一種水性涂料及其制備方法、使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性涂料，由水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液、水性氨基樹脂交聯(lián)劑、炭黑、鈦白粉以及其他助劑組成，其中水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液是采用物理共混法制得。本發(fā)明中的水性涂料可通過絲印或者輥涂的方式涂刷于塑膠、皮革、木器、玻璃、金屬材料的表面，進(jìn)一步地，在裝飾玻璃立體圖案絲印工藝中，本發(fā)明中的水性涂料可作為表層的封閉涂料使用。本發(fā)明中的水性涂料不僅無揮發(fā)性物質(zhì)，而且物理性能佳，耐水性、耐酸堿性良好。
【專利說明】
一種水性涂料及其制備方法、使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種水性涂料，具體設(shè)計(jì)一種環(huán)保的非有機(jī)溶劑類的涂料以及該涂料 的制備方法和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 涂料主要是由成膜物質(zhì)、顏料、揮發(fā)成分和助劑四部分組成的。成膜物質(zhì)又稱基 料，是使涂料牢固附著于被涂物表面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，決定 著涂料的基本性質(zhì)。聚氨酯涂料是上個(gè)世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的一種新型涂料，具有優(yōu)良 的耐化學(xué)品、附著力、光澤度和優(yōu)良的耐磨性，是一種高檔耐用的合成樹脂型涂料。
[0003] 水性聚氨酯涂料是指將聚氨酯乳液溶解于或者分散于水中而形成的一種聚氨酯 樹脂，具有良好的耐候性、粘結(jié)性和彈性。水性聚氨酯涂料是以水為介質(zhì)的體系，不含有機(jī) 溶劑，對(duì)環(huán)境無影響、綠色無毒。然而大多數(shù)單組份水性聚氨酯乳液的固含量低、自增稠性 能差、光澤性不佳，因此，近年來國(guó)內(nèi)外許多研究者一直致力于研究通過改性或者其他方式 來改善其性能。如申請(qǐng)?zhí)枮?01410654915.4的名為《一種水性聚氨酯涂料及其制備方法》的 專利中提供的技術(shù)方案:通過改進(jìn)水性聚氨酯涂料的配方，尤其通過改善表面活性劑、消泡 劑、抗氧化劑、偶聯(lián)劑等助劑的使用配方來達(dá)到改善涂料本身的目的。
[0004] 在玻璃行業(yè)中，高性能涂料也是研究的重點(diǎn)方向之一。隨著玻璃行業(yè)日新月異的 發(fā)展，玻璃的用途越來越廣泛，玻璃不再僅僅作為門窗材料等進(jìn)行應(yīng)用，還開發(fā)出許多其他 的應(yīng)用，如裝飾玻璃。裝飾玻璃也被稱為"藝術(shù)玻璃"，是一種體現(xiàn)想象力和審美的人造物 品，可通過鑲嵌、化學(xué)蝕刻、雕刻等各種工藝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)所需要達(dá)到的藝術(shù)效果，其中涂料 印刷是最常見的工藝之一。目前來說，實(shí)現(xiàn)三維立體玻璃的藝術(shù)效果的工藝為：1、將透明的 立體光油按照?qǐng)D案的要求絲印至玻璃制品上；2、用有色熱固型油墨絲印圖案的主色調(diào)；3、 用暗色調(diào)或者半透明的油墨絲印至已經(jīng)上色的圖案上，使已形成的涂層封閉，通過色調(diào)的 調(diào)配，不僅能夠形成一種高檔略顯啞光的表面效果，同時(shí)作為最外層涂層對(duì)內(nèi)層的顏色層 和立體層涂層進(jìn)行保護(hù)。