一种水性素色底色漆及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于有机高分子涂料领域，具体涉及一种水性素色底色漆及其制备方法和应用。


背景技术：

2.底色漆，是一种用于中涂层和罩光清漆之间的涂料，其主要起着色、遮盖和装饰作用。传统的汽车1k涂层由溶剂型1k底色漆+罩光清漆组成。其中，罩光清漆、底色漆由于其固含量低，voc（挥发性有机化合物）排放量占涂料总量的60%以上。这不但浪费了资源，更会污染环境，同时也存在火灾隐患。水性底色漆+罩光清漆的涂装体系，具有voc含量低、干燥快、硬度高、抗冲击、附着力较强、外观效果好、防腐性能优异、绿色环保、施工安全方便等优点。因此具有voc含量极低且节省能源优点的水性涂料，已成为现代涂料工业发展的主流方向。2010年6月1日实施的gb24409—2009《汽车涂料中有害物质限量》，加速了汽车涂料水性化的发展进程。然而现有技术中，水性底色漆对施工环境要求较高，当温度太高、太低或湿度较大时，均会影响其正常使用。因此，现有的水性底色漆须在恒温恒湿的条件下进行施工。
3.中国专利cn 109476816 b涉及一种水性底色漆材料，其包含：至少一种水性聚氨酯-聚脲分散体(pd)，其包含该分散体中所含的平均尺寸为40-2000nm且凝胶率为至少50％的聚氨酯-聚脲颗粒，和至少一种水性分散体(wd)，其包含通过烯属不饱和单体的三种不同的混合物(a)、(b)和(c)相继自由基乳液聚合制备的聚合物。
4.中国专利申请cn 106543824 a公开了一种水性金属闪光底色漆的制备方法，按照质量份数将丁二醇丁醚1~4份、有机硅流平剂0.5~0.8份、去离子水20~25份缓慢加入20~25份水性铝粉浆中，低速搅拌30min，然后静置24h，使其充分混合均匀，制得水性铝浆分；将消泡剂0.1~0.6份加入50~60份丙烯酸乳液中，混合30min加入中和剂1~3份，制得树脂液；将水性铝粉浆在低速搅拌下加入到树脂液中，分散5~10min，过滤。
5.然而上述专利文献所述的制备方法均未解决底色漆施工条件苛刻的问题，因此，急需研制一种可在高温、低温或湿度较大的天气下进行施工，而其漆膜接驳口过渡平顺，表面平滑，层间附着力优良的底色漆。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水性素色底色漆及其制备方法和应用。本发明提供的水性素色底色漆，可在高温、低温或湿度较大的天气下进行施工，而且漆膜接驳口过渡平顺，表面平滑，层间附着力优良。
7.本发明的技术方案是：一种水性素色底色漆，包括a组分和b组分；所述a组分包括如下组分及其重量份数：5-20份水性丙烯酸分散体，5-25份水性聚碳聚氨酯分散体，1-5份bcs，1-5份dpnb，0.1-1份润湿剂，0.1-1份流平剂，10-30份水性色浆，25-40份去离子水，0.2-1份消泡剂，0.5-2份流变剂；
所述的bcs为乙二醇丁醚，dpnb为二丙二醇丁醚；所述b组分包括如下组分及其重量份数：90-95份去离子水，10-14份bcs；a组分和b组分的重量比为100:15-20。
8.进一步地，所述a组分包括如下组分及其重量份数：水15份性丙烯酸分散体，20份水性聚碳聚氨酯分散体，3份bcs，2份dpnb，0.8份润湿剂，0.2份流平剂，20份水性色浆，37.3份去离子水，0.2份消泡剂，1.5份流变剂；所述b组分包括如下组分及其重量份数：90份去离子水，10份bcs。
9.其中，水性丙烯酸分散体优选为欧宝迪3630或湛新6768；水性聚碳聚氨酯分散体优选为宁柏迪pu98d或科思创2648/1。
10.进一步地，所述的水性素色底色漆中的润湿剂为聚醚有机硅共聚物；所述的聚醚有机硅共聚物为byk-347或tego-4100；更优选地为tego-4100。
11.进一步地，所述流平剂为有机改性聚硅氧烷溶液；所述的有机改性聚硅氧烷溶液为byk-333或byk-3410；更优选地为byk-3410。
12.进一步地，所述水性色浆为水性蓝浆或鲜红浆等。
13.进一步地，所述消泡剂为有机聚合物消泡剂；优选为高相容性有机聚合物，所述的高相容性有机聚合物为tego-830或byk-011；更优选地为byk-011。
