一种水性罩光面漆及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性罩光面漆及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着社会的不断进步和生活水平的显著提高，人们对建筑物的涂料装饰也有了更高和更全面的要求，涂料不仅要发挥对建筑的防护功能，而且还要具有节能环保、安全美观的新要素。因此，健康、节能和美观逐渐成为建筑涂料的重要发展方向；多彩涂料能够满足以上要求，近年来备受关注。
3.多彩涂料中悬浮有2种或2种以上水性色粒子，通过一次喷涂既能形成多彩涂层，其饰面具有天然花岗石效果，既符合节能环保的要求，又给人以典雅壮观之感，是一种新型的环保型建筑涂料。例如cn109988474a公开了一种早期耐水性好的水包砂多彩涂料，所述多彩涂料通过如下方法获得：(1)将水和锂皂石分散至充分溶解，得到保护胶；(2)分别制备白色基础漆和水包砂多彩涂料连续相；(3)将水、防腐剂、膨润土和保护胶混合得到造粒液，在白色基础漆中加入石英砂和色浆，而后加入造粒液进行造粒，得到多彩颗粒；(4)将水包砂多彩涂料连续相和多彩颗粒混合均匀，得到多彩涂料。该多彩涂料具有良好的早期耐水性，但其以硅酸盐锂皂石作为保护胶体，凝胶强度较弱，产品稳定性欠佳，不利于推广应用。cn103952051a公开了一种内交联多彩涂料及其制备方法，该多彩涂料通过连续相b组分中加入a组分的色粒子组成；其中，a组分的色粒子通过凝胶切割造粒得到，凝胶的制备原料按照质量百分含量包括：水30～70％、保护胶体0.5～3.0％、增稠剂0.1～2.5％、润湿剂0.1～0.5％、分散剂0.2～1.0％、颜料2.0～10％、填料2.0～30％、消泡剂0.1～0.5％、ph调节剂0.01～0.2％、纯丙乳液20～60％和交联剂0.01～0.4％，所述保护胶体为改性瓜尔胶或改性羧甲基纤维素，所述交联剂为有机硼交联剂或有机锆交联剂。所述多彩涂料具有良好的稳定性和彩色粒子强度，但色粒子的制备工艺比较复杂，形成凝胶的控制难度大，原料成本高，限制了规模化的应用。
4.在建筑涂装中，通过多彩涂料制备的多彩涂层能够满足装饰性、观赏性的要求，但涂层本身的机械性能、耐候性和耐化学性还存在很大的不足，因此需要在多彩涂层上涂装罩光清漆作为保护层。cn105623444a公开了一种水性多彩涂料罩光漆，包括如下质量份数的组分：水16.1～23.4份，硅烷偶联剂0.1～0.2份，氟表面活性剂0.1～0.4份，防腐剂0.1～0.3份，水性氟碳乳液22～25份，硅丙乳液53～55份，成膜助剂1.0～1.5份，多功能助剂0.1～0.5份，流平增稠剂0.2～1.0份，耐水增强剂1.2～2.2份。该水性多彩涂料罩光漆为透明的清漆，耐水性良好，但其耐沾污性和附着力还具有很大的提升空间。
5.随着多彩涂料的市场需求不断扩大，人们发现，由于多彩涂料一般含有4～6个彩点，每个彩点都会影响整体颜色，因此调色难度大，对调色人员的技术要求高，调色效率偏低，多彩涂料的生产周期长、成本高，多彩涂层的涂装难度也比较大。而通常与多彩涂料搭配使用的罩光漆与普通的罩光清漆的性能基本相同，无法针对性解决多彩涂层可能面临的色彩问题。
6.因此，开发一种能够改善多彩涂层色差，同时具有优异的耐沾污性、耐候性和附着力的罩光涂料，是本领域的研究重点。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性罩光面漆及其制备方法和应用，所述水性罩光面漆通过丙烯酸乳液、成膜助剂、无机硅类亲水剂和着色剂的协同复配，能够形成硬度高、亲水性好的涂层，实现优异的耐沾污性能；同时，所述水性罩光面漆与多彩涂料搭配使用，能够弥补多彩涂料层的色相差异，显著提升多彩饰面的调色速度和生产效率。
8.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供一种水性罩光面漆，所述水性罩光面漆以重量份计包括如下组分：丙烯酸乳液50～60份、成膜助剂2～5份、无机硅类亲水剂6～10份和着色剂0.01～0.05份；所述无机硅类亲水剂选自硅溶胶、硅酸钾或硅酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
10.本发明提供的水性罩光面漆以丙烯酸乳液为成膜物质，通过搭配成膜助剂、特定种类的无机硅类亲水剂和着色剂，能够有效提升漆膜的硬度和亲水性，使形成的涂层具有优异的耐沾污性和机械强度，并具有良好的表观通透性、附着性能和耐候性；同时，所述水性罩光面漆具有调色功能，将其涂装于多彩涂料层的外侧(远离基底的一侧)，能够在不调整多彩涂料配方的情况下弥补多彩涂料层的色相差异，从而减小了多彩涂料的调色难度，大大简化了多彩饰面层的涂装工艺，提升多彩饰面层的生产效率。
11.本发明中，所述丙烯酸乳液为50～60份，例如51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份或59份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
12.所述成膜助剂为2～5份，例如可以为2.2份、2.5份、2.8份、3份、3.2份、3.5份、3.8份、4份、4.1份、4.3份、4.5份或4.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
13.所述无机硅类亲水剂为6～10份，例如可以为6.2份、6.5份、6.8份、7份、7.2份、7.5份、7.8份、8份、8.2份、8.5份、8.8份、9份、9.2份、9.5份或9.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
