金属用水性涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种金属用水性涂料及其制备方法。该水性涂料的主要原料为甲基丙烯酸10～16wt％、丙烯酸15～25wt％、三乙醇胺0.1～3wt％、纳米碳酸钙2～10wt％、改性聚氨酯2～8wt％、硅油0.5～1wt％、异噻唑啉酮0.1～4wt％、丙二醇甲醚醋酸酯3～10wt％和水35～45wt％；所述的改性聚氨酯由4?4’?二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇按照摩尔比(1～2):1本体聚合得到的。本发明所得金属用水性涂料无毒无污染，绿色环保；附着力0级，不易脱落，耐腐蚀性强，金属斑迹少，具有良好的遮盖力，综合性能好；本发明生产工艺简单，使用范围广范，成本低，有利于工业化生产。
【专利说明】
金属用水性涂料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于涂料领域，具体涉及一种金属用水性涂料及该涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 水性涂料是一种以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，具有无毒、无刺激气味、对 人体无害不污染环境等特点，近年来受到了人们的普遍关注，可用于金属、塑料、玻璃等多 种材质上。
[0003] 目前国内用于金属材质的水性涂料存在防腐性能差、附着力差等缺陷，导致金属 表面会出现大量的金属斑迹和乳化斑迹，产生以上缺陷的主要原因是由于其以水作为溶剂 或分散介质，由于水的特性与有机溶剂有很大不同，如表面张力大，汽化温度高，难润湿、不 易溶等，因此其存在附着力差，涂料喷涂时不易挥发，受湿度的影响大，很难控制，耐腐蚀性 差等问题。所以，工业用水性涂料在使用过程中往往受到限制。现有技术中已有通过添加二 氧化硅粉末作为增粘剂来抑制涂料金属斑的方法，但是该方法反而导致涂料的流平性下 降。面对工业应用的条件比较苛刻，对于涂料自身性能也有越来越高的标准，具有耐高温、 耐腐蚀、附着力等优异性能的水性涂料成为目前人们关注的热点，但是目前国内的用于金 属材质的水性涂料还不能完全满足以上标准。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决现有技术中，金属用水性涂料附着力差、耐腐蚀性不好等问题，提供 了一种金属用水性涂料，该涂料具有优异的耐腐蚀性和附着力，抗冲击强度高且水性涂料 成分中不含有苯、醛类物质，无毒环保。
[0005] 为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种金属用水性涂料，其主要原料为甲 基丙稀酸10~16wt%、丙稀酸15~25wt%、三乙醇胺0· 1~3wt%、纳米碳酸|丐2~10wt%、改 性聚氨酯2~8wt %、硅油0.5~Iwt %、异噻唑啉酮0.1~4wt %、丙二醇甲醚醋酸酯3~ 10界1:%和水35~45￥1:%;
[0006] 所述的改性聚氨酯由4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇按照摩尔比（1~ 2) :1本体聚合得到的。
[0007] 进一步的，其主要原料为甲基丙稀酸13wt%、丙稀酸20wt%、三乙醇胺2.5wt%、纳 米碳酸妈6￥1:%、改性聚氨酯6￥1:%、硅油0.75￥1:%、异噻唑啉酮3￥1:%、丙二醇甲醚醋酸酯 6wt % 和水40wt %。
[0008] 更进一步的，所述的改性聚氨酯由4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇按照 摩尔比1:1本体聚合得到的。
[0009] 本发明所述的改性聚氨酯的制备方法如下:将聚乙二醇和聚乙二醇单十二烷基醚 混合搅拌，升温至l〇〇°C抽真空，连续脱水4小时，降温至70~75°C加入4-4'-二苯基甲烷二 异氰酸酯，高速搅拌15~20min，再加入催化剂，边加入边搅拌迅速升温至120°C，得到改性 聚氨酯。
[0010] 进一步的，所述的催化剂为辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡中任一种。
[0011] 进一步的，所述的聚乙二醇相对分子质量为10000。
