一种水性外层黑色涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种水性外层黑色涂料及其制备方法。


背景技术：

2.目前溶剂型氟碳涂料已经在太阳能光伏行业的得到广泛认可，用量逐年增加，但随着人们环保意识的不断提高和环保法规对挥发性有机化合物及有害空气污染物的限制日趋严格，溶剂型产品将被环保型产品替代。水性涂料的低voc满足要求，对背板涂料进行开发研究，是太阳能背板组件行业的发展方向和趋势。


技术实现要素：

3.本发明旨在解决上述缺陷，提供一种水性外层黑色涂料及其制备方法。
4.为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水性外层黑色涂料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：主体树脂40-60份；黑色颜料5-10份；填料10-20份；流平剂0.1-1份；分散剂0.3-1份；紫外助剂5-12份；消泡剂1-2份；流变助剂1-2份；水性氮丙啶固化剂5-15份。
5.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述主体树脂包括：水性氟树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚酯树脂、水性羟基丙烯酸树脂中的多种组合。
6.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述黑色颜料包括无机金属炭黑颜料或者有机炭黑颜料。
7.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述填料包括碳酸钙、硫酸钡、云母粉或者透明粉。
8.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述流平剂包括水性丙烯酸流平剂、水性有机硅流平剂及水性硅烷类流平剂中的一种或多种组合。
9.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述分散剂包括水性聚氨酯高分子分散剂、水性阴离子型分散剂和水性阳离子型分散剂中的一种或多种组合。
10.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述紫外助剂包括三唑类、三嗪类中的一种或多种组合。
11.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述消泡剂包括炔二醇类消泡剂、水性硅氧烷类消泡剂、水性聚醚类消泡剂、水性、水性有机硅类消泡剂中的一种或者多种组合。
12.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述的流变助剂为缔合型聚氨酯增稠剂、膨润土、聚酰胺蜡助剂中的一种或者多种组合。
13.水性外层黑色涂料的制备方法，该制备方法包括：第一步、制备分散浆：将水和分散剂混合并搅拌均匀，依次少量多次加入有机炭黑，有机炭黑加入过程中，搅拌机转速升高至800-1000转/min并保持10-20min使粉料分散均匀，倒入砂磨机分散细度至5um，加入流变助剂调整粘度；第二步、制备涂料成品：将主体树脂、流平剂、消泡剂、紫外助剂混合并高速分散，
将分散料加入第一步制备的分散浆中，再高速分散30-60min，调节ph至7，完成涂料成品；第三步、涂料施工成品：向涂料成品中加入水性氮丙啶固化剂，搅拌均匀并调粘，即为施工涂料。
14.本发明的有益效果是：这种水性外层黑色涂料及其制备方法解决了现有市场上油性树脂体系含有大量的voc，水性树脂有乳化剂或者阴离子的引入能溶于水中，在水性涂料挥发溶剂时，大量的水替代有害的挥发性有机物。达到环保要求，现有溶剂型涂料施工voc＞700g/l，水性涂料施工voc能达到200g/l。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.水性外层黑色涂料包括以下质量份数的原料：主体树脂40-60份；黑色颜料5-10份；填料10-20份；流平剂0.1-1份；分散剂0.3-1份；紫外助剂5-12份；消泡剂1-2份；流变助剂1-2份；水性氮丙啶固化剂5-15份。
