一种环保型免磨高固中涂漆及其制备方法和使用方法与流程

本发明属于涂料制备技术领域，尤其涉及一种低污染的环保免磨高固中涂漆及其制备方法和使用方法。

背景技术：

进入21世纪，环境保护已愈来愈受到全世界的关注。溶剂型涂料含有挥发性有机化合物(voc)，在使用过程中会排放到大气中，不仅有害人们的健康，而且对环境的危害性也是显而易见的。近年来，各国为控制voc的排放量，制订了日益严格的法规，以便对有机物的排放进行有效的控制,发展环保型涂料是新世纪涂料工业的大方向。

随着人们环保意识的提高及环保法规的健全，急需一系列的环保型涂料的诞生，其中不乏有各种水性涂料和粉末涂料的发明与应用，但是由于客户要求以及设备切换限制等多反面因素的存在，一种过渡型且符合环保要求涂料急需研发，免磨高固涂料不但能够在原有生产线上使用，同时还能显著降低voc排放，在现阶段真正意义上达到节能减排，这种独特优势是其它环保涂料所不具备的。

在汽车涂装行业中，中涂漆起到了承上启下不可替代的作用，而现有的中低固中涂及水性中涂都需要在下一涂装前进行打磨，而且打磨贯穿于整个汽车涂装过程，打底或刮腻子需要打磨，各涂层表面也要打磨。打磨过程中需要注意，是否按照施工工艺选择合适的砂纸，也需要注意方向、力度等，若打磨不当会严重影响漆膜的整体效果。中涂打磨相对于电泳打磨要求更高，中涂车身的打磨质量直接影响面漆车身合格率，严禁出现漏打或打磨二次缺陷。打磨既费时耗力，既降低了生产效率，污染环境，同时又造成材料消耗，人工费用的增加，而且打磨过程形成的粉尘，噪音对人体和环境的二次危害。因此，需要提供一种环保型免磨高固中涂漆。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种环保免磨高固中涂漆，其具有以下技术特点：

(一)、采用分子设计原理，在分子链交联过程中引入带有磺酸基锚固基团共聚物，因其具有较强阴离子特性，提高涂料中无机颜填料的润湿性，改变中涂漆中超高颜基比吸油量大的缺陷，从而降低中涂漆本身粘度和稀释比例。减少施工作业中的voc的排放（voc排放≤420g/l，符合国家低碳环保要求。)

(二)、选用高固含量改性羟基丙烯酸树脂与异氰酸脂交联，在涂膜交联过程中引入amps聚合物，提高涂膜的胶黏性、涂饰性和流平性。漆膜烘烤后表面平整，在不需要打磨中涂漆膜的情况下，可直接喷涂面漆，起到了良好的承上启下的作用。并且可以做到3次重涂多次烘烤后附着力仍然达标的特性。

(三)、由于其高固含的特性，喷涂施工中有别于中低固含的中涂漆，使其一次涂装的膜厚是传统中低固中涂漆的2-3倍，提高了涂装效率，减少了施工时间和能耗，能够为企业长期运作带来巨大的经济效益。

本发明中环保型高固免磨中涂漆符合客户对涂膜性能的绝大多数要求，具体体现在涂膜的附着力(重涂性)、耐恒温水、耐酸碱性、耐中性盐雾等物理化学性能。为了实现上述目的，本发明的采用的技术方案如下：

一种环保免磨高固中涂漆，包括以下重量份的组分：

树脂25-40份；

颜料15-20份；

填料15-25份。

优选地，本发明的环保免磨高固中涂漆还包括以下重量份的组分：

助剂0.5-6.5份；

溶剂5-15份。

上述原料均可由市售获得。

优选地，所述树脂为高固含量改性丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂、醋酸纤维素树脂、氨基树脂、醇酸树脂中的一种或几种；

优选地，所述颜料为二氧化钛、炭黑、氧化铁中的一种或几种；所述填料为硫酸钡、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种；

优选地，所述的助剂包括平流剂，催干剂，分散剂，防沉降剂中的一种或几种。

优选地，所述的助剂包括以下重量份成分组成：

防沉降剂：0.1-0.5份；

催干剂：0.1-0.5份；

流平剂：0.2-0.5份；

分散剂：0.5-1份。

所述助剂还包括特殊助剂xzw006（多功能助剂）；该助剂以聚丙烯酸酯为主要载体，其结构主要分子式如下：—（ch2ccoohch3）—，以表面流平功能为主，主要以c6基团为主的混合物，分子量小于一万。以—（ch2cch3cooch3）—为辅助消泡功能，主要以c12基团为主的混合物，分子量于四万间。