14.所述着色剂0.01～0.05份，例如可以为0.012份、0.015份、0.018份、0.02份、0.022份、0.025份、0.028份、0.03份、0.032份、0.035份、0.038份、0.04份、0.042份、0.045份或0.048份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
15.优选地，所述丙烯酸乳液包括纯丙乳液和/或硅丙乳液，进一步优选为硅丙乳液。
16.优选地，所述成膜助剂为醇酯类成膜助剂。
17.优选地，所述硅溶胶的粒径为5～50nm，例如可以为6nm、8nm、10nm、12nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm、28nm、30nm、32nm、35nm、38nm、40nm、42nm、45nm或48nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
18.优选地，所述硅溶胶的固含量为25～35％，例如可以为26％、27％、28％、29％、29.5％、30％、30.5％、31％、32％、33％或34％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
19.优选地，所述着色剂为无机色浆。
20.作为本发明的优选技术方案，所述着色剂为无机色浆，其具有良好的着色性，能够赋予水性罩光面漆更好的调色功能、通透性和耐候性。所述无机色浆没有特殊限定，现有技术中已知的无机色浆均可实现本发明的技术效果。
21.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括0.1～0.3份润湿剂，例如润湿剂可以为0.11份、0.13份、0.15份、0.17份、0.19份、0.2份、0.21份、0.23份、0.25份、0.27份或0.29份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
22.优选地，所述润湿剂为基材润湿剂。
23.优选地，所述基材润湿剂为有机硅类基材润湿剂。
24.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括0.01～0.3份防腐剂，例如防腐剂可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.11份、0.13份、0.15份、0.17份、0.19份、0.2份、0.21份、0.23份、0.25份、0.27份或0.29份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
25.优选地，所述防腐剂包括异噻唑啉酮类防腐剂和/或卡松类防腐剂。
26.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括0.01～0.2份消泡剂，例如消泡剂可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.11份、0.12份、0.13份、0.14份、0.15份、0.16份、0.17份、0.18份或0.19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
27.优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
28.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括0.5～3份防冻剂，例如防冻剂可以为0.6份、0.8份、1份、1.1份、1.3份、1.5份、1.7份、1.9份、2份、2.1份、2.3份、2.5份、2.7份或2.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
29.优选地，所述防冻剂包括乙二醇和/或丙二醇。
30.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括0.01～0.3份流平助剂，例如流平助剂可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.11份、0.13份、0.15份、0.17份、0.19份、0.2份、0.21份、0.23份、0.25份、0.27份或0.29份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
31.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括0.1～1份增稠剂，例如增稠剂可以为0.15份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或0.95份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
32.优选地，所述增稠剂包括碱溶涨增稠剂和/或聚氨酯类增稠剂。
33.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括0.01～0.2份ph调节剂，例如ph调节剂可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.11份、0.12份、0.13份、0.14份、0.15份、0.16份、
0.17份、0.18份或0.19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
34.优选地，所述ph调节剂为有机胺类化合物。
35.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计还包括10～40份溶剂，例如溶剂可以为12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、37份或39份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