17.主体树脂包括：水性氟树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚酯树脂、水性羟基丙烯酸树脂中的多种组合。主体树脂是涂料的主要成分，含有羧基（-cooh）基团，是涂层中的连续相，可以与水性氮丙啶固化剂的氮丙啶基团进行交联反应，形成网状结构，对涂层的理化性能起提升作用。
18.黑色颜料包括无机金属炭黑颜料或者有机炭黑颜料。无机金属炭黑颜料可以是铁黑粉等，有机炭黑颜料可以是石墨粉等。
19.填料包括碳酸钙、硫酸钡、云母粉或者透明粉。
20.流平剂包括水性丙烯酸流平剂、水性有机硅流平剂及水性硅烷类流平剂中的一种或多种组合。流平剂能促使涂料在干燥过程中形成一个光滑平整的涂层，改善涂料对基材的润湿，提升施工外观效果。
21.分散剂包括水性聚氨酯高分子分散剂、水性阴离子型分散剂和水性阳离子型分散剂中的一种或多种组合。分散剂的离子型活性基团一端能吸附在有机炭黑表面形成双电子云电核相斥形成稳定性；分散剂的高分子包覆住有机炭黑使之形成位阻效应提高稳定性；分散剂能使有机炭黑在涂料形成均匀的连续相，提升储存稳定性和施工便利性。
22.紫外助剂包括三唑类、三嗪类中的一种或多种组合。紫外助剂能够吸收紫外线，抑制树脂接受紫外后分解键能，牺牲自身结构单体提高耐老化性能。
23.消泡剂包括炔二醇类消泡剂、水性硅氧烷类消泡剂、水性聚醚类消泡剂、水性、水性有机硅类消泡剂中的一种或者多种组合。消泡剂能消除分散时外带入的气体，快速减少因为粘度过大产生的气泡不出现象，使体系均一性达到保障。
24.流变助剂为缔合型聚氨酯增稠剂、膨润土、聚酰胺蜡助剂中的一种或者多种组合。流变助剂也是增稠剂，主要的作用不仅可以使得涂料增稠，以防止在施工过程中出现流挂的现象，还可以赋予涂料良好的机械性能及稳定性。增稠剂主要是通过疏水主链与附近的水分子通过氢键进行缔合，从而增长了颗粒之间自由运动的空间，来增加黏度。或者通过羧
酸根离子的同性静电进行斥力，分子链由开始的螺旋状发展为棒状，加大水相之间的黏度，还通过在乳胶粒与颜料形成网状布局，来增大黏度。亦或者流变助剂的分子布局中是引入了亲水基团与疏水基团，当水溶液的浓度横跨某特定浓度时，便会形成胶束，胶束与聚合物粒子缔合成网状布局，从而使得体系黏度增长。
25.水性氮丙啶固化剂在室温下能与主体树脂中羧基反应，所以多官能度的水性氮丙啶固化剂是含羧基体系的良好交联剂，它能与水和许多有机溶剂混溶，并且在干态下也可反应。水性氮丙啶固化剂的用量通常为丙烯酸或聚氨酯固含量的1%-3%，可室温固化，也可加温烘烤固化。经过水性氮丙啶固化剂交联过的涂层能显著改善涂层的耐水性、耐化学品性、耐干湿摩擦性、表面的抗粘性、涂层的牢度以及改善在特殊底材上的附着力等。
26.水性外层黑色涂料包括：分散剂和有机炭黑在水中分散至指定细度范围，加入流变助剂使有机炭黑体系稳定；将主体树脂、流平剂、消泡剂紫外助剂混合分散；加入分散浆并高速分散，形成水性涂料成品；向涂料成品中加入氮丙啶固化剂；以及搅拌均匀用水调粘，得到所述水性外层黑色涂料。具体的，涂料的制备方法如下：第一步、制备分散浆：将水和分散剂混合并搅拌均匀，依次少量多次加入有机炭黑，有机炭黑加入过程中，搅拌机转速升高至800-1000转/min并保持10-20min使粉料分散均匀，倒入砂磨机分散细度至5um，加入流变助剂调整粘度；第二步、制备涂料成品：将主体树脂、流平剂、消泡剂、紫外助剂混合并高速分散，将分散料加入第一步制备的分散浆中，再高速分散30-60min，调节ph至7，完成涂料成品；第三步、涂料施工成品：向涂料成品中加入水性氮丙啶固化剂，搅拌均匀并调粘，即为施工涂料。
27.上述制作的涂料涂覆在基材上，结构上包括：基材、基材表面的水性黑色涂层。基材例如但不限于pet、pet单涂品，pet单涂品即为基材内侧已涂覆内层涂料的pet。涂层适于通过如前所述的涂料涂覆形成；所述主体树脂与氮丙啶固化剂受热交联固化，以形成网状结构；以及所述促进剂与基材、固化剂之间形成稳定的化学键。
28.实施例1：
实施例2：实施例3：
实施例4：实施例1-4形成的涂料在pet上三棍涂覆，保持漆膜23
±
3um，烘烤温度70℃*30min，自干7d后测试性能。
29.pet单涂品voc测试和性能对比测试：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。