[0012] 本发明还请求保护上述金属用水性涂料的制备方法，包括以下步骤:按比例称取 各原料，将甲基丙烯酸、丙烯酸、纳米碳酸钙异噻唑啉酮加入水中；室温搅拌均匀后，加入三 乙醇胺调节溶液pH=7~7.5;再加入改性聚氨酯，边加边搅拌，最后加入丙二醇甲醚醋酸酯 和硅油反应3~5小时即得金属用水性涂料。
[0013] 改性聚氨酯作为增稠剂可以改善水性涂料的触变性，减少滴流和流挂，聚乙二醇 的相对分子质量为10000,其主链更亲水，聚乙二醇与4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯发生本 体聚合产生大分子链，该大分子链上的亲水链段越长，吸附的水分子越多，进而增强涂料的 黏度。增稠剂与涂料中各组分憎水结构吸附在一起，在水中形成立体网状结构，使涂料具有 良好的触变性，有利于加工。由于成膜剂是水性涂料中挥发性物质的主要来源，所以为避免 对环境的污染，要选择无毒无害的原料，本发明用丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜剂。为防止涂 料长期处于潮气下涂料容易霉化、变质等问题，添加异噻唑啉酮，加入适量的硅油可以达到 较佳的消泡效果。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下优点:本发明所得金属用水性涂料无毒无污染， 绿色环保；附着力〇级，不易脱落，耐腐蚀性强，金属斑迹少，具有良好的遮盖力，综合性能 好;本发明生产工艺简单，使用范围广范，成本低，有利于工业化生产。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中 所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法;所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业 途径获得。改性聚氨酯采用本领域常用的本体聚合的方法制得。下述实施例中优选分子量 10000的聚乙二醇，聚乙二醇与聚乙二醇单十二烷基醚的摩尔比是(2.5~3) :2,优选摩尔比 是2 · 5:2 〇
[0016] 实施例1
[0017] 将聚乙二醇100002.5mol与2mol聚乙二醇单十二烷基醚混合搅拌，升温至100°C抽 真空，连续脱水4小时，降温至75°C加入2.5mol 4-4 二苯基甲烷二异氰酸酯，高速搅拌 15min，再加入〇.5g辛酸亚锡，边加入边搅拌迅速升温至120°C，得到改性聚氨酯。
[0018] 将甲基丙稀酸12wt%、丙稀酸17wt%、纳米碳酸f丐7wt%和异噻唑啉酮3wt%加入 45wt %水中；室温搅拌均匀后，加入Iwt %三乙醇胺调节溶液pH = 7;再加入4wt %改性聚氨 酯，边加边搅拌，最后加入6wt%丙二醇甲醚醋酸酯和0.7wt%硅油反应3~5小时即得金属 用水性涂料。
[0019] 实施例2
[0020] 将聚乙二醇100003mol与2mol聚乙二醇单十二烷基醚混合搅拌，升温至100°C抽真 空，连续脱水4小时，降温至75 °C加入4.5mol 4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，高速搅拌 2〇min，再加入〇.6g二月桂酸二丁基锡，边加入边搅拌迅速升温至120°C，得到改性聚氨酯。 [0021 ] 将甲基丙稀酸10.6wt %、丙稀酸15.3wt %、纳米碳酸钙2.6wt %和异噻唑啉酮 0 · Iwt %加入35wt %水中；室温搅拌均匀后，加入0 · Iwt %三乙醇胺调节溶液pH = 7 · 5;再加 入2.5wt%改性聚氨酯，边加边搅拌，最后加入3. Iwt%丙二醇甲醚醋酸酯和0.5wt%硅油反 应3~5小时即得金属用水性涂料。
[0022] 实施例3
[0023] 将聚乙二醇100003mol与2mol聚乙二醇单十二烷基醚混合搅拌，升温至100°C抽真 空，连续脱水4小时，降温至75°C加入6mol 4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，高速搅拌15min， 再加入0.5g辛酸亚锡，边加入边搅拌迅速升温至120°C，得到改性聚氨酯。
[0024] 将甲基丙稀酸15.5wt%、丙稀酸25wt%、纳米碳酸I1SlOwt^和异噻唑啉酮4wt%加 入45wt %水中；室温搅拌均匀后，加入3wt %三乙醇胺调节溶液pH = 7;再加入8wt %改性聚 氨酯，边加边搅拌，最后加入8wt %丙二醇甲醚醋酸酯和Iwt %硅油反应3~5小时即得金属 用水性涂料。