14.进一步地，所述流变剂为疏水性非离子聚氨酯增稠剂；所述的疏水性非离子聚氨酯增稠剂为basf-1191或tego-3030；更优选地为basf-1191。
15.更进一步地，所述的水性素色底色漆，包括以下制备步骤：步骤s1：依次投入配方量的水性丙烯酸分散体、水性聚碳聚氨酯分散体、a组分中的去离子水于反应器中，在300-600转/min的速率下搅拌5-10min，得料液1；步骤s2：往步骤s1所得的料液1中边搅拌边加入配方量的润湿剂、流平剂、消泡剂，在300-600转/min的速率下搅拌5-10min，得料液2；步骤s3：往步骤s2所得的料液2中边搅拌边加入配方量的bcs、dpnb，在300-600转/min的速率下搅拌5-10min，得料液3；步骤s4：往步骤s3所得的料液3中加入水性色浆，在300-600转/min的速率下搅拌15-18min，加入流变剂，在600-800转/min的速率下搅拌16-25min得到组分a；步骤s5：将去离子水和bcs混合，300-400转/min搅拌15-20min，得到组分b。
16.本发明还提供了一种水性素色底色漆的使用方法，将a组分和b组分按照重量比为100:15-20混合，然后涂覆在交通工具上。
17.涂料与基材之间粘附性能的优劣，直接影响涂料的保护性能及使用寿命，因此，涂层的附着力是评判涂料性能的一个重要指标。而附着力大小反映有机涂层与金属基体结合的好坏，其实质是一种界面作用力，与粘合、粘接力的本质相同（有关界面附着力或粘接力的理论研究有许多学说，如机械咬合粘接理论、静电理论、吸附理论、扩散理论、酸碱使用理论和化学键理论等，它们的实质是从不同方面来解释两表面相互接近形成界面时，界面处物理的、化学的力的作用）。然而，温度是影响界面作用力的主要因素之一，这使得水性底色漆的施工温度受限，因此现有技术中的底色漆须在恒温恒湿的条件下进行施工。
18.为克服上述难题，有的研究者提出罩光清漆（传统的汽车1k涂层由溶剂型1k底色漆+罩光清漆组成）中加入大量的固化剂，使得底色漆附着力合格的方案，但成本过高，难以
推广使用。而本发明提供的水性素色底色漆配方中，采用的树脂为低分子量水性阴离子聚碳聚氨酯树脂和高分子量水性丙烯酸树脂（低分子量阴离子聚碳聚氨酯树脂干燥较慢有利大面积喷涂的流平，而高分子水性丙烯酸则有利于耐水性和强度的提高），二者混合通过树脂中所含有的羟基跟1k素色形成稳定的化学键结合，形成一层致密性优良的界面，进而达到对上下层都有优良附着力的效果。而且，本发明在实验研究阶段，意外发现将水性丙烯酸分散体、水性聚碳聚氨酯分散体与聚醚有机硅共聚物、有机改性聚硅氧烷溶液以及疏水性非离子聚氨酯增稠剂按一定比例配合使用，可以使得本发明的水性素色底色漆用于大型交通工具上时，在高温（40℃）、低温（5℃）或湿度较大的天气下进行施工，仍与上下层漆膜有很好的附着力、流平性，且有着优良的耐水、耐高温，耐候，耐酸，耐碱，耐汽油、耐机油性能，在硬度和韧性上也表现非常好。
19.需要说明的是，在本发明中分子量为8000以下的称为低分子量，8000-40000的称为中分子量，40000以上的称为大分子量。
20.与现有技术相比，本发明提供的水性素色底色漆，具有以下优势：（1）本发明提供的水性素色底色漆在温度为5-40℃的条件下进行施工，且接驳口表面平整无颗粒，与下层漆膜有很好的附着力；进行3平方面积施工测试干膜外观效果，抗流挂以及罩光后的附着力0级；同时对复合层在40℃恒温水浴下，进行耐水性测试10天后，漆膜无起泡，失光，测定附着力可达0级。
21.（2）本发明提供的水性素色底色漆，硬度可以达到h，柔韧性为1mm，附着力0级。
22.（3）按照gb/t 23989-2009进行测试，本发明提供的水性素色底色漆耐丁酮往返擦拭10次，外观漆膜无漏底、无溶解。
具体实施方式
23.以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
24.本发明所用试剂均为常用试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。
25.实施例1~3的原料组分及其用量配比：实施例1~3对应的原料组分及其用量配比情况如表1所示：表1
