一种含有铝粉颜料的水性色母组合物的制作方法

本发明涉及涂料，具体地说，涉及与汽车修补漆相关的涂料组合物，尤其是多层水性修补漆中的水性色漆组合物和含有铝粉颜料的水性色母组合物，以及上述组合物的制备方法。

背景技术：

1、因事故损伤或自然老化等原因，汽车的外表涂层需要进行局部修补或重新涂装，这一过程也称为汽车修补。在国内环保政策和国际涂装技术发展的推动下，水性汽车修补漆得到了快速发展，西欧国家通过法律法规强制普及使用水性修补漆，修补用色漆的水性化几乎达到100％，北美国家的水性漆转换率也已经达到了40％以上，虽然目前亚洲水性漆的市场占比低于欧美，但其增速迅猛，尤其是在中国市场，水性漆的增速已领跑于世界整体水平，预计未来将成为世界最重要的水性修补漆市场。

2、汽车修补漆产品通常包括较为庞大的产品系列，例如起到保护基材防止生锈的底漆产品系列、提高平整度和抗石击性的中涂漆产品系列、提供颜色外观效果的色母漆系列，以及提供光泽和丰满度的清漆产品系列等几十乃至上百种的色母和辅助产品。在实际修补作业中，需要依据不同的修补颜色，从配方平台获取颜色配方，然后依据推荐配方添加色母来调配颜色，最后添加必要的辅料来完成喷涂作业。因此，对于修补漆产品而言，产品的稳定性尤其是色母组合物的稳定性至关重要，任一色母的颜色偏差将造成整个调色系统的颜色误差，最终影响产品的交付及客户的满意程度。

3、在商业化汽车涂料中，金属漆所占的市场比例较高，尤其是铝粉作为主要的金属颜料被广泛应用于水性涂料中。由于铝粉在水相中的不稳定性，颜料中的铝粉会缓慢与水反应释放出氢气，这一现象也会导致铝粉颜料逐渐发黑而失去金属质感。同时由于汽车修补漆产品的保质期通常远远高于其他常规的水性漆产品(通常在2年以上)，这也对密封水性修补漆的安全性及涂料产品的长期稳定性提出了巨大的挑战。

4、在现有技术中，解决铝粉在水性体系中的稳定性问题主要有几种方案。如专利us5151125提出了一种含铝粉的水性涂料组合物，该组合物采用不饱和单体与磷酸酯单体共聚而成，虽然能够减少铝粉的发气性，但其改善铝粉的发气稳定性有限。专利ep0170474介绍了一种使用含环氧基的磷酸聚合物对铝粉进行包裹，从而改善铝粉发气稳定性的方法，但能够起到的改善效果有限。目前市场上铝粉颜料的供应商针对涂料水性化也推出了硅包覆型铝粉，如eckart公司的stapahydrolan系列、silberline公司的aq系列铝粉等，但由于硅包覆型铝粉的成本较高，目前均价是常规铝粉产品的3倍左右，且铝粉在进行硅包覆后，其表面金属质感会有所下降，影响最终的外观效果，导致硅包覆型铝粉也无法满足行业发展的需要。

5、有鉴于此，本发明主要针对作为水性修补漆涂料系统中重要的色母组成部分，旨在提供一种含有铝粉颜料的水性色母组合物，其具有较高的长期稳定性，确保在使用周期内粘度不会显著变稠，不因明显的涨气而产生的质量和安全问题，同时保持优异的金属质感及亮度，满足汽车修补的质量要求。

技术实现思路

1、基于以上事实，本发明的目的在于提供一种含有铝粉颜料的水性色母组合物，其通过将含有磷酸盐的铝粉化合物作为铝粉颜料的钝化剂，改善目前水性铝粉颜料色母贮存不良的技术问题，有效避免水性铝粉漆色母在长期存放过程中产生的发气现象，且长期存放后铝粉不出现发黑导致的变色、明亮度下降等问题。

2、本发明的第一方面提供了一种含有铝粉颜料的水性色母组合物，按重量份计，其组分包含：

3、

4、以上各组分的重量总计为100份。

5、混合树脂

6、在本发明中，所述混合树脂包括物理固化或自交联聚合物和水分散树脂，两种组合物的复配可以更好地实现聚合物通过溶剂和水的挥发而干燥成膜，满足汽车修补漆色漆产品中物理干燥方式的需要。