该助剂具体制备方法如下：

一、各个原料按照重量份计，称取67重量份45wt%的甲基丙烯酸(以无钝化丙烯酸丁酯为溶液),26.7重量份的甲基丙烯酸甲酯，4重量份丙烯酸-2-羟基乙酯，引发剂采用偶氮二异丁腈(aibn)且用量为2.3重量份，溶解后摇匀，转入恒温恒压滴液反应釜1中待用，在反应温度140℃,压强25mpa下反应5.5-6h得到聚合物a；上述反应式如下，其中m和l为自然数。

二、将10重量份二甲基甲酰胺(dmf)，20重量份异丙醇，18重量份丙烯酸丁酯(ba)，33重量份甲基丙烯酸甲酯(mma),16.5重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)混合得到混合溶液，然后等分两份待用；先将一等份的上述混合溶液加入在恒温40℃反应釜中，再加入一等份的上述混合溶液总质量份的2.5%的偶氮二异丁腈(aibn)，再将另一等份的混合溶剂滴加入反应釜中，滴加时间2h，反应完成后得到聚合物b；上述反应式如下，其中n为自然数；

三、将聚合物a与聚合物b按质量比为1:9进行混合，得到淡黄色透明粘稠状液体共聚物，并用丙烯酸丁酯稀释为35wt%的透明状混合液，即得到特殊助剂xzw006。

所述溶剂为甲基正戊基酮，二丙二醇甲醚，二乙二醇丁醚，二丙二醇丁醚，丙二醇甲醚，乙二醇丁醚中的一种或几种。

本发明的另一个目的是提供环保免磨高固中涂漆的制备方法，该方法制备工艺简单，适宜工业化生产。

一种环保免磨高固中涂漆的制备方法，包括以下步骤：

（1）预混：将30-60重量份树脂加入分散缸进行搅拌；然后依次缓慢加入5-15重量份溶剂，0.5-1.5重量份助剂，15-20重量份颜料，15-20重量份填料，搅拌30-60分钟；

（2）研磨：用砂磨机研磨预混均匀的料浆细度至≤20μm；

（3）制漆：在研磨后的料浆中再分别加入剩余树脂和助剂，

优选地，步骤（1）所述搅拌速度为：1500-2000r/min；步骤（3）所述搅拌速度为：600-800r/min。

本发明还提供了一种环保免磨高固中涂漆的用途：所述免磨高固中涂漆用于汽车涂装，包括以下步骤：

（1）将所述免磨高固中涂漆喷涂于用于汽车、金属制品表面，流平10-15分钟；

（2）然后在70-80℃下烘烤45-60min，烘烤后放至室温下降温至常温，放置24-72小时。

所述环保免磨高固中涂漆的附着力为100/100；循环3次后为100/100。

所述高固中涂漆进一步经试验水温40℃，时间为10天（40℃×10d）的耐水测试后，所述金属板的高固中涂层不起泡、不变色，所述高固中涂漆附着力100/100。

本发明具有以下优点和有益效果：

（1）本发明具有良好的物理性能及流平性，无需打磨中涂，直接喷涂面漆，大大减少了人工物料成本，提高喷涂效率，活化期长，且不含三苯，不含重金属、voc排放≤420g/l，符合国家低碳环保要求。

（2）与传统溶剂相比，本发明免磨高固中涂，免打磨、提高生产效率、降低人工费用，同时降低voc排放，低碳环保，不会造成周围环境的污染。

（3）本发明所提供的环保免磨高固中涂的制备方法制备工艺简单，适宜工业化生产。

附图说明

图1为本发明的聚合物a的红外光谱图；

图2为本发明的聚合物b的红外光谱图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在通过以下实施例对本发明的目的予以阐明、解释的情形下，所述组合物的组分均以重量份为通用标准予以释明。在无特别说明的情况下，为简明起见，本发明实施例中所述的“份”与重量份具有相同的意义。

