水性金属涂料及其制备方法与流程

2021-02-02 19:02:35|

294|

起点商标网

本申请属于涂料技术领域，尤其涉及一种水性金属涂料及其制备方法。

背景技术：

在日常生活中，外墙装饰板、电梯轿厢内部的装饰板通常为金属材质，为了提升饰板的美观效果，同时为了保护金属材质不会出现腐蚀现象。通常的做法是将饰板的材质改为铝合金或采用pvc彩板进行装饰。但这种方案通常都会大幅增加制造成本，适用性不广泛。

采用涂料涂装可以做到随时对饰板的颜色进行调整改变，且采用高温固化的涂层具有超长的防腐蚀性能，因此采用金属涂料对金属制品饰板进行保护，是一种最为经济有效的方案。

常规使用的金属涂料是传统的溶剂型聚氨酯涂料，涂料体系内具有大量的有机溶剂(voc)，在施工状态下通常voc含量达到数百g/l，对于生态环境有较大的危害，同时有机溶剂易燃易爆，对于人民群众安全也存在极大的隐患。

近年来兴起的水性涂料，其本身voc含量较低，且由于体系内水的存在，闪点高于60℃，不属于危险品，在储存使用过程中都不会有爆燃的风险。但一般的水性金属涂料，对于碳钢基材具有良好的附着力，对诸如不锈钢、铝合金等的附着力并不十分理想，且水性金属涂料通常固化温度在150℃以上，导致施工不便，影响了水性金属涂料的广泛应用。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种水性金属涂料及其制备方法，旨在解决现有技术中水性金属涂料对金属基材的附着力较差且固化温度过高的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种水性金属涂料，以所述水性金属涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

第二方面，本申请提供一种所述的水性金属涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、助剂和去离子水进行第一混料处理，得到第一混合物；

将颜料和助溶剂进行第二混料处理，得到第二混合物；

将所述第一混合物和所述第二混合物进行第三混料处理，得到所述水性金属涂料。

本申请第一方面提供的水性金属涂料，该水性金属涂料以水性丙烯酸分散体为主要成膜组分，水性丙烯酸分散体树脂丰满度较高，与氨基树脂协同作用，氨基树脂为未烷基化的树脂，二者交联反应能够快速成膜，提高涂料对金属制品的表面附着力，且交联反应的温度较低，固化温度低于150℃，方便施工；同时与颜料、助剂和助溶剂复配使用，使水性金属涂料具有极佳的光泽和丰满度，附着能力强，同时在100～110℃的条件下能够短时间进行固化，且不需要额外添加有机溶剂，保证无voc污染，提高了水性金属涂料的适用性。

本申请第二方面提供的水性金属涂料的制备方法，该制备方法将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、助剂和去离子水进行混合，将颜料和助溶剂进行混合后，再将两个混合物进行混料处理，该混料处理能够保证各组分混合均匀，分散性高，操作简单，方便后续使用。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

术语“第一“、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，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。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一xx也可以被称为第二xx，类似地，第二xx也可以被称为第一xx。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例第一方面提供一种水性金属涂料，以水性金属涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

本申请第一方面提供的水性金属涂料，该水性金属涂料以水性丙烯酸分散体与氨基树脂协同作用，二者发生交联反应快速成膜，成膜张力强，能够提高对金属制品的表面附着力；且氨基树脂为未烷基化的树脂，与水性丙烯酸分散剂交联反应的温度较低，固化温度低于150℃，同时与颜料、助剂和助溶剂复配使用，使水性金属涂料具有极佳的光泽和丰满度，附着能力强，同时在100～110℃的条件下能够短时间进行固化，且不需要额外添加有机溶剂，保证无voc污染，提高了水性金属涂料的适用性。

具体的，以水性金属涂料的总重量为100％计，水性金属涂料包括40～67wt％的水性丙烯酸分散体，水性丙烯酸分散体是指通过自由基溶液聚合或逐步溶液聚合等工艺合成的无污染型的物质。在本发明具体实施例中，以水性金属涂料的总重量为100％计，水性丙烯酸分散体的添加量选自40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％、50wt％、51wt％、52wt％、53wt％、54wt％、55wt％、56wt％、57wt％、58wt％、59wt％、60wt％、61wt％、62wt％、63wt％、64wt％、65wt％、66wt％、67wt％。

优选的，水性丙烯酸分散体选自水性丙烯酸分散体3ab91w、uoply2182h的至少一种。在一些实施例中，水性丙烯酸分散体选自水性丙烯酸分散体3ab91w，水性丙烯酸分散体3ab91w为佛山高明同德公司所生产，该水性丙烯酸分散体的光泽度和丰满度较高，能够快速成膜并且提高成膜的张力，使涂料对于金属制品例如不锈钢和轻金属的表面附着力良好。