7、按重量份计，所述混合树脂包含：

8、物理固化或自交联聚合物      5～25份

9、水分散树脂                  5～25份

10、以上各组分的重量总计为10～50份。

11、进一步地，所述物理固化或自交联聚合物优选自物理固化聚氨酯分散体或自交联聚氨酯中的一种或其组合，选用物理固化聚氨酯分散体或自交联聚氨酯作为主体成膜树脂可以使涂料获得优异的涂膜机械性能和耐介质性；所述水分散树脂可选自水分散型丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、水性聚酯树脂、水性环氧树脂以及它们的改性聚合物中的一种或几种，所述改性聚合物包括但不限于丙烯酸改性聚氨酯分散体、聚酯改性聚氨酯分散体、环氧改性丙烯酸乳液和聚酯改性丙烯酸等。

12、具体地说，所述物理固化或自交联聚合物选自型号为u4000、u9800(均购自欧宝迪公司)的聚氨脂树脂中的一种或其组合，所述水分散树脂包括但不限于型号为setaqua6803(购自湛新公司)的丙烯酸乳液等。

13、铝粉颜料

14、在本发明的一些实施例中，所述铝粉颜料可选自未经表面处理的纯铝颜料或已经预处理的可用于水性涂料的铝粉颜料，铝粉的粒径根据颜色开发的需要确定，优选粒径为5～50μm。

15、需要说明的是，铝粉颜料在经过球磨加工成片状粉末后，需采用硬脂酸和油酸等润滑剂对其进行表面防护，因此铝粉颜料无法直接分散于水性体系中。

16、具体地说，所述铝粉颜料包括但不限于型号为sparkle silver premier 353(购自星铂联公司)的铝银浆等。

17、铝粉颜料包裹保护剂

18、在本发明的一些实施例中，所述铝粉颜料包裹保护剂为环氧或丙烯酸与磷酸酯的嵌段共聚物，该类磷酸基化合物可有效的抑制水性涂料组合物中铝粉颜料的腐蚀，可以提高水性色母组合物的抗发气性，满足铝粉颜料在短期内的抗腐蚀要求。

19、在本发明的一些优选实施例中，铝粉颜料包裹保护剂的添加用量与铝粉颜料的用量及表面积相关，优选为铝粉颜料含量的20％～60％，更为优选地，为铝粉颜料含量的30～50％。

20、具体地说，所述铝粉颜料包裹保护剂包括但不限于型号为lubrizol 2062(购自路博润公司)的铝粉包裹保护剂等。

21、防锈颜料

22、在本发明的一些实施例中，所述防锈颜料选自多聚磷酸铝、锌、钙、锶及其改性剂以及正磷酸铝、锌、钙、锶及其改性剂中的一种或几种。所述防锈颜料可在铝粉基材表面形成络合离子，覆盖腐蚀活性点，从而有效抑制和减缓铝粉材料的腐蚀，起到防止铝粉颜料生锈的保护作用。

23、需要说明的是，所述防锈颜料一般以粉体形式获得，在添加入配方前，需要通过上述溶剂及分散剂将其分散至较细的粒径，以获得更佳的保护效果和面漆外观效果。

24、具体地说，所述防锈颜料选自型号为halox430、haloxszp-391(均购自美国海克斯公司)、k-white#82、k-white#84s、k-white#105(均购自日本帝国化工公司)、zp-10、capp(均购自凯佰公司)的防锈颜料中的一种或几种。

25、助剂

26、在本发明中，所述助剂包括分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、ph调节剂。其中，分散剂地加入能够使铝粉及防锈颜料更好地分散在水性体系中；消泡剂可改善水性漆生产过程中的气泡问题，以及避免成膜过程中暗泡、针孔等表面缺陷，润湿剂可以促进涂料对基材的润湿，预防基材污染导致的缩孔问题。增稠剂能够提升水性色母组合物的贮存稳定性和施工应用效果；ph调节剂用于调整涂料体系的ph值。

27、按重量份计，所述助剂包含：

28、

29、

30、以上各组分的重量总计为1～12份。

31、具体地说，所述分散剂包括但不限于型号为byk190、byk191、byk182(均购自德国毕克公司)、tego752w、tego755w、tego757w(均购自迪高公司)的分散剂中的一种或几种；优选地，所述分散剂的用量为铝粉颜料含量的1％～40％；更为优选地，所述分散剂的用量为铝粉颜料含量的15％～20％。

