟化的工艺，解决了珠光颜料不易分散的问题；采用特定的珠光粉定向剂，获得和溶剂型涂料效果相当的珠光粉排列效果，珠光粉定向排列好。通过特定目数的珠光粉配合预分散熟化工艺，还解决了漆膜中容易颗粒的问题，获得和溶剂型涂料效果相当的珠光粉排列效果。4、本发明的珠光漆烘烤温度可调节，120～170℃都可以成膜，烘烤15～20分钟即可。具体实施方式以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。以下实施例/对比例中用量的“份”如无特殊说明，均指“质量份”。实施例/对比例中所用的珠光粉是由70wt％的云母和30wt％的金红石型二氧化钛组成。实施例1～7珠光漆所用的原料组成如表1所示。表1实施例1～7的珠光漆组成实施例1本例水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的组成见表1，其制备方法如下：1)取100份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，2.5份异佛尔酮二异氰酸酯，2.5份二苯甲烷二异氰酸酯，30份1-甲基-2-吡咯烷酮，在50℃下混合均匀，搅拌30分钟。逐渐加入10份聚乙二醇70℃保温1小时。加入5份2,2-二羟甲基丙酸，维持70℃，搅拌30分钟。加入1份己二醇，70℃保温1.5小时。加入3.5份二甲基乙醇胺，搅拌10分钟。加入40份3,5-二甲基吡唑，将混合物在70℃下搅拌5分钟，得封闭型异氰酸酯固化剂，命名a-1，备用。2)在600rpm转速的搅拌条件下，按照质量配比，依次添加400目珠光粉8份、乙二醇单丁醚5份、自来水9.8份、分散剂byk-1920.1份、润湿剂tego-41000.1份，搅拌60分钟，制得分散均匀的珠光粉浆料静止熟化24小时，命名b-1，备用。3)在1000rpm转速的搅拌条件下，按照表1的质量配比，依次添加antkote204348份、cymel32512份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.3份、封闭型异氰酸酯固化剂a-112份、byk-0110.1份、byk-84214份。搅拌30分钟后，调节转速到600rpm，缓慢滴加完步骤2)制备的珠光粉浆料b-1，继续搅拌30分钟，添加0.5份增稠剂lambertips166调节至粘度到85ku(25℃下斯托默粘度计测定)，搅拌均匀即可得到本例的水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆。实施例2本例水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的组成见表1，其制备方法如下：1)取90份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，2.5份异佛尔酮二异氰酸酯，2.5份二苯甲烷二异氰酸酯，30份1-甲基-2-吡咯烷酮，在50℃下混合均匀，搅拌30分钟。逐渐加入8份聚乙二醇70℃保温1小时。加入4.5份2,2-二羟甲基丙酸，维持70℃，搅拌30分钟。加入0.5份己二醇，70℃保温1.5小时。加入3份二甲基乙醇胺，搅拌10分钟。加入35份3,5-二甲基吡唑，将混合物在70℃下搅拌5分钟，得封闭型异氰酸酯固化剂，命名a-2，备用。2)在600rpm转速的搅拌条件下，按照质量配比，依次添加600目珠光粉6份、二丙二醇甲醚5份、自来水12份、分散剂731a0.1份、润湿剂tego-5100.1份，搅拌60分钟，制得分散均匀的珠光粉浆料，静置熟化24小时，命名b-2，备用。3)在1000rpm转速的搅拌条件下，按照表1的质量配比，依次添加bayhydrola14557份、cymel32712份、n,n-二甲基乙醇胺0.3份、步骤(1)封闭型异氰酸酯固化剂a-210份、surfynolmd200.1份、wt-3054份。搅拌30分钟后，调节转速到600rpm，缓慢滴加完步骤2)制备的珠光粉浆料b-2，继续搅拌30分钟，添加0.5份增稠剂lambertips167调节至粘度到85ku(25℃下斯托默粘度计测定)，搅拌均匀即可得到本例的水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆。实施例3本例水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的组成见表1，其制备方法如下：1)取100份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，2份异佛尔酮二异氰酸酯，2份二苯甲烷二异氰酸酯，25份1-甲基-2-吡咯烷酮，在50℃下混合均匀，搅拌30分钟。逐渐加入9份聚乙二醇70℃保温1小时。加入5份2,2-二羟甲基丙酸，维持70℃，搅拌30分钟。加入1份己二醇，70℃保温1.5小时。加入3份二甲基乙醇胺，搅拌10分钟。