基于大分子着色剂的超低VOCs玻璃烤漆及其制备方法与流程

本发明涉及玻璃烤漆技术领域，特别是涉及一种基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆及其制备方法。

背景技术：

玻璃是一种高硬度、清洁、无毒、耐腐蚀耐老化性能极好的材料，被广泛应用于建筑装饰、家用生活品、食品饮料包装等领域。为了改善玻璃制品的外观，赋予玻璃更好的装饰效果，通常需要在玻璃表面涂覆一层涂层，这样还可以保护玻璃制品表面，提高其耐久性。

水溶性玻璃烤漆经过近20年的发展，以其低成本，接近溶剂型烤漆性能的优势已占据广泛的市场份额。最常见体系是水溶性羟基丙烯酸树脂和氨基树脂复配，该体系中使用了大量的醇醚类溶剂取代传统溶剂，如乙二醇丁醚，二丙二醇甲醚，丙二醇甲醚，二丙二醇丁醚，丁醇等。其中乙二醇丁醚又称防白水，微有香味，溶解能力强，涂膜流动性好，可以有效地防止涂膜发白；在多数溶剂型涂料中使用乙二醇丁醚可起到防雾、防皱、提高涂膜流动性及光泽的作用；乙二醇丁醚以其良好的水相容性成为了不可多得的水性涂料助溶剂。但是有研究表明，乙二醇醚类产品可以引起血液病变和胎儿畸形。在标准hj2537—2014《环境标志产品技术要求水性涂料》中，工业涂料有害物质限量对乙二醇醚及其酯类的总量要求是≤100mg/kg。大量使用这类溶剂对研发、生产和施工人员的危害不可避免。

随着环保要求的不断发展，和对相关从业人员的保护出发，研发一种真正的水性玻璃烤漆势在必行。针对水溶性玻璃烤漆的溶剂含量过高，目前出现了乳液型烤漆，乳液型烤漆中仍需要加入二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚，vocs含量达到100g/l，且其性能不够好，如硬度仅为2h，虽然这种乳液型烤漆降低了vocs含量，同时也牺牲了部分性能，不能对玻璃起到很好的装饰保护作用，实用价值降低。

因此亟需提供一种新型的超低vocs玻璃烤漆来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆及其制备方法，能够克服现有水溶性玻璃烤漆存在vocs(挥发性有机物)含量高，生产能耗大，生产、喷涂车间气味大等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆，以重量百分比计包括如下重量组份：

a组分：

b组分：硅烷偶联剂

在本发明一个较佳实施例中，所述羟丙乳液固含量为40—45％，羟基含量以固体份计为1.2—4.2％，优选2.0—3.0％。

在本发明一个较佳实施例中，所述消泡剂选自tego825、tego822、tego830等中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述氨基树脂采用高固含型全甲醚化或水性氨基树脂，采用cymel303lf、cymel1123、cymelxw3106、cymel1116、cymel385中的一种或两种以上的混合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述封闭型固化剂选用封闭型异氰酸酯固化剂，如trixenebi201、trixenebi220、trixenedp9c/213。

在本发明一个较佳实施例中，所述大分子着色剂采用彩色共聚型环氧改性聚氨酯，是一种将聚合物与发色团通过化学反应制得的一种反应型大分子着色剂产品。具体成分及其制备方法参见专利cn109456449a。

在本发明一个较佳实施例中，所述润湿剂选自tego270、tego280、tego245、tego4100等中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述流平剂选自tego425、tego450、tego410等中的一种或多种。

在本发明一个较佳实施例中，所述高沸点环保溶剂选自醇酯12、沙索novelutioncgp、沙索nacolether8、三丙二醇丁醚中的一种或两种以上的混合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述脱泡剂选自tego901w、tego902w、tego904w等中的一种。

所述填料可选用超细硫酸钡浆等常用填料。

所述ph调节剂选自amp95、dmea、yt—99等中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述增稠流变剂包由聚氨酯缔合型增稠剂、碱溶胀增稠剂、膨润土、凹凸棒、聚酰胺蜡、硅酸镁锂中的多种组成。

在本发明一个较佳实施例中，所述封闭型酸催化剂是需要在一定温度下解封后才能发挥作用的催化剂，选自cycat4045、cycatvxk6395、cycatvxk6357中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述硅烷偶联剂选自kh—560、道康宁z—6040等中的一种。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种所述基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备a组分：加入计量的羟丙乳液和消泡剂，低速搅拌均匀，逐步加入氨基树脂、封闭型固化剂、大分子着色剂搅拌均匀，提高转速，加入润湿剂和用水稀释的高沸点环保溶剂，搅拌5～10min，待其分散均匀，提高转速，依次加入流平剂、封闭型酸催化剂、ph调节剂和增稠流变剂包和余量水，调整到合适ph值和粘度后，搅拌10～30min，再加入脱泡剂搅拌5～10min即可出料，过滤后灌装计量，即可得到大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆a组分；

步骤2：制备b组分：将硅烷偶联剂过滤后包装即得大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆b组分；

