一种水性耐高温电化铝涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料制备，具体地，涉及一种水性耐高温电化铝涂料及其制备方法。

背景技术：

1、在许多工业领域，如汽车制造、电子设备和建筑材料中，铝材的表面保护至关重要。水性耐高温电化铝涂料是一种用于保护铝材表面的涂料，需具有良好的耐高温性、耐水性等。传统的溶剂型电化铝涂料voc含量高、气味大、使用范围窄以及现有水性丙烯酸电化铝涂料耐温低、耐水性差，这些都容易导致涂层的性能下降，严重影响应用。因此，为了克服这些问题，通过改进配方和添加功能性添加剂，开发出一种水性耐高温电化铝涂料以满足铝材表面保护的需求便显得尤为重要，这种涂料的成功开发将在多个工业领域中具有广泛的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水性耐高温电化铝涂料及其制备方法，使制得的水性耐高温电化铝涂料不含高含量的有机溶剂、voc含量低，解决了现有电化铝涂料技术中存在的耐高温、耐水性差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种水性耐高温电化铝涂料，所述水性耐高温电化铝涂料包括如下重量份原料：

4、有机硅改性水性丙烯酸乳液60-100重量份、高tg水性丙烯酸乳液5-20重量份、稀释剂20-150重量份、表面控制助剂0.1-2重量份、防腐防霉剂0.1-2重量份。

5、作为本发明的一种优选方案，所述高tg水性丙烯酸乳液包括joncryl-1695和joncryl-660中的任意一种，优选地，本发明选用joncryl-1695。

6、作为本发明的一种优选方案，所述稀释剂包括去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种，优选地，本发明选用去离子水和异丙醇。

7、作为本发明的一种优选方案，所述表面控制助剂由水性消泡剂和水性流平剂组成。

8、作为本发明的一种优选方案，所述水性消泡剂为tego品牌牌号为foamex 810的tego foamex 810水性消泡剂。

9、作为本发明的一种优选方案，所述水性流平剂为陶氏道康宁品牌型号为dc 51的道康宁dc 51水性流平剂。

10、作为本发明的一种优选方案，所述防腐防霉剂为kathon品牌牌号为kn-16a的kathon kn-16a防腐防霉剂和kathon品牌牌号为ly-1002的kathon ly-1002防腐防霉剂中的任意一种，优选地，本发明选用kathon ly-1002防腐防霉剂。

11、作为本发明的一种优选方案，所述有机硅改性水性丙烯酸乳液包括如下重量份原料：

12、硬单体20-70重量份、软单体10-40重量份、功能单体5-10重量份、引发剂0.2-0.8重量份、阴离子表面活性剂0-5重量份、非离子表面活性剂0-5重量份、含硅有机物6-10重量份、有机溶剂10-30重量份、去离子水100-140重量份。

13、作为本发明的一种优选方案，所述有机硅改性水性丙烯酸乳液还包括成盐剂。

14、作为本发明的一种优选方案，所述成盐剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、三乙胺、n-甲基二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种，优选地，本发明选用氨水。

15、作为本发明的一种优选方案，所述硬单体包括甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基丙烯酰胺中的至少一种，优选地，本发明选用甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯。

16、作为本发明的一种优选方案，所述软单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的任意一种，优选地，本发明选用丙烯酸丁酯。

17、作为本发明的一种优选方案，所述功能单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸2-羟乙酯和叔碳酸缩水甘油酯中的至少一种，优选地，本发明选用丙烯酸、甲基丙烯酸2-羟乙酯和叔碳酸缩水甘油酯。

18、作为本发明的一种优选方案，所述引发剂包括过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任意一种，优选地，本发明选用偶氮二异丁腈。

19、作为本发明的一种优选方案，所述阴离子表面活性剂包括sds、磺酸盐、硫酸酯盐中的任意一种，优选地，本发明选用sds。

20、作为本发明的一种优选方案，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯型非离子表面活性剂或多元醇型非离子表面活性剂。

