一种镀锌基板彩涂钢卷及其制备方法与流程

本发明涉及彩色涂层钢板和高性能涂料，尤其涉及一种镀锌基板彩涂钢卷及其制备方法。

背景技术：

1、彩色涂层钢板及钢带通常以镀锌钢板、镀铝锌钢板或冷轧钢板为基板，经前处理后连续涂覆底漆和面漆，再经短停留加热固化并收卷，广泛用于建筑围护、家电外板、室内装饰和一般工业构件。在具有防水和防火等高性能的涂料发展方向中，金属卷材用涂层需要结合具体基材和服役环境确定性能重点；对于以镀锌钢板为基板的彩涂钢卷而言，锌层能够提供牺牲保护，但锌层表面活性较高，在脱脂、无铬钝化、辊涂、烘烤以及后续折弯加工过程中，底漆与锌层界面的附着保持对产品耐蚀寿命具有重要影响。

2、现有卷材底漆多采用聚酯树脂、环氧树脂、氨基树脂、防锈颜料和助剂配合。专利cn1583912a公开了一种卷材底漆涂料及其制法，其底漆由线状聚酯树脂或环氧树脂、氨基树脂、防锈颜料、助剂和溶剂组成，适用于钢板、铝板等预涂卷材。该类底漆能够满足普通卷涂生产和一定的耐蚀要求，但在高速连续卷涂、无铬预处理镀锌基板以及后续弯折加工同时存在时，底漆树脂、附着力促进组分和固化过程之间仍需进一步协调。

3、专利cn101885831a公开了一种用于家电板底漆的聚酯改性环氧树脂的制备方法，其背景部分指出，传统环氧树脂体系附着力和耐盐雾性能较好但柔韧性较差，聚酯树脂体系柔韧性较好但附着力、耐mek性能和耐盐雾性能不足。该问题在镀锌基板彩涂钢卷中同样存在：若单纯提高交联密度，涂层耐溶剂性可能提高，但折弯或冲击后界面容易受到应力影响；若单纯提高柔韧性，湿热或盐雾环境下水分和氯离子又可能沿底漆与锌层界面推进。

4、此外，专利cn101603174a公开了彩色涂层钢板用无铬预处理剂，通过预处理层提高涂层与镀锌板的结合力和耐腐蚀性能。无铬预处理符合环保要求，但其本身不能完全替代底漆树脂在界面润湿、附着保持和后固化固定中的作用。现有方案中也常加入硅烷、磷酸酯或其他附着力促进剂，但这类小分子助剂在湿热环境中存在被抽提或在界面局部富集的可能，过量时还可能影响锌层表面或涂膜柔韧性。因此，如何在不依赖高铬或强腐蚀性预处理的情况下，使底漆层同时保持镀锌界面附着、耐湿热盐雾和卷材加工性能，仍是镀锌基板彩涂钢卷需要解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种镀锌基板彩涂钢卷及其制备方法，使改性底漆涂料作为面向镀锌金属卷材的高性能涂料体系，在无铬预处理、连续卷涂短停留固化和弯折加工条件下，解决现有镀锌基板彩涂钢卷的底漆体系难以同时保持湿热盐雾后的界面附着保持、耐溶剂性和加工变形适应性的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种镀锌基板彩涂钢卷，包括热镀锌钢基板、设置在所述热镀锌钢基板表面的改性底漆层以及设置在所述改性底漆层表面的聚酯面漆层；所述改性底漆层由改性底漆涂料固化形成，所述改性底漆涂料包括改性底漆树脂、封闭型六亚甲基二异氰酸酯三聚体、甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、防腐颜料、填料、分散剂、流平剂、催化剂和溶剂；所述改性底漆树脂由含甲基丙烯酸酯接枝点的聚酯主体树脂与接枝反应混合液接枝反应得到，所述接枝反应混合液包括2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和2-巯基乙醇；所述改性底漆层的干膜厚度为5.0-7.5μm。

3、进一步地，所述热镀锌钢基板的厚度为0.45-0.60mm，镀层质量为80-140g/m2，表面粗糙度ra为0.55-0.80μm；所述聚酯面漆层的干膜厚度为16.0-20.0μm。

4、进一步地，所述含甲基丙烯酸酯接枝点的聚酯主体树脂由羟基饱和聚酯树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦和对甲氧基苯酚反应得到；以500.0质量份所述羟基饱和聚酯树脂为基准，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯为3.0-7.5质量份，所述三苯基膦为0.12-0.22质量份，所述对甲氧基苯酚为0.03-0.08质量份。

5、进一步地，所述羟基饱和聚酯树脂由新戊二醇、乙二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、己二酸和对苯二甲酸缩聚得到，所述羟基饱和聚酯树脂的酸值为6.5-8.5mgkoh/g固体，非挥发分为68.0%-72.0%。

6、进一步地，以500.0质量份羟基饱和聚酯树脂为基准，所述接枝反应混合液包括甲基丙烯酸甲酯10.0-24.0质量份、丙烯酸丁酯10.0-24.0质量份、甲基丙烯酸羟乙酯8.0-14.0质量份、2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯12.0-28.0质量份、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷24.0-40.0质量份、2-巯基乙醇4.0-11.0质量份、偶氮二异丁腈0.8-1.3质量份和丙二醇甲醚醋酸酯55.0-65.0质量份。

