一种水性自喷漆及其制备方法与流程

本发明涉及涂料领域，尤其是涉及水性自喷漆及其制备方法。

背景技术：

1、自喷漆也称为气雾漆或手动喷漆，是由气雾罐、气雾阀、内容物(漆料)和抛射剂组成。因其施工简便，被广泛应用于油漆修补、改色、涂鸦、广告宣传等行业，用途极为广泛。目前市场上绝大多数自喷漆，其内容物为溶剂型涂料，其有机溶剂含量高达50％以上，使用时会向大气中排放voc，是空气污染的重要来源，严重威胁着人们的身体健康。国家环保部门也发布了涂料中挥发性有机物质的限制标准，要求涂料中挥发性有机物质不得高于某个限值。一般来说，涂料中所含有挥发性有机物质越少，涂料产品对人体的危害就越轻。

2、市场上少量的水性自喷漆产品，其技术尚不成熟，尤其是对于水性金属闪光漆的研究有不多，现有产品中普遍存在漆膜耐水性和耐盐雾性能差、对金属底材、外墙壁的防护性能不佳等问题，严重制约着水性自喷漆的市场化应用。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水性自喷漆及其制备方法。本发明制得的水性自喷漆能够满足金属底材、外墙壁涂装所需要的快速调色的要求，漆膜经过多次烘烤循环没有明显的变化，经过冻融循环后粘度也没有显著上升，说明本发明的自喷漆具有良好的稳定性。

2、本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

3、本发明提供一种水性自喷漆，其原料按重量份包括：丙烯酸乳液30~40，颜料2~10份，湿润分散剂0.1~0.2份，二氧化硅浆料3~5份，苯基三甲氧基硅烷1~2份，水20~30份。

4、优选的，所述的水性自喷漆的原料按重量份由下述组分组成：丙烯酸乳液30~40，颜料2~10份，湿润分散剂0.1~0.2份，二氧化硅浆料3~5份，苯基三甲氧基硅烷1~2份，水20~30份。

5、其中，所述的丙烯酸乳液较佳的通过下述方法制得：（1）将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、二丙烯酸1,6己二醇酯和乳化剂加入水中，混合分散均匀，加入磷酸氢二钠调节混合体系的ph值为7.2~7.8，再加入叔丁基过氧化氢进行乳液聚合反应；（2）然后再加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫醇、乳化剂和水的混合物，在过硫酸铵的引发作用下进行壳层的乳液聚合；（3）室温下调节乳液ph值为8~9，即得。

6、其中，步骤（1）中，乳液聚合反应的温度较佳的为75~80℃；步骤（2）中，乳液聚合的温度较佳的为65~70℃。

7、其中，所述的乳化剂较佳的为烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐。

8、本发明采用的两次乳液聚合得到的核壳结构丙烯酸乳液有利于提升涂膜的致密性、耐水性、耐盐雾性和防腐性能，尤其在ph值为7.2~7.8条件下进行乳液聚合，能够有效避免聚合物粒子团聚，从而提升核壳结构丙烯酸乳液的稳定性能。

9、其中，所述的二氧化硅浆料较佳的通过下述方法制得：在乙醇中，将纳米二氧化硅粉体与三醋酸纤维素混合，高速搅拌，然后进行研磨分散得到二氧化硅浆料。

10、其中，所述的纳米二氧化硅粉体与三醋酸纤维素的质量比较佳的为1:2~1:4。

11、其中，所述的高速搅拌的转速较佳的为1200~2000r/min。

12、其中，所述颜料较佳的为钛白粉、炭黑、氧化铁红、大红粉、酞菁蓝、酞菁绿和氧化铁黄中的一种或多种。

13、其中，所述的湿润分散剂较佳的为分散剂sn-5040。

14、本发明还提供了上述水性自喷漆的制备方法，其包括下述步骤：在搅拌器中加入二氧化硅浆料、颜料和苯基三甲氧基硅烷，搅拌均匀后，再加入丙烯酸乳液、湿润分散剂和水，高速分散均匀，即可。

15、其中，所述的高速分散的转速较佳的为2000~2500r/min。

16、在本发明优选的实施例中，该水性自喷漆还可包括各种助剂。

17、如果包括助剂，则助剂在制备方法的最后步骤中加入即可。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明制得的水性自喷漆漆膜经过多次烘烤循环没有明显的变化，经过冻融循环后粘度也没有显著上升，说明本发明的自喷漆具有良好的稳定性。