36.优选地，所述溶剂为水。
37.优选地，所述水性罩光面漆以重量份计包括如下组分：硅丙乳液50～60份、、水10～40份、成膜助剂2～5份、无机硅类亲水剂6～10份、着色剂0.01～0.05份、基材润湿剂0.1～0.3份、防腐剂0.01～0.3份、消泡剂0.01～0.2份、防冻剂0.5～3份、流平助剂0.01～0.3份、增稠剂0.1～1份和ph调节剂0.01～0.2份；其中，所述无机硅类亲水剂选自硅溶胶、硅酸钾或硅酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
38.另一方面，本发明提供一种如第一方面所述的水性罩光面漆的制备方法，所述制备方法包括：将丙烯酸乳液、成膜助剂、无机硅类亲水剂和着色剂混合均匀，得到所述水性罩光面漆。
39.优选地，所述制备方法包括：将水、无机硅类亲水剂、润湿剂、消泡剂、ph调节剂和防腐剂混合，得到预混液；将所述预混液、丙烯酸乳液、成膜助剂、防冻剂和流平助剂混合均匀后，再加入增粘剂和着色剂，混合均匀，得到所述水性罩光面漆。
40.本发明中，所述制备方法中的混合在搅拌条件下进行，搅拌的转速可以根据实际情况进行调整；优选在分散缸中进行混合。
41.第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的水性罩光面漆在建筑涂料中的应用。
42.优选地，所述水性罩光面漆应用于多彩涂料层的外侧；其中，所述外侧是指多彩涂料层中远离基材的一侧。
43.第四方面，本发明提供一种调节多彩涂层色差的方法，所述方法包括：在多彩涂料层远离基底的一侧涂装如第一方面所述的水性罩光面漆，得到罩光涂层；通过所述罩光涂层调节多彩涂层的色差。
44.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
45.本发明提供的水性罩光面漆以丙烯酸乳液为成膜物质，通过搭配成膜助剂、特定的无机硅类亲水剂和着色剂，能够有效提升漆膜的硬度和表面亲水性，水接触角为30～60
°
，涂层的耐沾污性能＜10％，兼具优异的耐沾污性、良好的机械强度、通透性、附着性和耐候性，而且水性罩光面漆能够在高温下稳定储存1个月以上。同时，所述水性罩光面漆具有调色功能，将其涂装于多彩涂料层的外侧，能够在不调整多彩涂料配方的情况下弥补多彩涂料层的色相差异，从而减小了多彩涂料的调色难度，大大简化了多彩饰面层的涂装工艺，提升多彩饰面层的生产效率。
附图说明
46.图1为实施例1提供的水性罩光面漆的耐沾污性测试图；
47.图2为对比例5提供的水性罩光面漆的耐沾污性测试图；
48.图3为实施例1与对比例5的水性罩光面漆的色差调节对比图。
具体实施方式
49.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
50.本发明以下实施例及对比例所使用的材料均可通过市场途径购买获得，硅丙乳液为市售罩光用硅丙乳液；成膜助剂为醇酯十二；硅溶胶为市售硅溶胶，固含量为30％；着色剂为科莱恩的无机色浆；润湿剂为有机硅类基材润湿剂，陶氏ef106；防腐剂为陶氏cbj
‑
4；消泡剂为有机硅消泡剂，毕克化学byk 1786，流平助剂为陶氏rm2020；增稠剂为碱溶涨增稠剂，陶氏tt935，ph调节剂为安格斯amp
‑
95。
51.实施例1
52.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅溶胶9份，无机色浆0.01份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇(防冻剂)1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
53.所述水性罩光面漆的制备方法如下：
54.按照配方量将水加入分散缸中，在300rpm转速下加入硅溶胶、润湿剂、消泡剂、ph调节剂和防腐剂，搅拌均匀，得到预混液；然后向所述预混液中加入硅丙乳液、成膜助剂、丙二醇和流平助剂，搅拌15min至无油缩现象，再加入增粘剂和着色剂，混合均匀，得到所述水性罩光面漆。
55.实施例2
56.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液60份，成膜助剂5份，硅溶胶10份，无机色浆0.05份，润湿剂0.3份，防腐剂0.1份，消泡剂0.2份，丙二醇3份，流平助剂0.1份，增稠剂0.1份，ph调节剂0.2份，补充水至100份。
57.所述水性罩光面漆的制备方法如下：
58.按照配方量将水加入分散缸中，在200rpm转速下加入硅溶胶、润湿剂、消泡剂、ph调节剂和防腐剂，搅拌均匀，得到预混液；然后向所述预混液中加入硅丙乳液、成膜助剂、丙二醇和流平助剂，搅拌分散20min至无油缩现象，再加入增粘剂和着色剂，混合均匀，得到所述水性罩光面漆。
59.实施例3
60.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液50份，成膜助剂4份，硅溶胶6份，无机色浆0.03份，润湿剂0.1份，防腐剂0.2份，消泡剂0.05份，丙二醇0.5份，流平助剂0.3份，增稠剂1份，ph调节剂0.05份，补充水至100份。
61.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
62.实施例4
63.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅酸锂9份，无机色浆0.01份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
