一种高稳定性的适用多种底材的水性涂料及其制备方法与流程

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种高稳定性的适用多种底材的水性涂料及其制备方法。

背景技术

节能减排和环境友好是当代社会发展的主题，涂料产品也正朝着绿色化的方向发展。水性涂料因用水作溶剂或分散介质，含有很低的VOCs，具有绿色环保、气味较小甚至无气味的特性，有力保证了施工人员的身体健康，在很大程度上加快了水性涂料产品的发展。

但相比于油性涂料，水性涂料在附着力、耐候性和储存稳定性等方面具有一定的差距，且目前市售的水性涂料无法适应于多种底材，这大大限制了其在较多领域的应用。因此，开发一种高稳定性的适用多种底材的水性具有很大的市场应用价值。

技术实现要素：

针对市售的水性涂料存在的技术问题，本发明提供了一种高稳定性的适用多种底材的水性涂料及其制备方法。该水性涂料储存稳定性好，适用多种底材，涂膜干燥速度快，在水中浸泡10-14无起泡、脱落现象。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高稳定性的适用多种底材的水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧酯改性的丙烯酸树脂20-35份，中和剂0.3-1份，去离子水18-35份，颜料2-15份，填料3.5-8.5份，水性交联剂0.2-1.5份，消泡剂0.1-0.15份，基材润湿剂0.1-0.15份，流平剂0.1-0.15份，分散剂0.1-0.15份，助溶剂1-3份。

进一步，所述环氧酯改性的丙烯酸树脂为南阳星港有限公司提供，酸值为18-24 mgKOH/g。

进一步，所述中和剂为三乙胺或N-N二甲基乙醇胺的任意一种。

进一步，所述颜料为红色颜料、白色颜料和蓝色颜料的任意一种；所述红色颜料为钼铬红，白色颜料为金红石型钛白粉，蓝色颜料为酞青蓝；所述填料为普通市售的高光钡。

进一步，所述水性交联剂为环氧硅烷化合物，所述环氧硅烷化合物为β-（3,4环氧环己基）乙基三乙氧硅烷、β-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷的任意一种。

进一步，所述消泡剂为BYK-025或BYK-017水性消泡剂的任意一种。

进一步，所述基材润湿剂为AIOX-6727或BYK-341水性基材润湿剂的任意一种。

进一步，所述流平剂为AIOX-6141水性流平剂。

进一步，所述分散剂为AIOX-3781或BYK-154水性分散剂的任意一种。

进一步，所述助溶剂为二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚或二丙二醇丁醚的任意一种。

本发明所述水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将环氧酯改性的丙烯酸树脂、中和剂投入到搅拌器中，在150-200r/min的转速下搅拌10-20min，再依次加入去离子水、水性交联剂，在200-300r/min的转速下搅拌15-20min；

（2）将颜料、填料、消泡剂、基材润湿剂、流平剂、分散剂和助溶剂投入上述步骤（1）的搅拌器内，在1000-1500r/min的转速下搅拌约1h，即得到高稳定性的适用多种底材的水性涂料。

本发明制得的高稳定性的适用多种底材的水性涂料流动好，具有良好的储存稳定性，且适用多种底材，表现出极佳的附着力，涂膜干燥后的硬度和附着力分别达2-3H和0-1级，在水中浸泡10-14天无起泡、脱落现象。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

（1）本发明选用环氧酯改性的丙烯酸树脂，外观清澈透明，具有良好的成膜性。该树脂兼有环氧树脂和丙烯酸树脂两者的特性，成膜后具有极佳的附着力和耐候性。选用的树脂与多种颜料具有优良的分散性和相容性，颜料在该树脂中表现出较强的遮盖力和着色强度。

（2）本发明在制备水性涂料过程中选用环氧硅烷化合物做水性交联剂，利用树脂分散体中存在的羧基与交联剂中存在的环氧基进行反应而交联，且在成膜过程中，烷氧基水解缩合形成硅氧键交联，一方面增加了涂膜的交联密度，另一方面提高了涂层的附着力。相比于其它交联剂，该水性交联剂不仅增加颜填料与树脂的亲和性，延长水性涂料的储存周期，且用量较少。