19、实施方式

20、下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

21、储存稳定性测试：将颜料在20℃、40℃条件下储存10周后观察是否有沉积变质，并用于干燥后涂层的色彩变化。

22、冻融稳定性测试方法：首先测定颜料的ph(在23℃下测量)以及在10s-1，100s-1和1000s-1的剪切负荷下测定其粘度【使用旋转粘度计（来自anton paar的rheolab qc设备，具有c-ltd80/qc调节系统）在23℃下测量】。然后在紧密密封的玻璃瓶中将200g相应颜料-18℃下储存8小时，随后在室温下保持16小时。将该程序再重复4次。然后再次测定ph和粘度，并评价颜料的沉降特性。

23、测试漆膜光泽度变化和浆料质量变化：将自喷漆装入密闭容器中，把容器放入50℃的烘箱中。以5天为一个循环进行烘烤，然后取出后冷却至20℃，之后将容器盖轻轻开启，称量此时的质量和测试光泽度，记录数据并与初始质量和光泽度进行比较。

24、实施例1

25、该实施例的水性自喷漆的原料按重量份包括：丙烯酸乳液32份，颜料（氧化铁红）3份，湿润分散剂（sn-5040）0.1份，二氧化硅浆料3份，苯基三甲氧基硅烷1份，水25份。

26、其中，该丙烯酸乳液通过下述方法制得：（1）将50g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸丁酯、1.5g二丙烯酸1,6己二醇酯和0.3g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）加入100g水中，混合分散均匀，加入磷酸氢二钠调节混合体系的ph值为7.5，再加入0.1g叔丁基过氧化氢在75℃条件下进行乳液聚合反应；（2）然后再加入5g甲基丙烯酸甲酯、40g丙烯酸丁酯、15g甲基丙烯酸羟乙酯、0.2g十二烷基硫醇、0.2g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）和50g水的混合物，在过硫酸铵的引发作用下在65℃条件下进行壳层的乳液聚合；（3）室温下调节乳液ph值为8.5，即得。

27、二氧化硅浆料通过下述方法制得：在乙醇中，将10g纳米二氧化硅粉体与20g三醋酸纤维素混合，1500r/min条件下进行高速搅拌，然后进行研磨分散得到二氧化硅浆料。

28、本实施例的水性自喷漆的制备方法包括下述步骤：在搅拌器中按比例加入二氧化硅浆料、颜料和苯基三甲氧基硅烷，搅拌均匀后，再加入丙烯酸乳液、湿润分散剂和水，2000r/min条件下高速分散均匀，即可。

29、将本实施例的自喷漆在20℃、40℃条件下储存10周后，未观察到有沉积变质，用于干燥后涂层的色彩没有变化。

30、按照上述冻融循环测试后，测试结果如下表：

31、

32、该实施例的自喷漆初始光泽度为83，初始质量为50g；3个5天循环测试后，初始光泽度为80，质量为49.06g，基本保持不变，色彩没有明显变暗淡。

33、实施例2

34、该实施例的水性自喷漆的原料按重量份包括：丙烯酸乳液38份，颜料（氧化铁黄）6份，湿润分散剂（sn-5040）0.15份，二氧化硅浆料5份，苯基三甲氧基硅烷1份，水29份。

35、其中，该丙烯酸乳液通过下述方法制得：（1）将50g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸丁酯、1.5g二丙烯酸1,6己二醇酯和0.3g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）加入100g水中，混合分散均匀，加入磷酸氢二钠调节混合体系的ph值为7.5，再加入为0.1g叔丁基过氧化氢在78℃条件下进行乳液聚合反应；（2）然后再加入5g甲基丙烯酸甲酯、40g丙烯酸丁酯、15g甲基丙烯酸羟乙酯、0.2g十二烷基硫醇、0.2g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）和50g水的混合物，在过硫酸铵的引发作用下在67℃条件下进行壳层的乳液聚合；（3）室温下调节乳液ph值为8.5，即得。

36、二氧化硅浆料通过下述方法制得：在乙醇中，将10g纳米二氧化硅粉体与30g三醋酸纤维素混合，1800r/min条件下进行高速搅拌，然后进行研磨分散得到二氧化硅浆料。