64.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
65.实施例5
66.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅溶胶9份，水性色浆(柯莱恩131cn)0.01份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
67.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
68.实施例6
69.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅溶胶6份，无机色浆0.01份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
70.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
71.实施例7
72.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅溶胶9份，无机色浆0.05份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
73.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
74.对比例1
75.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅溶胶4份，无机色浆0.01份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
76.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
77.对比例2
78.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅溶胶12份，无机色浆0.01份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
79.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
80.对比例3
81.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液55份，成膜助剂4份，硅溶胶9份，无机色浆0.1份，润湿剂0.2份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
82.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
83.对比例4
84.一种水性罩光面漆，其与实施例1的区别仅在于，将硅溶胶用等量的硅酸钠替换；其他组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
85.对比例5
86.一种水性罩光面漆，以重量份计包括如下组分：硅丙乳液50份，成膜助剂3份，润湿剂0.1份，防腐剂0.2份，消泡剂0.1份，丙二醇1.5份，流平助剂0.2份，增稠剂0.5份，ph调节剂0.1份，补充水至100份。
87.所述水性罩光面漆的制备方法与实施例1相同。
88.性能测试：
89.(1)亲水性：将待测的水性罩光面漆喷涂于基材表面，按照国标gb/t31815
‑
2015中
的方法测试其水接触角。
90.(2)耐沾污性：将待测的水性罩光面漆喷涂于基材表面，按照国标gb/t9780
‑
2013中外墙涂料层耐沾污性的方法配制灰标准样并测试耐沾污性；示例性地，实施例1的水性罩光面漆的耐沾污性测试图如图1所示，对比例5的水性罩光面漆的耐沾污性测试图如图2所示，比较图1和图2可知，对比例5中的普通水性罩光面漆有非常明显的灰色污染物，耐沾污性较差，实施例1中的水性罩光面漆的表面没有明显的灰色污染痕迹，耐沾污性低至5％。
91.(3)储存稳定性：将水性罩光面漆在50℃下储存30天，观察是否均一稳定，是否有分层、色浆上浮等现象；
92.(4)调节色差的性能：在涂装有多彩涂料的基材上涂装一层待测的水性罩光面漆，干燥后目视观察色差调节情况；
93.其中，图3为实施例1与对比例5的水性罩光面漆的色差调节对比图，从图3中可知，本发明提供的水性罩光面漆具有调色功能，能够在不调整多彩涂料配方的情况下弥补多彩涂料层的色相差异。
94.具体测试结果如表1所示：
95.表1
[0096][0097][0098]
根据表1的测试数据可知，与市售的普通水性罩光面漆(对比例5)相比，本发明实施例1～7提供的水性罩光面漆具有良好的储存稳定性，可以在50℃条件下稳定储存1个月
以上；所述水性罩光面漆形成的涂层具有良好的亲水性，水接触角为30～60
°
，耐沾污性低至3～9.8％，而且涂层表观通透，具有调色功能，可以有效调节多彩涂料层的色差。
[0099]
本发明所述水性罩光面漆以丙烯酸乳液为成膜物质，通过搭配特定含量及种类的无机硅类亲水剂、着色剂，赋予其良好的亲水性、耐沾污性以及储存稳定性；如果无机硅类亲水剂的用量过低(对比例1)，则涂层的亲水性低，耐沾污性不好；无机硅类亲水剂用量过高(对比例2)则会影响涂料的储存稳定性；着色剂用量过多(对比例3)容易发生色浆上浮的现象，导致水性罩光面漆的储存稳定性不好。此外，如果不使用特定种类的无机硅类亲水剂(对比例4)，则会使涂料的整体相容性和稳定性欠佳，无法达到使用要求。
[0100]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的水性罩光面漆及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。