32、所述增稠剂选自聚氨酯缔合型丙烯酸乳液、碱溶胀型丙烯酸乳液、疏水改性碱溶涨丙烯酸乳液，聚酰胺蜡、改性乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡乳液，气相二氧化硅，层状硅酸盐中的一种或几种；更为具体的，所述增稠剂选自型号为rheolate299(购自德谦公司)、rheotech3900(购自法国阿科玛公司)、acrysolase-60(购自美国陶氏公司)、rheovisas1130(购自巴斯夫公司)、disparlonaq-600(购自日本帝斯巴隆公司)、aquatix8421(购自德国毕克公司)、aerosil200(购自德国赢创公司)的增稠剂中的一种或几种。

33、所述消泡剂、润湿剂、ph调节剂为本领域专业技术人员所选择的常规水性助剂，如消泡剂包括但不限于型号为byk028(购自德国毕克公司)的消泡剂，润湿剂包括但不限于型号为wet245(购自迪高公司)的润湿剂，ph调节剂包括但不限于10％二甲基乙醇胺水溶液等。

34、溶剂

35、在本发明中，溶剂的作用是使铝粉颜料更好地分散于水性体系中。由上述可知，铝粉颜料在经过球磨加工成片状粉末后，需采用硬脂酸和油酸等润滑剂对其进行表面防护，无法直接分散于水性体系中，需要使用溶剂浸泡对其进行预分散，由于溶剂的用量会影响产品的voc含量，因此溶剂的用量应在满足产品性能要求的前提下尽量减少。

36、在本发明的一些实施例中，所述溶剂选自醇类、醚类、酮类溶剂中的一种或几种，优选地，所述溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、正戊醇、正己醇、异辛醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚，二丙酮醇、乙二醇丁醚、乙二醇异辛醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇甲醚中的一种或几种。

37、本发明的第二方面提供了一种制备本发明的第一方面所述含有铝粉颜料的水性色母组合物的方法，包括如下步骤：

38、(1)将混合树脂投入不锈钢容器a中，在400～600r/min的搅拌状态下依次加入部分去离子水、部分ph调节剂、部分消泡剂和润湿剂，搅拌20～30min后，使用部分增稠剂调整所得混合物的粘度，使其在使用brookfield粘度计测量时b6粘度值在1000～1200mpas范围内，得到树脂混合物a。

39、(2)取另一不锈钢容器b，在300～500r/min的搅拌状态下依次加入溶剂、部分分散剂和铝粉颜料，搅拌30～45min后，在400～600r/min的搅拌状态下加入铝粉颜料包裹保护剂，搅拌30～60min后得到铝粉颜料分散液b。

40、(3)将部分去离子水投入另一不锈钢容器c中，在400～600r/min的搅拌状态下加入剩余分散剂、剩余消泡剂，搅拌15～30min后，加入防锈颜料，将得到的混合物在2000～3000r/min的速度下进行研磨，直至颜料细度分散至5μm以下，得到防锈颜料分散液c。

41、(4)在400～600r/min的搅拌状态下向不锈钢容器a中的树脂混合物a里缓慢加入铝粉颜料分散液b，完全加入后使用部分ph调节剂调节所得混合物的ph值至8.5～8.8，然后在400～600r/min的速度下搅拌30min，加入防锈颜料分散液c，继续在400～600r/min的速度下搅拌30min，使用剩余去离子水调节所得混合物的固含至15～30％，使用剩余增稠剂调整所得混合物的粘度，使其在使用brookfield粘度计测量时b6粘度值在1800～2200mpas范围内，再次使用剩余ph调节剂调节所得混合物的ph值至8.2～8.8，即得所述含有铝粉颜料的水性色母组合物。

42、本发明的有益效果

43、本发明提供的铝粉颜料的水性色母组合物通过引入稳定分散的多聚磷酸铝、锌、钙、锶或其改性剂的组合物，显著改善了铝粉颜料在水性涂料中发黑和涨气的问题，使水性铝粉涂料保持优异的金属质感及亮度，得到了长期稳定的水性铝粉色母，以确保在使用周期内粘度不会显著变稠，不因明显的涨气而产生的质量和安全问题，满足了汽车修补漆行业对水性环保和优异外观的共同需求。