7、进一步地，所述改性底漆树脂的酸值为9.0-20.5mgkoh/g固体，硅元素摩尔含量为0.20-0.36mmol/g固体。

8、进一步地，以100.0质量份所述改性底漆树脂为基准，所述改性底漆涂料包括丙二醇甲醚醋酸酯15.0-22.0质量份、芳烃溶剂15.0-22.0质量份、正丁酸丁酯8.0-15.0质量份、分散剂0.8-1.5质量份、金红石型钛白粉4.0-8.0质量份、沉淀硫酸钡14.0-22.0质量份、锌铝正磷酸盐防腐颜料3.0-5.0质量份、钙离子交换无定形二氧化硅2.0-4.0质量份、气相二氧化硅0.2-0.8质量份、封闭型六亚甲基二异氰酸酯三聚体18.0-28.0质量份、甲醚化三聚氰胺甲醛树脂2.5-5.5质量份、二月桂酸二丁基锡0.03-0.08质量份、胺封闭十二烷基苯磺酸0.20-0.50质量份和流平剂0.10-0.35质量份。

9、进一步地，所述分散剂为disperbyk-110，所述流平剂为byk-358n，所述钙离子交换无定形二氧化硅为shieldex ac5，所述锌铝正磷酸盐防腐颜料为heucophos zpa。

10、本发明还提供上述镀锌基板彩涂钢卷的制备方法，包括如下步骤：

11、（1）制备羟基饱和聚酯树脂；

12、（2）使所述羟基饱和聚酯树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应，得到含甲基丙烯酸酯接枝点的聚酯主体树脂；

13、（3）将所述含甲基丙烯酸酯接枝点的聚酯主体树脂与包括2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和2-巯基乙醇的接枝反应混合液进行接枝反应，得到改性底漆树脂；

14、（4）将所述改性底漆树脂与颜填料分散研磨，过滤后加入封闭型六亚甲基二异氰酸酯三聚体和甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，得到改性底漆涂料；

15、（5）将所述改性底漆涂料辊涂于经前处理的热镀锌钢基板表面，经第一加热区预固化和第二加热区后固化形成改性底漆层；在所述改性底漆层表面辊涂聚酯面漆并固化，得到镀锌基板彩涂钢卷。

16、进一步地，制备羟基饱和聚酯树脂时，在氮气保护下将多元醇、多元酸、酯化催化剂和二甲苯升温至160℃并保温20-40min，再以1.0-2.0℃/min升温至215-225℃，酯化220-260min后，在215-225℃、真空度-0.080mpa至-0.090mpa下缩聚，测得树脂酸值为6.5-8.5mgkoh/g固体后加入丙二醇甲醚醋酸酯和芳烃溶剂；所述羟基饱和聚酯树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应温度为102-108℃，保温时间为100-140min；所述接枝反应的温度为84-88℃，接枝反应混合液滴加时间为100-140min，滴加后保温时间为130-170min。

17、进一步地，制备改性底漆涂料时，先将改性底漆树脂、溶剂、分散剂、金红石型钛白粉、沉淀硫酸钡、锌铝正磷酸盐防腐颜料、钙离子交换无定形二氧化硅和气相二氧化硅以0.8mm氧化锆珠砂磨35-55min，过滤除去研磨珠后再加入封闭型六亚甲基二异氰酸酯三聚体、甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、二月桂酸二丁基锡、胺封闭十二烷基苯磺酸和流平剂。

18、进一步地，所述前处理包括55±5℃碱性脱脂40-50s、去离子水洗8-12s、90±5℃热风干燥25-35s和无铬钝化处理；所述第一加热区炉温为118-138℃，停留时间为18-26s；所述第二加热区炉温为236-256℃，停留时间为34-42s；所述聚酯面漆的固化金属峰值温度为228-236℃，停留时间为38-46s。

19、本发明的有益效果：本发明的镀锌基板彩涂钢卷中，改性底漆涂料作为面向镀锌基板的高性能涂料，改性底漆树脂以羟基饱和聚酯树脂为主体，通过甲基丙烯酸缩水甘油酯引入可聚合接枝点后，再接枝含磷酸酯基单体和含三烷氧基硅基单体，使锌亲和基团和可水解硅基进入底漆树脂体系。与直接加入游离附着力促进剂相比，该设置有利于减少小分子组分在湿热环境下被抽提或在界面局部富集造成的界面不稳定。

20、本发明将2-巯基乙醇用于接枝反应中，并将其用量控制在4.0-11.0质量份，使接枝链段在涂覆和预固化阶段仍具有界面接触能力，同时又不脱离聚酯主体树脂体系。表1结果显示，实施例1在水煮后划格0级、湿热后划格1级、0t弯折、反向冲击50cm和盐雾720h划线单侧蔓延1.21mm之间形成较好的性能组合；而未引入接枝点、缺少磷酸酯单体或缺少硅烷单体的对比例，在湿热后附着或盐雾蔓延方面均出现下降。

21、本发明的改性底漆涂料在研磨后再加入封闭型六亚甲基二异氰酸酯三聚体和甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，能够避免研磨阶段过早交联或硅烷缩合对分散和界面接触造成影响。涂覆后先经第一加热区预固化，再经第二加热区后固化，有利于在溶剂挥发、界面接触和交联锁定之间取得平衡。底漆干膜厚度控制为5.0-7.5μm，可在形成连续覆盖的同时避免过厚底漆带来的弯折应力和固化收缩问题。