水性丙烯酸涂料组合物及其制备方法与流程

本申请涉及涂料技术领域，尤其是涉及水性丙烯酸涂料组合物及其制备方法。

背景技术：

涂料工业历来是挥发性有机化合物(voc)排放的主要污染源之一，传统的溶剂型涂料在生产和涂装过程中会产生大量的voc释放到大气中，不仅严重污染环境，危害人们的身体健康，还带来严重的安全隐患。单组分水性丙烯酸涂料是以丙烯酸乳液为成膜基料的低voc环保型产品，具有干燥速度快，附着力强，耐候性优异等优点，同时相对于双组分产品价格低廉，无适用期，使其在水性工业涂料中应用非常广泛。

水性丙烯酸浸涂漆是一种单组份水性丙烯酸涂料，其树脂成分采用水性丙烯酸乳液，通过浸涂方式进行涂装，随后经由低温烘烤或常温自挥发成膜固化。相对于喷涂辊涂等其他涂装方式，水性丙烯酸浸涂漆在使用过程中具有不易燃烧、气味小、施工简便、应用面广、适合大规模工业化连续生产等优势。钢结构用配件是水性丙烯酸浸涂漆的重要应用场景之一，通过“底面合一”的浸涂工艺可以很好解决钢结构配件因空腔等结构而不易直接涂装的问题，但在施工过程中发现，采用水性丙烯酸浸涂漆进行浸涂时初期耐水性、抗流挂性能较差，影响浸涂效果。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种初期耐水性、抗流挂性能良好的水性丙烯酸涂料组合物及其制备方法。

本申请的第一方面，提供水性丙烯酸涂料组合物，该水性丙烯酸涂料组合物包括水性丙烯酸乳液、成膜助剂、ph调节剂和增稠剂，增稠剂包括聚氨酯增稠剂和碱溶胀增稠剂。

根据本申请实施例的水性丙烯酸涂料组合物，至少具有如下有益效果：

该组合物中，经调节ph后的水性丙烯酸乳液在成膜助剂的作用下发生溶解作用，乳胶粒子表面发生软化，随着涂料的干燥过程中水分的挥发，软化的乳胶粒子之间产生挤压变形，聚合物分子链相互扩散继而融合成完整连续的漆膜，而聚氨酯增稠剂和碱溶胀增稠剂的复配体系则能够在此过程中有效地对作为连续相的水性丙烯酸乳液进行增稠，使组合物在形成漆膜的过程中保持良好的触变性，满足浸涂施工时对于湿膜抗流挂和流平性能的平衡，从而在保持较快的干燥速度、建立较好的初期耐水性能的同时实现优异的抗流挂效果。

在本申请的一些实施方式中，包括35～45质量份的水性丙烯酸乳液、1～5质量份的成膜助剂、0.1～0.3质量份的ph调节剂和0.2～1质量份的增稠剂。

在本申请的一些实施方式中，增稠剂包括0.1～0.9质量份的聚氨酯增稠剂和0.1～0.9质量份的碱溶胀增稠剂。

在本申请的一些实施方式中，聚氨酯增稠剂为假塑型非离子聚氨酯增稠剂。其中，假塑型非离子聚氨酯增稠剂是指该非离子聚氨酯增稠剂的流变曲线为假塑型。采用假塑型非离子聚氨酯增稠剂能够有效增加涂料组合物在低剪切速率下的剪切粘度，提高其抗流挂性能。

在本申请的一些实施方式中，假塑型非离子聚氨酯增稠剂为疏水性假塑型非离子聚氨酯增稠剂。

在本申请的一些实施方式中，疏水性假塑型非离子聚氨酯增稠剂为万华化学vesmodyu-605非离子聚氨酯增稠剂。

在本申请的一些实施方式中，碱溶胀增稠剂为缔合型碱溶胀增稠剂。

在本申请的一些实施方式中，缔合型碱溶胀增稠剂为缔合型聚丙烯酰胺增稠剂。

在本申请的一些实施方式中，缔合型聚丙烯酰胺增稠剂中包含阴离子聚丙烯酰胺。

该增稠剂复配体系相对其他复配体系而言，响应快增稠效率高，能较好的满足体系需求。

在本申请的一些实施方式中，碱溶胀增稠剂为美国陶氏化学亚乐顺tm(acrysol^tm)dr-50碱溶胀型增稠剂。

在本申请的一些实施方式中，水性丙烯酸乳液为佛山市南海广利树脂化工有限公司kl-3045丙烯酸乳液，该水性丙烯酸乳液的外观为淡蓝色乳状液体，固含量45±2％，粒径小，干燥速度快，能快速建立起初期性能，具有较好的耐水及耐盐雾性能。