（3）本发明所需原料来源广泛，制备工艺简单，制备的水性涂料与多种底材表现出优异的附着力。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料以质量份数计组成如下：

环氧酯改性丙烯酸树脂：20份；

中和剂：N-N二甲基乙醇胺，0.3份；

去离子水：18份；

颜料：酞青蓝，2份；

高光钡：8份；

水性交联剂：β-（3,4环氧环己基）乙基三乙氧硅烷，0.2份；

消泡剂：BYK-025，0.1份；

基材润湿剂：BYK-241，0.1份；

流平剂：AIOX-6141，0.1份；

分散剂：BYK-154，0.1份；

助剂：二乙二醇丁醚，2份。

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料的制备方法如下：

（1）将环氧酯改性的丙烯酸树脂、N-N二甲基乙醇胺投入搅拌器中，在150r/min的转速下搅拌10min，再依次加入去离子水、β-（3,4环氧环己基）乙基三乙氧硅烷，在200r/min的转速下搅拌15min；

（2）将酞青蓝、高光钡、BYK-025、BYK-241、AIOX-6141、BYK-154和二乙二醇丁醚投入上述的搅拌器中，在1000r/min的转速下搅拌1h，得到水性涂料。

实施例2

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料以质量份数计组成如下：

环氧酯改性丙烯酸树脂：32份；

中和剂：三乙胺，1份；

去离子水：28份；

颜料：钼铬红，12份，钛白粉，3份；

高光钡：7份；

水性交联剂：β-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧硅烷，1.5份；

消泡剂：BYK-025，0.14份；

基材润湿剂：BYK-341，0.14份；

流平剂：AIOX-6141，0.14份；

分散剂：AIOX-3781，0.14份；

助剂：二丙二醇甲醚，3份。

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料的制备方法如下：

（1）将环氧酯改性的丙烯酸树脂、三乙胺投入搅拌器中，在200r/min的转速下搅拌20min，再依次加入去离子水、β-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧硅烷，在250r/min的转速下搅拌20min；

（2）将钼铬红、钛白粉、高光钡、BYK-025、BYK-341、AIOX-6141、AIOX-3781和二丙二醇甲醚投入上述的搅拌器中，在1500r/min的转速下搅拌1h，得到水性涂料。

实施例3

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料以质量份数计组成如下：

环氧酯改性丙烯酸树脂：25份；

中和剂：三乙胺，0.8份；

去离子水：25份；

颜料：钼铬红，10份；

高光钡：6份；

水性交联剂：β-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧硅烷，0.5份；

消泡剂：BYK-025，0.12份；

基材润湿剂：AIOX-6727，0.12份；

流平剂：AIOX-6141，0.12份；

分散剂：AIOX-3781，0.12份；

助剂：二乙二醇甲醚，1份。

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料的制备方法如下：

（1）将环氧酯改性的丙烯酸树脂、N-N二甲基乙醇胺投入搅拌器中，在150r/min的转速下搅拌15min，再依次加入去离子水、β-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧硅烷，在200r/min的转速下搅拌18min；

（2）将钼铬红、高光钡、BYK-025、AIOX-6727、AIOX-6141、AIOX-3781和二乙二醇甲醚投入上述的搅拌器中，在1200r/min的转速下搅拌1h，得到水性涂料。

实施例4

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料以质量份数计组成如下：

环氧酯改性丙烯酸树脂：30份；

中和剂：三乙胺，1份；

去离子水：28份；

颜料：钛白粉，8份；

高光钡：6.5份；

水性交联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，0.6份；

消泡剂：BYK-017，0.12份；

基材润湿剂：AIOX-6727，0.12份；

流平剂：AIOX-6141，0.12份；

分散剂：AIOX-3781，0.12份；

助剂：二丙二醇丁醚，2份。

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料的制备方法如下：

（1）将环氧酯改性的丙烯酸树脂、三乙胺投入搅拌器中，在180r/min的转速下搅拌15min，再依次加入去离子水、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，在250r/min的转速下搅拌20min；