优选的，水性丙烯酸分散体的羟基质量百分含量为2.5％～3.0％，选择中羟分散体的水性丙烯酸分散体，控制水性丙烯酸分散体的羟基含量，能够保证涂料的交联密度适中，确保涂层的硬度、耐化学性较好。在本发明优选实施例中，控制水性丙烯酸分散体的质量百分含量为2.7％。

具体的，以水性金属涂料的总重量为100％计，水性金属涂料包括10～20wt％的氨基树脂，由于水性丙烯酸分散体体树脂丰满度较高且携带阴离子，与氨基树脂结合，能够在一定温度条件下进行交联反应，成膜张力强，能够提高涂料对金属制品的表面附着力，同时氨基树脂为未烷基化的树脂，与水性丙烯酸分散剂交联反应的温度较低，固化温度低于150℃，方便施工。在本发明具体实施例中，以水性金属涂料的总重量为100％计，氨基树脂的添加量选自10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％。

优选的，氨基树脂选自氨基树脂cymel1172、cymel373的至少一种。在一些实施例中，氨基树脂选自氨基树脂cymel1172，氨基树脂cymel1172为湛新公司所生产，是一种未烷基化的甘脲交联剂，能够与水性丙烯酸分散体在一定温度下进行交联反应，提升了涂抹对于金属制品的附着力，同时也能将丙烯酸分散体与氨基树脂的交联温度降低至最低100℃。

优选的，水性丙烯酸分散体与氨基树脂的质量比为(7～8)：(2～3)，由于该水性金属涂料依靠水性丙烯酸树脂分散体与氨基树脂进行交联反应形成膜，因此进一步限定水性丙烯酸分散体和氨基树脂的质量比，控制二者的质量比能够控制反应成膜的交联密度，保证涂料的性能较优。

具体的，以水性金属涂料的总重量为100％计，水性金属涂料包括10～20wt％的颜料，添加颜料能够改变水性金属涂料的颜色，根据需要进行颜料添加，使水性金属涂料能够根据需求使用。在本发明具体实施例中，以水性金属涂料的总重量为100％计，颜料的添加量选自10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％。

优选的，颜料选自金属颜料。选择金属类的颜料，使水性金属涂料能够在金属制品表面进行使用，保证具有较好的使用效果。在本发明优选实施例中，金属颜料选自水性细白银铝银浆，且以水性金属涂料的总重量为100％计，水性细白银铝银浆的的添加量选自20wt％。

具体的，以水性金属涂料的总重量为100％计，水性金属涂料包括3～10wt％的助剂，加入助剂能够优化水性金属涂料各方面的性能，添加助剂进行复配，提高水性金属涂料的效果。在本发明具体实施例中，以水性金属涂料的总重量为100％计，助剂的添加量选自3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％。

优选的，助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂、触变助剂、附着力促进剂中的至少一种。

在一些实施例中，助剂选自分散剂，添加分散剂能够促进各组分分散均匀，避免形成沉淀影响效果。优选的，分散剂选自tego755w、byk-190的至少一种。

在一些实施例中，助剂选自流平剂，添加流平剂，能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，提高涂膜的性能。优选的，流平剂选自tegoglide410、tegoglide4100中的至少一种。

在一些实施例中，助剂选自消泡剂，添加消泡剂，能够降低涂料的表面张力，防止泡沫形成。优选的，消泡剂选自tegoairex901w、tegofoamex810中的至少一种。

在一些实施例中，助剂选自触变助剂，加入触变助剂能够在水分散体系中，促进矿物微细颗粒的晶面和晶结合，形成包含大量水分子的触变性凝胶，能形成较高粘度的胶体。优选的，触变助剂选自borchi0620、rheolate299中的至少一种。

在一些实施例中，助剂选自附着力促进剂，添加不着力促进剂能够提高水性金属涂料对金属制品的附着力，提高性能。优选的，附着力促进剂选自eterkyd4901-b-72、hb92-3的至少一种。

具体的，以水性金属涂料的总重量为100％计，水性金属涂料包括2～5wt％的助溶剂，加入助溶剂能够提高有机物的溶剂性，基于相似形容的原理，保证各组分的溶解效果较佳，溶解均匀。在本发明具体实施例中，以水性金属涂料的总重量为100％计，助溶剂的添加量选自2wt％、3wt％、4wt％、5wt％。

优选的，助溶剂选自二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的至少一种。添加二丙二醇甲醚或二丙二醇丁醚，能够促进对颜料组分的溶解效果，使颜料则分溶解完全，有利于涂覆使用。