37、本实施例的水性自喷漆的制备方法包括下述步骤：在搅拌器中按比例加入二氧化硅浆料、颜料和苯基三甲氧基硅烷，搅拌均匀后，再加入丙烯酸乳液、湿润分散剂和水，2000r/min条件下高速分散均匀，即可。

38、将本实施例的自喷漆在20℃、40℃条件下储存10周后，未观察到有沉积变质，用于干燥后涂层的色彩没有变化。

39、按照上述冻融循环测试后，测试结果如下表：

40、

41、该实施例的自喷漆初始光泽度为84，初始质量为50g；3个5天循环测试后，初始光泽度为82，质量为49.28g，基本保持不变，色彩没有明显变暗淡。

42、实施例3

43、该实施例的水性自喷漆的原料按重量份包括：丙烯酸乳液40份，颜料（钛白粉）9份，湿润分散剂（sn-5040）0.2份，二氧化硅浆料5份，苯基三甲氧基硅烷1份，水30份。

44、其中，该丙烯酸乳液通过下述方法制得：（1）将50g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸丁酯、1.5g二丙烯酸1,6己二醇酯和0.3g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）加入100g水中，混合分散均匀，加入磷酸氢二钠调节混合体系的ph值为7.5，再加入0.1g叔丁基过氧化氢在75℃条件下进行乳液聚合反应；（2）然后再加入5g甲基丙烯酸甲酯、40g丙烯酸丁酯、15g甲基丙烯酸羟乙酯、0.2g十二烷基硫醇、0.2g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）和50g水的混合物，在过硫酸铵的引发作用下在65℃条件下进行壳层的乳液聚合；（3）室温下调节乳液ph值为8.5，即得。

45、二氧化硅浆料通过下述方法制得：在乙醇中，将10g纳米二氧化硅粉体与20g三醋酸纤维素混合，1500r/min条件下进行高速搅拌，然后进行研磨分散得到二氧化硅浆料。

46、本实施例的水性自喷漆的制备方法包括下述步骤：在搅拌器中按比例加入二氧化硅浆料、颜料和苯基三甲氧基硅烷，搅拌均匀后，再加入丙烯酸乳液、湿润分散剂和水，2000r/min条件下高速分散均匀，即可。

47、将本实施例的自喷漆在20℃、40℃条件下储存10周后，未观察到有沉积变质，用于干燥后涂层的色彩没有变化。

48、按照上述冻融循环测试后，测试结果如下表：

49、

50、该实施例的自喷漆初始光泽度为88，初始质量为50g；3个5天循环测试后，初始光泽度为86，质量为49.10g，基本保持不变，色彩没有明显变暗淡。

51、对比例1

52、该例的丙烯酸乳液通过下述方法制得：（1）将50g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸丁酯、1.5g二丙烯酸1,6己二醇酯和0.3g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）加入100g水中，混合分散均匀，加入磷酸氢二钠调节混合体系的ph值为7.5，（2）然后再加入5g甲基丙烯酸甲酯、40g丙烯酸丁酯、15g甲基丙烯酸羟乙酯、0.2g十二烷基硫醇、0.2g乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐）和50g水的混合物，在过硫酸铵的引发作用下在70℃条件下进行乳液聚合；（3）室温下调节乳液ph值为8.5，即得。

53、其他制备方法及参数条件均同实施例1，制得水性自喷漆。测试其性能。

54、将本例的自喷漆在20℃条件下储存10周后，未观察到有沉积变质，用于干燥后涂层的色彩没有变化；但在40℃条件下储存10周后，有观察到少许沉积，用于干燥后涂层的色彩变得黯淡，亮度明显降低。

55、按照上述冻融循环测试后，测试结果如下表：

56、

57、该例的自喷漆初始光泽度为85，初始质量为50g；3个5天循环测试后，初始光泽度为69，质量为43.25g，光泽度和质量降低很多，色彩明显变暗淡。

58、从上述比较可以看出，对比例1的自喷漆在高温存储条件下容易沉积变质，且涂层色彩也会变得黯淡，亮度明显降低；冻融循环后粘度升高明显，大大影响了产品质量。而本发明的实施例得到的自喷漆没有明显的变化，且经过冻融循环后粘度也没有显著上升，说明本发明的自喷漆具有良好的冻融性能。

59、必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。