[0025] 实施例4
[0026] 将聚乙二醇100002.5mol与2mol聚乙二醇单十二烷基醚混合搅拌，升温至100 °C抽 真空，连续脱水4小时，降温至75°C加入2.5mol 4-4 二苯基甲烷二异氰酸酯，高速搅拌 15min，再加入〇.5g辛酸亚锡，边加入边搅拌迅速升温至120°C，得到改性聚氨酯。
[0027] 将甲基丙稀酸13wt%、丙稀酸20wt%、纳米碳酸和异噻唑啉酮3wt%加入 40wt %水中；室温搅拌均匀后，加入2.5wt %三乙醇胺调节溶液pH= 7.5;再加入6wt %改性 聚氨酯，边加边搅拌，最后加入6wt %丙二醇甲醚醋酸酯和0.75wt %硅油反应3~5小时即得 金属用水性涂料。
[0028] 将实施例1~4所得水性涂料预涂金属试验块表面上，在室温下晾晒2-4小时即可 成干膜，对膜进行主要性能测试，其中附着力按照GB/T9286-1998的规定标准进行检测，耐 冲击性按照GB/T1732-1993的规定标准进行检测。将上述干膜进行耐酸、碱性试验，分别置 于0.1 moI/L的硫酸和氢氧化钠中，在15~25 °C下，保持规定的时间，取出试样洗净、吹干，目 视检查磷化表面是否出现锈蚀。具体实验数据请详见表1。
[0029]表1实施例1~4水性涂料性能测试结果
[0031]由以上实验结果表明，本发明制备的金属用水性涂料具有良好的附着力和抗冲击 性能，金属斑迹少，能够满足工业领域对于涂料耐酸性和耐碱性的要求，而且涂料成分绿色 对环境无污染。
[0032]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披露的技术范围内，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。
【主权项】
1. 一种金属用水性涂料，其特征在于，其主要原料为甲基丙稀酸10~16wt %、丙稀酸15 ~25wt%、三乙醇胺0 · 1~3wt%、纳米碳酸|丐2~10wt%、改性聚氨酯2~8wt%、硅油0 · 5~ lwt%、异噻唑啉酮0· 1~4wt%、丙二醇甲酿醋酸酯3~10wt%和水35~45wt% ; 所述的改性聚氨酯由4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇按照摩尔比（1~2):1本 体聚合得到的。2. 根据权利要求1所述的一种金属用水性涂料，其特征在于，其主要原料为甲基丙烯酸 13wt%、丙稀酸20wt%、三乙醇胺2.5wt%、纳米碳酸、改性聚氨酯6wt%、硅油 0.75wt%、异噻唑啉酮3wt%、丙二醇甲醚醋酸酯6wt%和水40wt%。3. 根据权利要求1所述的一种金属用水性涂料，其特征在于，所述的改性聚氨酯由4-4'-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚乙二醇按照摩尔比1:1本体聚合得到的。4. 根据权利要求1所述的一种金属用水性涂料，其特征在于，所述的改性聚氨酯的制备 方法如下：将聚乙二醇和聚乙二醇单十二烷基醚混合搅拌，升温至l〇〇°C抽真空，连续脱水4 小时，降温至70~75 °C加入4-4 二苯基甲烷二异氰酸酯，高速搅拌15~20min，再加入催化 剂，边加入边搅拌迅速升温至120°C，得到改性聚氨酯。5. 根据权利要求4所述的一种金属用水性涂料，其特征在于，所述的催化剂为辛酸亚锡 和二月桂酸二丁基锡中任一种。6. 根据权利要求1所述的一种金属用水性涂料，其特征在于，所述的聚乙二醇相对分子 质量为10000。7. -种如权利要求1所述的任一种金属用水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤:按比例称取各原料，将甲基丙烯酸、丙烯酸、纳米碳酸钙异噻唑啉酮加入水中；室温搅 拌均匀后，加入三乙醇胺调节溶液pH = 7~7.5;再加入改性聚氨酯，边加边搅拌，最后加入 丙二醇甲醚醋酸酯和硅油反应3~5小时即得金属用水性涂料。
【文档编号】C09D4/02GK105860623SQ201610287195
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】唐洪林, 邓春阳, 邓金玲
【申请人】大连碧城环保科技股份有限公司