加入40份3,5-二甲基吡唑，将混合物在70℃下搅拌5分钟，得封闭型异氰酸酯固化剂，命名a-3，备用。2)在600rpm转速的搅拌条件下，按照质量配比，依次添加400目珠光粉5份、二乙二醇单丁醚5份、自来水7.4份、分散剂6208/600.3份、润湿剂tego-2450.3份，搅拌60分钟，制得分散均匀的珠光粉浆料，静置熟化24小时，命名b-3，备用。3)在1000rpm转速的搅拌条件下，按照质量配比，依次添加bayhydrola14557份、basf07210份、三乙胺0.1份、封闭型异氰酸酯固化剂a-310份、byk-0200.1份、wt-3054份。搅拌30分钟后，调节转速到600rpm，缓慢滴加完步骤2)制备的珠光粉浆料b-3，继续搅拌30分钟，添加0.5份增稠剂dowase-60调节至粘度到85ku(25℃下斯托默粘度计测定)，搅拌均匀即可得到本例的水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆。实施例4本例水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的组成见表1，制备时按表1的组成添加原料，其余制备方法与实施例1相同。实施例5本例水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的组成见表1，制备时按表1的组成添加原料，其余制备方法与实施例2相同。实施例6本例水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的组成见表1，制备时按表1的组成添加原料，其余制备方法与实施例3相同。实施例7本例水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆的组成见表1，制备时按表1的组成添加原料，其余制备方法与实施例1相同。对比例1～7珠光漆所用的原料组成如表2所示。表2对比例1～7的珠光漆组成表2中的封闭型异氰酸酯固化剂a-1、a-2、a-3的制备方法与表1相同。对比例1～7的制备方法如下：在600rpm转速的搅拌条件下，按照表2的质量配比，依次添加羟基丙烯酸分散体、水性氨基树脂、ph调节剂、封闭型异氰酸酯固化剂、助溶剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、珠光粉、自来水、珠光粉定向排列剂。搅拌30分钟后，添加增稠剂调节至粘度到85ku(25℃下斯托默粘度计测定)，搅拌均匀即可分别得到对比例1～7的水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆。实施例1～7的珠光漆测试结果如表3所示。对比例1～7的珠光漆测试结果如表4所示。表3和表4中的指标检测方法或标准分别如下：铅笔硬度；gb/t6739；附着力：gb/t9286，画格测试1mm；耐冲击性：gb/t1732；柔韧性：gb/t1731；耐水性：gb/t5209；氙灯老化：gb/t1766；voc：gb24409；珠光粉排布、珠光效果、色泽、雾化效果：目测。表3实施例的珠光漆测试结果指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7铅笔硬度2h3h3h3h3h3h3h附着力1级1级1级1级1级1级1级耐冲击性(cm)50505050505050柔韧性1mm1mm1mm1mm1mm1mm1mm耐水性(小时)72727272727272氙灯老化(小时)600600700700600600700voc(g/l)80858065707581珠光粉排布整齐均匀整齐均匀整齐均匀整齐均匀整齐均匀整齐均匀整齐均匀珠光效果珠光柔和珠光柔和珠光柔和珠光柔和珠光柔和珠光柔和珠光柔和色泽光亮光亮光亮光亮光亮光亮光亮雾化效果雾化好雾化好雾化好雾化好雾化好雾化好雾化好表4对比例的珠光漆测试结果从表3和表4的测试结果可知，实施例1～7的珠光漆采用珠光粉预分散工艺，珠光粉定向排列好，珠光光泽柔和，色泽光亮。对比例1～7采用依次加入各个原料的工艺，珠光粉的分散效果较差，漆膜容易出现花纹，有发花现象，施工雾化效果较差，容易堵塞喷枪。实施例1～7和对比例1～3采用自制的封闭型异氰酸酯固化剂，漆膜的附着力都为1级，耐冲击性能都能达到50cm，柔韧性1mm，耐水72小时，氙灯老化都可以到600小时以上，具有优异的耐黄变性能。对比例4～6未加自制的封闭型异氰酸酯固化剂，附着力只有2级，柔韧性2mm，耐水48小时，氙灯老化只到400小时。对比例7添加的是bayhydurxp2706封闭型固化剂，与实施例1～7自制的固化剂相比，漆膜的机械性能不足，耐候性也略差。本发明这种水性丙烯酸聚氨酯氨基烘烤珠光漆可以采用喷涂方法进行施工，漆膜的厚度控制在5μm～50μm。这种珠光漆烘烤温度可调节，120～170℃都可以成膜，烘烤15～20分钟即可。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3