具体的，以水性金属涂料的总重量为100％计，水性金属涂料包括8～30wt％的去离子水，以去离子水补足水性金属涂料的总重量，能够提高涂料的溶解性，使涂料使用

本申请实施例第二方面提供一种水性金属涂料的制备方法，制备方法包括如下步骤：

s01.将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、助剂和去离子水进行第一混料处理，得到第一混合物；

s02.将颜料和助溶剂进行第二混料处理，得到第二混合物；

s03.将第一混合物和第二混合物进行第三混料处理，得到水性金属涂料。

在上述步骤s01中，将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、助剂和去离子水进行第一混料处理的步骤中，将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、助剂和去离子水于400～500rpm的条件下进行第一混料处理15～20分钟。

优选的，当助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂、触变助剂的混合物，将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、分散剂、流平剂、消泡剂和去离子水进行第一混料处理的步骤中，将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、分散剂、流平剂、消泡剂和去离子水于400～500rpm的条件下进行第一混料处理15～20分钟。

在上述步骤s02中，将颜料和助溶剂进行第二混料处理的步骤中，将颜料和助溶剂于200～300rpm的条件下进行第二混料处理5～10分钟。

在上述步骤s03中，将第一混合物和第二混合物进行第三混料处理的步骤中，将第一混合物和第二混合物于400～600rpm的条件下进行第三混料处理20～25分钟。

优选的，当助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂、触变助剂的混合物，将第一混合物和第二混合物进行第三混料处理的步骤还包括：再加入触变助剂进行混匀处理，得到水性金属涂料。

进一步优选的，控制水性金属涂料的细度≤70μm，保证涂料颗粒较小，有利于后续进行涂覆。

进一步的，采用水性金属涂料进行使用，该水性金属涂料为单组份产品，使用空气或无空气喷涂设备可直接施工，如需调节施工粘度，则加入自来水即可，不需额外加入有机稀释剂，不需担心环境污染，不会造成涂装现场增加voc排放。涂料本身为水性涂料，故此在储存运输过程中没有燃爆的风险，在保证具有上述优良性能的同时，也能够保证具有较高的环保性能。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

水性金属涂料

以水性金属涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸分散体选自佛山高明同德公司所生产的水性丙烯酸分散体3ab91w，

氨基树脂选自湛新公司所生产的氨基树脂cymel1172，

颜料选自细白银铝银浆，

助剂选自添加量为0.5wt％的流平剂、1wt％的分散剂、0.5wt％的消泡剂、1wt％的触变剂，流平剂选自质量比为1:1的tegoglide410和tegoglide4100的混合物，分散剂选自tego755w，消泡剂选自质量比2:1的tegoairex901w和tegofoamex810的混合物，触变助剂选自质量比为3:1的borchi0620和rheolate299的混合物，

助溶剂选自质量比为1:1的二丙二醇甲醚与二丙二醇丁醚的混合物。

水性金属涂料的制备方法

按照实施例1提供的水性金属涂料提供各重量组分，

将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、分散剂、流平剂、消泡剂和去离子水于400rpm的条件下进行第一混料处理15分钟；

将颜料和助溶剂于200rpm的条件下进行第二混料处理5分钟；

将第一混合物和第二混合物于400rpm的条件下进行第三混料处理20分钟，控制水性金属涂料的细度≤70μm，再加入触变助剂进行混合5分钟，得到水性金属涂料。

实施例2

水性金属涂料

以水性金属涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸分散体选自佛山高明同德公司所生产的水性丙烯酸分散体3ab91w，

氨基树脂选自湛新公司所生产的氨基树脂cymel1172，

颜料选自细白银铝银浆，

助溶剂选自质量比为1:1的二丙二醇甲醚与二丙二醇丁醚的混合物。

水性金属涂料的制备方法

按照实施例2提供的水性金属涂料提供各重量组分，

将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、分散剂、流平剂、消泡剂和去离子水于430rpm的条件下进行第一混料处理175分钟；

将颜料和助溶剂于220rpm的条件下进行第二混料处理7分钟；

将第一混合物和第二混合物于400rpm的条件下进行第三混料处理22分钟，控制水性金属涂料的细度≤70μm，再加入触变助剂进行混合5分钟，得到水性金属涂料。

实施例3

水性金属涂料

以水性金属涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸分散体选自佛山高明同德公司所生产的水性丙烯酸分散体3ab91w，