本发明实施例中的树脂：4275高固含改性羟基丙烯酸树脂建兴化学有限公司

本发明实施例中的颜料：ma100炭黑购自日本三菱公司

本发明实施例中的助剂可选用以下试剂：

本发明实施例中的助剂：byk110购自德国毕克化学公司

本发明实施例中的助剂：byk358购自德国毕克化学公司

本发明实施例中的助剂：r-908有机膨润土购自海明斯德谦化学有限公司

本发明实施例中的助剂：r-972德固赛有限公司

本发明实施例中的溶剂：mak陶氏化学有限公司

本发明实施例中的助剂：包括特殊助剂xzw006（多功能助剂）由实验室自行制备。

该助剂具体制备方法如下：

1）称取67重量份45wt%的以无钝化丙烯酸酯丁酯为溶剂的甲基丙烯酸溶液,26.7重量份的甲基丙烯酸甲酯，4重量份丙烯酸-2-羟基乙酯，2.3重量份的偶氮二异丁腈，溶解后摇匀，转入恒温恒压滴液反应釜中，在反应温度140℃,压强25mpa下反应5.5-6h得到聚合物a；

2）将15重量份二甲基甲酰胺，20重量份异丙醇，17重量份丙烯酸丁酯，28重量份甲基丙烯酸甲酯,16.5重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸混合得到混合溶液，然后等分两份待用，先将一等份的混合溶液加入在恒温40℃，压强25mpa的反应釜中，再加入一等份的混合溶液总质量的3.5%的偶氮二异丁腈，再将另一等份的混合溶液滴加反应釜中，滴加时间2h，得到聚合物b；

3）将聚合物a与聚合物b按质量比为1:9进行混合，得到淡黄色透明粘稠状液体共聚物，并用丙烯酸丁酯稀释为35wt%的透明状混合液，即得到特殊助剂xzw006。

实施例1

表1实施例1原料重量份数

本实施例中的环保免磨高固中涂漆的制备，包括以下步骤：

（1）预混：将25重量份4275高固含量改性羟基丙烯酸树脂加入分散缸进行搅拌；然后依次缓慢加入8重量份mak，0.8重量份byk-110，0.1重量份bengel908，0.3重量份r-972，20重量份706钛白粉，15重量份800目滑石粉，25重量份1600目超细硫酸钡，0.1重量份炭黑ma-100，搅拌30-60分钟；

（2）研磨：用砂磨机研磨预混均匀料浆细度至≤20μm；

（3）制漆：在研磨后的料浆中加入0.2重量份10%t-12，0.5重量份byk-358,5重量份xzw006多功能助剂（35%浓度），600-800r/min搅拌20-30min后过滤得到所述环保免磨高固中涂漆；

本实施例1制备的所述免磨高固中涂漆用于汽车涂装的性能测试方法及结果如下：

1、测试样板制备，包括以下步骤：

（1）将所述环保免磨高固中涂漆按5：1重量份加入60%异氰酸脂固化剂，再按原漆重15%重量份加入无苯稀释剂，调整粘度至18-20秒，喷涂于用于汽车、金属制品，所述喷涂步骤采用岩田101型喷枪，喷涂压力0.4mpa，控制干膜厚40-55μm，流平10-15分钟；

（2）在70-80℃烘烤下45-60min，烘烤后放至室温下降温至常温，放置24-72小时。

2、检测性能：

所述环保免磨高固中涂漆的性能的检测方法见表2；实施例1性能见表3；

表2性能检测方法

表3实施例1的性能

从表3中可以看出，实施例1制备的免磨高固中涂漆性能优异，其性能符合汽车、金属制品的涂装工艺要求：即在80℃下45min烘烤后附着力0级（最高级）、重涂3次后附着力0级（最高级），循环3次后为0级（最高级）。所述免磨高固中涂漆进一步经试验水温40℃，时间为10天（40℃×10d）的耐水测试后，所述测试样板金属板的复合涂层不起泡、不变色。耐中性盐雾(5%nacl溶液喷雾)实验箱中存放10天，达到划线部位＜2mm的锈蚀，且漆膜不起泡，不脱落，不划线部分漆膜保持原来样貌，可轻微变色的合格试验数据。

对比例

表4实施例2原料重量份数

（1）预混：将25重量份4275高固改性羟基丙烯酸树脂加入分散缸进行搅拌；然后依次缓慢加入8重量份mak，0.8重量份byk-110，0.1重量份bengel908，0.3重量份r-972，20重量份706钛白粉，15重量份800目滑石粉，25重量份1600目超细硫酸钡，0.1重量份炭黑ma-100，搅拌30-60分钟；

（2）研磨：用砂磨机研磨预混均匀料浆细度至≤20μm；

（3）制漆：在研磨后的料浆中加入0.2重量份10%t-12，0.5重量份byk-358,600-800r/min搅拌20-30min后过滤得到所述免磨高固中涂漆；