在本申请的一些实施方式中，成膜助剂包括醇酯十二、二丙二醇丁醚、丙二醇苯醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、丁二酸二异丁酯、二乙二醇丁醚中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，ph调节剂包括氨水、1-氨基-2-丙醇、n-甲基乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，水性丙烯酸涂料组合物还包括颜填料、润湿剂、分散剂、消泡剂、抗闪锈剂中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，水性丙烯酸涂料组合物还包括20～40质量份的颜填料、0.2～0.35质量份的润湿剂、0.25～0.65质量分布的分散剂、0.05～0.2质量份的消泡剂、0.1～1质量份的抗闪锈剂。

在本申请的一些实施方式中，颜填料包括颜料和填料中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、钛白粉、锌钡白、锌白、铬黄粉、镉黄、铬绿、氧化铬绿、铁蓝、群蓝、镉红、钼铬红、炭黑、酞青蓝中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，填料包括滑石粉、高岭土、硅藻土、硅灰石、铁钛粉、石英砂、硫酸钡、云母粉、长石粉中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，填料包括铁钛粉、硫酸钡和云母粉。

在本申请的一些实施方式中，润湿剂包括炔二醇类润湿剂、非离子烷基乙氧基类润湿剂、聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂、非离子有机氟类润湿剂中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，分散剂包括聚氨酯类分散剂、聚丙烯酸酯类分散剂中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，消泡剂包括有机硅类消泡剂、氟硅类消泡剂中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，抗闪锈剂包括亚硝酸盐、有机锌螯合物中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，ph调节剂和水性丙烯酸乳液的质量千分比为3～7‰。

在本申请的一些实施方式中，成膜助剂和水性丙烯酸乳液的质量百分比为3～12％。

在本申请的一些实施方式中，水性丙烯酸涂料组合物为单组分水性丙烯酸涂料组合物。单组分水性丙烯酸涂料组合物是指涂料组合物中仅具有水性丙烯酸乳液一种作为涂料基体的树脂或乳液成分，利用该涂料组合物进行涂覆形成漆膜时，通过溶剂的挥发形成漆膜而不发生交联固化反应。

本申请的第二方面，提供上述单组份水性丙烯酸涂料组合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

取润湿剂、分散剂、抗闪锈剂、消泡剂、颜填料，混匀后，研磨至细度≤50μm，得到研磨产物；

向研磨产物中加入水性丙烯酸乳液、成膜助剂、抗闪锈剂和增稠剂，混合至体系粘度为110～120ku，过滤得到水性丙烯酸涂料组合物。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

具体实施方式

以下将结合实施例对本申请的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。

下面详细描述本申请的实施例，描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下述实施例中部分原料来源说明如下：

水性丙烯酸乳液，购自佛山市南海广利树脂化工有限公司，牌号kl-3045；

聚氨酯增稠剂，购自万华化学集团股份有限公司，牌号u605，使用时以丙二醇为溶剂稀释至10wt％；

碱溶胀增稠剂，购自美国陶氏化学公司，牌号dr-50；

炔二醇非离子润湿剂，购自广州丰硕化工科技有限公司，牌号v-104e；

聚醚改性聚硅氧烷润湿剂，购自北京麦尔化工科技有限公司，牌号hy-6085；

高分子型聚丙烯酸酯型分散剂，购自荷兰埃夫科纳助剂公司，牌号afcona-4550；

聚氨酯类分散剂，购自荷兰埃夫科纳助剂公司，牌号afcona-4047；

有机硅类消泡剂，购自上海深竹化工有限公司，牌号sn6791；

有机锌螯合物，购自普为(上海)新材料科技有限公司，牌号fr-6188。

实施例1

本实施例提供一种水性丙烯酸涂料组合物，该水性丙烯酸涂料组合物的原料包括以下组分：40质量份的水性丙烯酸乳液、2质量份的醇酯十二、0.2质量份的n,n-二甲基乙醇胺、0.2质量份的聚氨酯增稠剂、0.2质量份的碱溶胀增稠剂、2质量份的钛白粉、1质量份的酞青蓝、10质量份的硫酸钡、7质量份的铁钛粉、2.5质量份的云母粉、0.1质量份的炔二醇非离子润湿剂、0.3质量份的聚醚改性聚硅氧烷润湿剂、0.3质量份的高分子型聚丙烯酸酯型分散剂、0.2质量份的聚氨酯类分散剂、0.15质量份的有机硅类消泡剂、0.15质量份的亚硝酸钠、0.5质量份的有机锌螯合物。