氨基树脂选自湛新公司所生产的氨基树脂cymel1172，

颜料选自细白银铝银浆，

助溶剂选自质量比为1:1的二丙二醇甲醚与二丙二醇丁醚的混合物。

水性金属涂料的制备方法

按照实施例2提供的水性金属涂料提供各重量组分，

将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、分散剂、流平剂、消泡剂和去离子水于450rpm的条件下进行第一混料处理18分钟；

将颜料和助溶剂于250rpm的条件下进行第二混料处理8分钟；

将第一混合物和第二混合物于450rpm的条件下进行第三混料处理20分钟，控制水性金属涂料的细度≤70μm，再加入触变助剂进行混合5分钟，得到水性金属涂料。

实施例4

水性金属涂料

以水性金属涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸分散体选自佛山高明同德公司所生产的水性丙烯酸分散体3ab91w，

氨基树脂选自湛新公司所生产的氨基树脂cymel1172，

颜料选自细白银铝银浆，

助溶剂选自质量比为1:1的二丙二醇甲醚与二丙二醇丁醚的混合物。

水性金属涂料的制备方法

按照实施例4提供的水性金属涂料提供各重量组分，

将水性丙烯酸分散体、氨基树脂、分散剂、流平剂、消泡剂和去离子水于500rpm的条件下进行第一混料处理20分钟；

将颜料和助溶剂于300rpm的条件下进行第二混料处理10分钟；

将第一混合物和第二混合物于600rpm的条件下进行第三混料处理25分钟，控制水性金属涂料的细度≤70μm，再加入触变助剂进行混合5分钟，得到水性金属涂料。

性能测试：

将实施例1～4制备得到的水性金属涂料采用无空气喷枪进行喷涂制板，110℃烘烤15min后做以下综合性能测试：

光泽测试：测试方法依照gb/t1771-1991进行检测；

耐人工气候老化：依照gb/t1865-2009种循环a规定进行检测；

硬度：依照gb/t6739-96进行检测；

耐水性、耐化学品性：依照gb/t1733-93进行检测；

附着力：依照gb/t1720-1979(1989)进行检测；

评定结果依照gb/t1766-2008进行。

结果分析：

将实施例1～4制备得到的水性金属涂料采用无空气喷枪进行喷涂制板，110℃烘烤15min后做综合性能测试，测试结果如下表1所示：

实施例1制备得到的水性金属涂料的涂覆粘度为60，施工过程中可顺利涂覆，涂膜外观平整光滑，光泽度为90°，碳钢附着力为0级，不锈钢附着力为0级，铝合金附着力为0级，镀锌板附着力为1级，耐冲击性为50cm，耐化学品性为＞168，硬度为2h。

实施例2制备得到的水性金属涂料的涂覆粘度为60，施工过程中可顺利涂覆，涂膜外观平整光滑，光泽度为95°，碳钢附着力为0级，不锈钢附着力为0级，铝合金附着力为0级，镀锌板附着力为1级，耐冲击性为50cm，耐化学品性为＞168，硬度为2h。

实施例3制备得到的水性金属涂料的涂覆粘度为70，施工过程中可顺利涂覆，涂膜外观平整光滑，光泽度为115°，碳钢附着力为0级，不锈钢附着力为0级，铝合金附着力为0级，镀锌板附着力为0级，耐冲击性为50cm，耐化学品性为＞168，硬度为3h。

实施例4制备得到的水性金属涂料的涂覆粘度为75，施工过程中可顺利涂覆，涂膜外观平整光滑，光泽度为110°，碳钢附着力为0级，不锈钢附着力为0级，铝合金附着力为0级，镀锌板附着力为0级，耐冲击性为50cm，耐化学品性为＞168，硬度为2h。

上述涂料产品均为珠海展辰新材料股份有限公司所制，由上表结果可见，各实施例的涂膜外观、干燥时间、耐水性等无明显差异。由于树脂和体质颜料加量的不同，实施例3的光泽最高，可以达到115°，且附着力较强，硬度较高，产品各项参数(粘度、光泽、附着力、硬度)最为理想，施工性能和其他物理/化学性能达到最均衡状态。

本申请提供的水性金属涂料，该水性金属涂料以水性丙烯酸分散体为主要成膜组分，水性丙烯酸分散体树脂丰满度较高，与氨基树脂协同作用，氨基树脂为未烷基化的树脂，二者交联反应能够快速成膜，提高涂料对金属制品的表面附着力，且交联反应的温度较低，固化温度低于150℃，方便施工；同时与颜料、助剂和助溶剂复配使用，使水性金属涂料具有极佳的光泽和丰满度，附着能力强，同时在100～110℃的条件下能够短时间进行固化，且不需要额外添加有机溶剂，保证无voc污染，提高了水性金属涂料的适用性。

表1

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击【在线咨询】或添加微信【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。