21、作为本发明的一种优选方案，所述聚氧乙烯型非离子表面活性剂包括aeo、op-10、聚氧乙烯酰胺中的任意一种；所述多元醇型非离子表面活性剂包括失水三梨醇酯、蔗糖酯中的任意一种；优选地，本发明选aeo。

22、作为本发明的一种优选方案，所述含硅有机物包括乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种，优选地，本发明选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

23、作为本发明的一种优选方案，所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、异丙醇、丙酮中的任意一种，优选地，本发明选用异丙醇。

24、作为本发明的一种优选方案，所述有机硅改性水性丙烯酸乳液的制备方法，具体包括如下步骤：

25、s1、向容器中依次加入硬单体、软单体、功能单体、引发剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，控速搅拌至混合均匀，形成混合料a，备用；

26、s2、将有机溶剂和含硅有机物搅拌加热，回流，待回流稳定后，控时滴加混合料a，接着升温并保温反应，得到混合料b；

27、s3、将混合料b降温至50℃以下，加入成盐剂调节体系ph，继续搅拌，加入3/5质量的去离子水控速搅拌均匀，然后抽去有机溶剂加入剩余质量的去离子水搅拌均匀，出料，即得有机硅改性水性丙烯酸乳液。

28、作为本发明的一种优选方案，步骤s1所述控速搅拌的温度为290-310r/min，时间为10-15min。

29、作为本发明的一种优选方案，步骤s2所述搅拌加热为搅拌加热至80-85℃；所述控时滴加混合料a的时间为60-100min；所述升温并保温反应具体为升温至75-85℃保温反应3-4h。

30、作为本发明的一种优选方案，步骤s3所述调节体系ph值为7-8；所述继续搅拌的时间为9-11min；所述控速搅拌均匀的速度为800-1000r/min。

31、一种水性耐高温电化铝涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

32、根据配方称取原料，将称取后的稀释剂加入反应釜中，再加入有机硅改性水性丙烯酸乳液、高tg水性丙烯酸乳液、表面控制助剂和防腐防霉剂控温搅拌均匀，过滤，即得水性耐高温电化铝涂料成品。

33、作为本发明的一种优选方案，所述控温搅拌均匀的温度为0-80℃；所述过滤为采用300目滤网过滤。

34、本发明的有益效果：

35、(1)本发明在有机硅改性水性丙烯酸乳液的合成中选用了侧链含羧基的单体和带有环氧基团的功能单体，以硬单体、软单体和功能单体复配，并在合适的反应条件下进行聚合，使羧基与环氧基团反应，降低了整个有机硅改性水性丙烯酸乳液体系的黏度，将其用于电化铝涂料的制备，增强了电化铝涂涂料涂层的自流平效果，使得电化铝涂料涂层成品膜面成镜面效果，在表观更好的同时也一定程度上也提高了电化铝涂料的疏水性和耐磨性。

36、(2)本发明在有机硅改性水性丙烯酸乳液的合成中采用含有端乙烯基的硅氧烷进行改性聚合，尤其是采用了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在引发剂的作用下体系进行自由基聚合反应，提高了有机硅改性水性丙烯酸乳液体系的交联密度，将有机硅改性水性丙烯酸乳液用于电化铝涂料的制备，大大提高了电化铝涂料成品的耐热分解性和耐水浸泡性。

37、(3)本发明在水性耐高温电化铝涂料的制备过程中，将高tg水性丙烯酸乳液与有机硅改性水性丙烯酸乳液进行复配改性，因所选用的高tg水性丙烯酸乳液具有优异的成膜性和不错的耐温性，与有机硅改性的水性丙烯酸乳液混合后可以不降低其耐温的同时进一步提升成膜效果，确保涂层的平整度进而提升，又可以发挥硅改性的树脂爽滑效果，从而获得更优良的应用性能。

38、(4)本发明制得的水性耐高温电化铝涂料不含高含量的有机溶剂，voc含量低，改善了传统溶剂型电化铝涂料voc含量高、气味大、使用范围窄以及现有水性丙烯酸电化铝涂料耐温低、耐水性差的问题。