本对比例制备的所述免磨高固中涂漆用于汽车涂装的性能测试方法及结果如下：

1、测试样板制备，包括以下步骤：

（1）将所述免磨高固中涂漆按5：1重量份加入60%异氰酸脂固化剂，再按原漆重25%重量份加入无苯稀释剂，调整粘度至18-20秒，喷涂于用于汽车、金属制品，所述喷涂步骤采用岩田101型喷枪，喷涂压力0.4mpa，控制干膜厚40-55μm，流平10-15分钟；

（2）在70-80℃下烘烤45-60min，烘烤后放至室温下降温至常温，放置24-72小时。

2、检测性能：

表5对比例性能检测方法

表6对比例的性能

从表6与表3中可以看出，实施例1与对比例制备的中涂漆在漆膜性能测试数据中存在差异性，对比例的性能测试存在一定缺陷，具体表现在：

1.涂膜表面流平性能不理想，橘皮纹较重，达不到免磨的最低限要求。涂膜鲜映度超出测量范围；涂膜硬度由h降低到hb。

2.在重涂1次后附着力2级(不合格等级)，在实际应用在汽车表面涂层整体翻新和局部修补中存在附着力差的隐患，这种隐患会使综合配套涂层在耐恒温水性能测试中产生起泡，锈蚀现象，实际测试时间只能达到6天（40℃×6d）。标准测试时间最低为10天，达不到预期效果。耐中性盐雾测试时间只能达到5天，标准测试时间不少于10天。

3.由于颜填料的润湿性改变，中涂漆的粘度较实施例1稠，在喷涂施工中加入的稀释剂比例较实施例1提高(15%上升到25%)，所以voc排放达到445g/l，大于国家对油性中涂voc排放≤420g/l的建议性标准。

实施例2

表7实施例2原料重量份数

（1）预混：将25重量份4275高固含量改性羟基丙烯酸树脂加入分散缸进行搅拌；然后依次缓慢加入8重量份mak，0.8重量份byk-110，0.1重量份bengel908，0.3重量份r-972，20重量份706钛白粉，15重量份800目滑石粉，25重量份1600目超细硫酸钡，0.1重量份炭黑ma-100，搅拌30-60分钟；

（2）研磨：用砂磨机研磨预混均匀料浆细度至≤20μm；

（3）制漆：在研磨后的料浆中加入0.2重量份10%t-12，5重量份byk-358,1重量份xzw006多功能助剂(35wt%浓度)，600-800r/min搅拌20-30min后过滤得到所述免磨高固中涂漆；

本实施例2制备的所述免磨高固中涂漆用于汽车涂装的性能测试方法及结果如下：

1、测试样板制备，包括以下步骤：

（1）将所述免磨高固中涂漆按5：1重量份加入60%异氰酸脂固化剂，再按原漆重21%重量份加入无苯稀释剂，调整粘度至18-20秒，喷涂于用于汽车、金属制品，所述喷涂步骤采用岩田101型喷枪，喷涂压力0.4mpa，控制干膜厚40-55μm，流平10-15分钟；

（2）在70-80℃下烘烤45-60min，烘烤后放至室温下降温至常温，放置24-72小时。

2、检测性能：

表8实施例2性能检测方法

表9实施例2的性能

通过实施例1与实施例2(减少xzw006多功能助剂的添加量，由5%减少到1%)的基础性能表的对照数据从表9与表3中可以看出，实施例1与实施例2制备的中涂漆在漆膜性能测试数据中亦存在差异性，实施例2的性能测试数据具体缺陷表现在：

1.涂膜表面流平性能不理想，橘皮纹较重，达不到免磨的最低限要求。涂膜鲜映度超出测量范围；涂膜硬度由h降低到hb。

2.在重涂2次后附着力1级，在实际应用在汽车表面涂层整体翻新和局部修补中存在附着力差的隐患，这种隐患会使综合配套涂层在耐恒温水性能测试中产生起泡，锈蚀现象，实际测试时间只能达到8天（40℃×8d）。标准测试时间最低为10天，达不到预期效果。耐中性盐雾测试时间只能达到7天，标准测试时间不少于10天。

3.由于颜填料的润湿性改变，中涂漆的粘度较实施例1稠，在喷涂施工中加入的稀释剂比例较实施1提高(15%上升到21%)，所以voc排放达到425g/l，大于国家对油性中涂voc排放≤420g/l的建议性标准。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。在本发明中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同一篇文献被单独引用为参考样。

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