現(xiàn)有技術(shù)中，在第3步中往往使用的是有機(jī)溶劑型封閉涂料，如熱 固型的丙烯酸涂料或聚酯類涂料，不僅化學(xué)揮發(fā)性物質(zhì)容易超標(biāo)、工藝過程不環(huán)保，而且該 封閉涂層的耐水性、耐酸堿性等物理性嫩指標(biāo)也比較差，無法達(dá)到理想的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種綠色環(huán)保型的水性涂料，該 涂料可通過絲印或者輥涂的方式涂刷于塑膠、皮革、木器、玻璃、金屬材料的表面，進(jìn)一步 地，在裝飾玻璃立體圖案絲印工藝中，本發(fā)明中的水性涂料可作為表層的封閉涂料使用。本 發(fā)明中的水性涂料不僅無揮發(fā)性物質(zhì)，而且物理性能佳，耐水性、耐酸堿性良好。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明中的水性涂料組分及質(zhì)量百分比為： 水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液 40-58% 水性氨基樹脂交聯(lián)劑 15-25% 炭黑 8-15% 鈦白粉 8-10% 去離子水 5-10% 偶聯(lián)劑 2-5% 流平劑 2-3% 分散劑 0.5-1% 消泡劑 0.5-0.8% 其中，水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法為將固體百分含量相同的水性 聚氨酯乳液與水性丙烯酸酯乳液以體積比1:(1.2-3)混合，攪拌均勻后研磨至固體粒度小 于50μπι，然后在高速分散機(jī)中以1500-2000r/min的分散速度分散0.5-1小時(shí)。
[0007] 本發(fā)明中采用將水性聚氨酯乳液與丙烯酸酯乳液進(jìn)行物理共混的方法進(jìn)行涂料 的改進(jìn)，由于聚氨酯軟段具有良好的包容性，依靠分子之間的相互作用力與丙烯酸酯的分 子鏈共同形成了非晶區(qū)，而丙烯酸酯的晶區(qū)則均勻地分布于復(fù)合乳液中，提升了涂料的整 體性能。在兩者的共混復(fù)合乳液中還同時(shí)添加交聯(lián)劑及少量偶聯(lián)劑，使體系在成膜過程中 將兩者結(jié)合在一起，能夠明顯促進(jìn)涂裝后成膜的性能，同時(shí)偶聯(lián)劑的添加還能夠進(jìn)一步提 高涂料整體粘合力的浸潤(rùn)性，提升涂裝后成膜的宏觀附著力。
[0008] 進(jìn)一步地，水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備過程中，控制復(fù)合乳液溫度 不高于45°C，以防止制備過程中水分的喪失以及由于溫度過高影響兩種乳液的相容性。
[0009] 本發(fā)明的水性涂料中所選用的炭黑粒徑為0.5-10μπι，著色強(qiáng)度為108-110。所選用 的鈦白粉為一般市售產(chǎn)品即可，金紅石型鈦白粉為最佳。炭黑和鈦白粉作為填料及調(diào)色用 途存在，對(duì)炭黑的粒徑和著色強(qiáng)度選擇的目的是控制涂料整體的光澤度和調(diào)色能力，尤其 是在作為裝飾玻璃立體圖案絲印工藝中的表層封閉涂料使用時(shí)，炭黑形成的色調(diào)既不能對(duì) 顏色層涂料顏色有所遮蓋，同時(shí)還要對(duì)顏色層的外觀進(jìn)行調(diào)節(jié)，用以呈現(xiàn)出高檔啞光優(yōu)雅 的綜合色調(diào)。
[0010] 本發(fā)明的水性涂料中所選用的偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或者硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明的 水性涂料中所選用的流平劑為純聚丙烯酸酯流平劑、水性含硅流平劑中的一種。本發(fā)明的 水性涂料中所選用的分散劑為烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺、瓜爾膠、甲基戊醇中的一種或 多種。本發(fā)明的水性涂料中所選用的消泡劑為六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、三聚磷酸鉀、焦磷 酸鉀中的一種或多種。本發(fā)明中使用的上述助劑都可直接選用市售產(chǎn)品。
[0011]還提供一種制備本發(fā)明中水性涂料的方法:將上述原料按照配方混合，攪拌均勻 后研磨，控制研磨過程中涂料的溫度不高于45°C，最終研磨至涂料內(nèi)固體粒度小于20μπι即 得所需水性涂料。尤其需要注意的是，控制研磨過程中的溫度，以保證該涂料中的固體物有 效均勻分散于水中。