步骤3：使用前按比例a组分：b组分：水＝100：1～3：10～30搅拌均匀后静置30min，再过滤，待其表干后放入烘箱150～180℃烘烤10～30min，即得到基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆。

在本发明一个较佳实施例中，在制备a组分与b组分时，均通过200目滤布进行过滤操作。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆中的大分子着色剂是乳液型产品，可以与羟基丙烯酸树脂混溶。无需经过研磨制浆过程，不需要添加分散剂，可以有效降低生产能耗和减少助剂使用；

(2)所述大分子着色剂预留有反应性官能团，如羟基、氨基、环氧基、羧基等，可与羟丙乳液中的羟基、羧基，氨基树脂中氨基、亚胺基，封闭型异氰酸酯固化剂受热后暴露出的异氰酸酯等基团发生交联反应，与树脂一起固化成膜，有效提高漆膜的交联度。这种成膜方式与色浆中着色剂微粒被树脂物理包裹成膜相比，所形成的漆膜更加致密，使漆膜的光泽度、耐磨、耐水、耐醇性能极大提高；

(3)该配方用高羟值的羟丙乳液，配合水性氨基树脂和水性大分子着色剂，主成膜树脂中vocs含量为0，经过复配后，几乎无异味。按国标gb/t23986—2009检测其vocs含量为15g/l，与水溶性玻璃烤漆普遍vocs含量300～600g/l相比，极大降低vocs含量。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：

一种基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆，由以下组分及方法制备得到：

a组分：首先加入55g羟丙乳液(固含量45％，羟基含量3％)和0.3gtego825，400rpm转速下搅拌5min，逐步加入10gcymel385、3gtrixenebi201、6g大分子着色剂和5g超细硫酸钡浆搅拌均匀，提高转速至600rpm搅拌10min，加入0.2gtego270和用4g水稀释的2g醇酯12，搅拌5～10min，待其分散均匀，提高转速至1200rpm，依次加入0.2gtego450、0.3gdmea、10g增稠流变剂包(0.5g硅酸镁锂、0.5g聚氨酯缔合型增稠剂、0.5g碱溶胀增稠剂8.5g水)和3.5g水，调整到粘度和ph＝8～9后，搅拌10～30min，再加入0.5gtego902w搅拌5～10min即可出料，经200目滤布过滤。

b组分：将kh—560通过200目滤布过滤后包装。

使用前按比例(a组分：b组分：水＝100：3：25)搅拌均匀后静置30min，再通过200目纱布过滤后施工。待其表干后放入160℃烘烤25min。

实施例2：

一种基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆，由以下组分及方法制备得到：

a组分：首先加入55g羟丙乳液(固含45％，羟基含量2％)和0.3gtego822，400rpm转速下搅拌5min，逐步加入10gcymelxw3106、2gtrixenebi220、8g大分子着色剂和4g超细硫酸钡浆搅拌均匀，提高转速至600rpm搅拌10min，加入0.2gtego4100和用3g水稀释的3g沙索novelutioncgp，搅拌5～10min，待其分散均匀，提高转速至1200rpm，依次加入0.2gtego425、0.2gyt—99、8g增稠流变剂包(1g聚氨酯缔合型增稠剂、1g碱溶胀增稠剂、6g水)和5.7g水，调整到粘度和ph＝8～9后，搅拌10～30min，再加入0.4gtego901w搅拌5～10min即可出料，经200目滤布过滤。

b组分：将kh—560通过200目滤布过滤后包装。

使用前按比例(a组分：b组分：水＝100：2：20)搅拌均匀后静置30min，再通过200目纱布过滤后施工。待其表干后放入160℃烘烤25min。

实施例3：

一种基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆，由以下组分及方法制备得到：

a组分：首先加入60g羟丙乳液(固含45％，羟基含量1.5％)和0.3gtego830，400rpm转速下搅拌5min，逐步加入9gcymel303lf、1gtrixenedp9c/213、2g大分子着色剂和12g超细硫酸钡浆搅拌均匀，提高转速至600rpm搅拌10min，加入0.2gtego270和用2g水稀释的1g三丙二醇丁醚，搅拌5～10min，待其分散均匀，提高转速至1200rpm，依次加入0.2gtego410、0.5gcycat4045、0.3gamp95、7g增稠流变剂包(1g聚氨酯缔合型增稠剂、1g碱溶胀增稠剂、4g水、1g三丙二醇丁醚)和4.2g水，调整到粘度和ph＝8～9后，搅拌10～30min，再加入0.3gtego904w搅拌5～10min即可出料，经200目滤布过滤。

b组分：将kh—560通过200目滤布过滤后包装。

使用前按比例(a组分：b组分：水＝100：1.5：30)搅拌均匀后静置30min，再通过200目纱布过滤后施工。待其表干后放入180℃烘烤25min。

上述实施例制得基于大分子着色剂的超低vocs玻璃烤漆及其烘烤漆膜的技术指标按照标准《hg/t5175—2017玻璃和陶瓷制品装饰用水性涂料》进行检测如下：

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明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。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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