实施例1一种水性素色底色漆及其制备方法所述的水性素色底色漆包括以下制备步骤：步骤s1：依次投入配方量的水性丙烯酸分散体、水性聚碳聚氨酯分散体、a组分中的去离子水于反应器中，在300转/min的速率下搅拌5min，得料液1；步骤s2：往步骤s1所得的料液1中边搅拌边加入配方量的润湿剂、流平剂、消泡剂，在300转/min的速率下搅拌5min，得料液2；步骤s3：往步骤s2所得的料液2中边搅拌边加入配方量的bcs、dpnb，在300-转/min的速率下搅拌搅拌5min，得料液3；步骤s4：往步骤s3所得的料液3中加入水性色浆，在300转/min的速率下搅拌15min，加入流变剂，在600转/min的速率下搅拌16min得到组分a；步骤s5：在一个干净的容器缸中投入去离子水、bcs，300转/min搅拌15min，得到组分b。
26.实施例2一种水性素色底色漆及其制备方法所述的水性素色底色漆包括以下制备步骤：步骤s1：依次投入配方量的水性丙烯酸分散体、水性聚碳聚氨酯分散体、a组分中的去离子水于反应器中，在400转/min的速率下搅拌10min，得料液1；步骤s2：往步骤s1所得的料液1中边搅拌边加入配方量的润湿剂、流平剂、消泡剂，在500转/min的速率下搅拌5min，得料液2；步骤s3：往步骤s2所得的料液2中边搅拌边加入配方量的bcs、dpnb，在300转/min的速率下搅拌搅拌10min，得料液3；步骤s4：往步骤s3所得的料液3中加入水性色浆，在300转/min的速率下搅拌15min，加入流变剂，在800转/min的速率下搅拌20min得到组分a；步骤s5：在一个干净的容器缸中投入去离子水、bcs，300转/min搅拌15min，得到组
分b。
27.实施例3一种水性素色底色漆及其制备方法所述的水性素色底色漆包括以下制备步骤：步骤s1：依次投入配方量的水性丙烯酸分散体、水性聚碳聚氨酯分散体、a组分中的去离子水于反应器中，在600转/min的速率下搅拌10min，得料液1；步骤s2：往步骤s1所得的料液1中边搅拌边加入配方量的润湿剂、流平剂、消泡剂，在600转/min的速率下搅拌10min，得料液2；步骤s3：往步骤s2所得的料液2中边搅拌边加入配方量的bcs、dpnb，在600转/min的速率下搅拌搅拌10min，得料液3；步骤s4：往步骤s3所得的料液3中加入水性色浆，在600转/min的速率下搅拌18min，加入流变剂，在800转/min的速率下搅拌25min得到组分a；步骤s5：在一个干净的容器缸中投入去离子水、bcs，400转/min搅拌20min，得到组分b。
28.对比例1所述对比例1的制备方法和原料与实施例2类似，区别在于，流平剂采用byk-3560替换byk-3410。
29.对比例2所述对比例2的制备方法和原料与实施例2类似，区别在于，润湿剂采用byk-346替换tego-4100。
30.对比例3所述对比例3的制备方法和原料与实施例2类似，区别在于，流变剂采用迪高3060替换basf-1191。
31.对比例4所述对比例3的制备方法和原料与实施例2类似，区别在于，水性聚碳聚氨酯分散体采用欧宝迪u9800替换宁柏迪pu98d。
32.试验例一、性能测试1、试验对象：实施例组和对比例组的制备方法所制得的水性素色底色漆。
33.2、试验方法：将上述所得的水性素色底色漆按比例进行在一定温度（每5℃为一个梯度，测试5-40℃内的不同温度）、湿度下混合，对实施例组和对比例组的制备方法所制得的水性素色底色漆的耐水性（天）、弯曲性、单层附着力（级）、接驳口表面(湿度50%以下时喷涂)、复合层附着力（级）、耐冲击(cm/kg)、耐水性(h)和耐候性等性能进行测试，并按照表中的检测方法进行测试。
34.3、试验结果：试验结果如表2、表3所示：表2
表3
由上述内容可知：本发明实施例组所制得的水性素色底色漆在温度为5-40℃的条件下进行施工，所得水性素色底色漆均可呈现稳定、优异的性能。
35.综上所述，本发明提供的水性素色底色漆在温度为5-40℃的条件下进行施工，且接驳口表面平整无颗粒，与下层漆膜有很好的附着力；进行3平方面积施工测试干膜外观效果，抗流挂以及罩光后的附着力0级；同时对复合层在40℃恒温水浴下，进行耐水性测试10天后，漆膜无起泡，失光，测定附着力可达0级。
36.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。