（2）将钛白粉、高光钡、BYK-017、AIOX-6727、AIOX-6141、AIOX-3781和二丙二醇丁醚投入上述的搅拌器中，在1500r/min的转速下搅拌1h，得到水性涂料。

实施例5

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料以质量份数计组成如下：

环氧酯改性丙烯酸树脂：35份；

中和剂：N-N二甲基乙醇胺，1份；

分散剂：去离子水，35份；

颜料：钼铬红，15份；

高光钡：8.5份；

水性交联剂：γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷，1份；

消泡剂：BYK-025，0.15份；

基材润湿剂：BYK-341，0.15份；

流平剂：AIOX-6141，0.15份；

分散剂：AIOX-3781，0.15份；

助剂：二乙二醇丁醚，2份。

本实施例高稳定性的适用多种底材的水性涂料的制备方法如下：

（1）将环氧酯改性的丙烯酸树脂、三乙胺投入搅拌器中，在200r/min的转速下搅拌20min，再依次加入去离子水、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷，在300r/min的转速下搅拌20min；

（2）将钼铬红、高光钡、BYK-025、BYK-341、AIOX-6141、AIOX-3781和二乙二醇丁醚投入上述的搅拌器中，在1500r/min的转速下搅拌1h，得到水性涂料。

对比例1

对比例1与实施例2的区别在于使用的树脂为自制的丙烯酸树脂。

对比例2

对比例2与实施例2的区别在于添加的水性交联剂为碳化二亚胺交联剂。

对比例3

对比例3与实施例2的区别在于添加的水性交联剂为三羟甲基丙烷-三［3-（2-甲基-氮丙啶基）］丙酸酯交联剂。

为进一步说明本发明所公开的高稳定性的适用多种底材的水性涂料，本发明还对实施例1~5和对比例1~3的方法制备的水性涂料的性能进行了相应测试，测试方法如下：

表干时间测试：将实施例和对比例中的水性涂料均匀涂抹在聚四氟乙烯板上，25℃恒温干燥，根据GB1728-79的方法测试涂料的表干时间。

硬度测试：按照GB/T6739-2006的方法测试实施例和对比例中的水性涂料的硬度。

附着力测试：按照GB/T9286-1998的方法测试实施例和对比例中的水性涂料的附着力。

耐水性测试：采用GB/T1733-1993标准，测试实施例和对比例中的水性涂料的耐水性，涂料96 h不起泡、不脱落、允许轻微变色，视为通过。

储运稳定性测试：将实施例和对比例中的水性涂料的样品在标准温度25℃条件下，储存12月后，如无结皮、酸味、胶块、刷痕等现象出现，则视为通过。

上述测试结果如表1。

表1

从表1中可知，本发明的实施例1~5在水性涂料制备过程中，通过化学改性法在环氧酯改性的丙烯酸树脂聚合物的支链上引入环氧硅烷化合物做水性交联剂，综合提高水性涂料的性能。对比实施例2和对比例1~3中的实验结果，同时选用环氧酯改性的丙烯酸树脂和环氧硅烷化合物做水性交联剂的水性涂料具有优异的耐水性和储存稳定性，且对多种底材表现出良好的附着力。

综上所述，本发明提供的水性涂料通过环氧硅烷化合物有机结合环氧酯改性的丙烯酸树脂，提升了水性涂料的综合性能。在涂料成膜过程中，水性涂料的环氧酯改性的丙烯酸树脂主链会迁移到漆膜底面，提供了与不同底材的附着力；而与丙烯酸树脂支链上交联的环氧硅烷化合物会迁移到漆膜表面，从而提供低的表面张力，增加涂层的疏水性，而由于环氧硅烷的空间位阻效应，使水性涂料具有极好的长期储存稳定性，这是其它水性交联剂无法比拟的。在两者的双重协同作用下，制备的水中涂料表现出良好的综合性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。