该水性丙烯酸涂料组合物的制备方法如下：

(1)取12份水加入分散缸中，在1000rpm转速下依次加入0.1质量份炔二醇非离子润湿剂、0.3质量份高分子型聚丙烯酸酯型分散剂、0.2质量份聚氨酯类分散剂、0.15质量份亚硝酸钠、0.1质量份有机硅类消泡剂，分散5min，随后调节转速至800rpm，再依次加入2质量份钛白粉、1质量份酞青蓝、10质量份硫酸钡、7质量份铁钛粉、2.5质量份云母粉，搅拌均匀后研磨至50μm细度以下，得到研磨产物；

(2)在研磨产物中依次加入40质量份水性丙烯酸乳液、17质量份水、0.2质量份n,n-二甲基乙醇胺、0.05质量份有机硅类消泡剂、2质量份醇酯十二、0.3质量份聚醚改性聚硅氧烷润湿剂、0.5质量份有机锌螯合物、0.2质量份聚氨酯增稠剂搅拌5min，最后添加0.2份碱溶胀增稠剂调节粘度至113ku，使用200目绢丝布过滤，得到水性丙烯酸涂料组合物。

对制备得到的单组份水性丙烯酸涂料组合物进行取样检测，检测方法和检测结果见表1。

表1.水性浸涂漆检测方法和检测结果

另外，检测水性丙烯酸涂料组合物的初期耐水性和抗流挂性，测试方法和结果如下：

初期耐水性：用涂料组合物总体积10％的水稀释后搅拌均匀，在标准喷砂钢板上喷涂制得干膜厚度50μm的漆膜，室温自干12h后测试漆膜初期耐水性，测试8h后轻擦漆膜，观察发现漆膜完整无异常，无发白脱色和起泡发皱等现象。

抗流挂性：用涂料组合物总体积40％水稀释后搅拌均匀，用流挂试验仪在试板板面上刮拉不同厚度的湿膜，立即将刮完的涂膜垂直放置，放置时使条膜呈横向保持“上薄下厚”，待涂膜表干后观察其流挂情况。本实施例水性丙烯酸涂料组合物得到的漆膜表干后可达到300μm不流挂，流挂性能完全满足浸涂工艺施工要求。

从上述实验结果可以看出，本申请实施例所提供的水性丙烯酸涂料组合物自然干燥快，表干不超过20min，实干不超过3h，同时具有高附着力、低voc含量，初期耐水性能和抗流挂性能优异，水性环保安全，可以替代目前市场上的溶剂型产品，具有良好的市场前景。

对比实验

对比例1：本对比例提供一种水性丙烯酸涂料组合物，与实施例1的区别仅在于，云母粉的含量为0。

对比例2：本对比例提供一种水性丙烯酸涂料组合物，与实施例1的区别仅在于，将云母粉替代为相同质量的滑石粉。

对比例3：本对比例提供一种水性丙烯酸涂料组合物，与实施例1的区别仅在于，将碱溶胀增稠剂用等质量的聚氨酯增稠剂进行替代。

对比例4：本对比例提供一种水性丙烯酸涂料组合物，与实施例1的区别仅在于，将聚氨酯增稠剂用等质量的碱溶胀增稠剂进行替代。

采用与实施例1相同的测试方法对对比例1～4进行检测。

初期耐水性测试结果显示，对比例1的漆膜表面出现大量锈点，对比例2的漆膜表面出现少量锈点。该结果表明，片状结构的云母粉能够起到物理阻隔的作用，而且相比于同为片状结构的滑石粉，云母粉具有更高的径厚比，能达到更好的物理阻隔作用，阻挡空气和水分的进入，有效地提高水性丙烯酸涂料组合物的初期耐水性能，更好的满足全自动机械生产线的下线要求。

抗流挂性能测试结果显示，对比例3的漆膜表干后仅能够达到125μm不流挂，而对比例4的漆膜表面后仅能够达到150μm不流挂。推测其中原因可能在于，碱溶胀增稠剂容易受体系ph变化而改变其增稠能力，聚氨酯增稠剂则能够在体系ph发生变化的情况下维系体系粘度；而在水性丙烯酸涂料组合物的制备中，聚氨酯增稠剂与碱溶胀增稠剂的复配能够为组合物提供更好的低剪切粘度，从而有效提升其抗流挂性能。

综合上述实施例和对比例可以看出，本申请所提供的水性丙烯酸涂料组合物通过聚氨酯增稠剂和碱溶胀增稠剂的复配体系对水性丙烯酸乳液进行增稠，使其能很好的满足浸涂施工后湿膜抗流挂和流平性能的平衡，干燥速度快，并且能够快速建立较好的初期耐水性能。

上面结合实施例对本申请作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。