[0012] 本發(fā)明中的水性涂料可通過絲印或者輥涂的方式涂刷于塑膠、皮革、木器、玻璃、 金屬材料的表面，在160_200°C條件下烘干5-8分鐘即得干燥涂層。在裝飾玻璃立體圖案絲 印工藝中，本發(fā)明中的水性涂料可作為表層的封閉涂料使用。
[0013] 本發(fā)明具有如下有益效果： 1、本發(fā)明中的水性涂料不僅無揮發(fā)性物質(zhì)，而且物理性能佳，耐水性、耐酸堿性良好。
[0014] 2、本發(fā)明中的水性涂料可通過絲印或者輥涂的方式涂刷于塑膠、皮革、木器、玻 璃、金屬材料的表面，制造方法和使用方法簡(jiǎn)單、節(jié)能。
[0015] 3、本發(fā)明中的水性涂料在裝飾玻璃立體圖案絲印工藝中，作為表層的封閉涂料使 用時(shí)，調(diào)色能力佳、耐水、耐酸堿能力佳，能夠有效保護(hù)裝飾玻璃表面的立體層和顏色層涂 層，使裝飾玻璃外觀靚麗保持良久。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0017] 1、水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備 實(shí)際應(yīng)用中宜選用固體百分含量相同的水性聚氨酯乳液與水性丙烯酸酯乳液，以便于 管控固含量比例，可根據(jù)使用領(lǐng)域適量調(diào)整乳液中固含量的比例，進(jìn)一步達(dá)到調(diào)整最終涂 料粘度和成膜性能的目的。本實(shí)施例中，選用固含量皆為35%的水性聚氨酯乳液與水性丙烯 酸酯乳液，分別以體積比 1:1 · 2、1:1 · 3 5、1:1 · 4、1:1 · 5 5、1:1 · 7、1: 2 · 2、1: 2 · 4 5、1: 2 · 5、1: 2.7、1: 3進(jìn)行混合，攪拌均勾后研磨至固體粒度小于50μηι，然后在高速分散機(jī)中以1500r/ min的分散速度分散0.5小時(shí)。
[0018] 因本實(shí)施例中制備涂料的量較少，并非大規(guī)模化生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，如果量 大，可適量提升高速分散機(jī)的分散速度和分散時(shí)間，但分散速度不宜過高、分散時(shí)間不宜過 長(zhǎng)，控制復(fù)合乳液溫度一直不高于45 °C為宜。
[0019] 上述不同體積比混合的復(fù)合乳液制得后可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，本發(fā)明的發(fā)明人在 實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，復(fù)合乳液中水性聚氨酯乳液含量越高，其耐水和耐酸堿性越好，而丙烯酸酯乳 液含量越高則成膜的外觀越好。本實(shí)施例中選取水性聚氨酯乳液與水性丙烯酸酯乳液體積 比為1:1.35的復(fù)合乳液。
[0020] 2、涂料配方 實(shí)施例涂料配方中選用的炭黑粒徑為8μπι，著色強(qiáng)度為110,選用粒徑為ΙΟμπι的金紅石 型鈦白粉，選用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，流平劑為純聚丙烯酸酯流平劑，選用的配方質(zhì)量百 分比如下表所不，余量為去尚子水。
[0021]將原料按照上述配方混合，攪拌均勻后研磨，控制研磨過程中涂料的溫度不高于 45°C，最終研磨至涂料內(nèi)固體粒度小于20μπι即得所需水性涂料。
[0022] 3、實(shí)施例中涂料使用方法 將所得到的涂料作為裝飾玻璃立體圖案絲印工藝中的封閉涂料使用，具體工藝步驟 為： (1) 在玻璃表面用透明光油絲印立體涂層； (2) 待步驟（1)中涂層干燥后，用有色熱固型油墨絲印圖案的主色調(diào)涂層； (3) 待步驟(2)中涂層干燥后，用本實(shí)施例中制備的涂料絲印至步驟(2)中的圖案上，絲 印完畢后在180Γ條件下烘干6分鐘即得用于涂料測(cè)試的玻璃試片。
[0023] 對(duì)比例中，采用普通溶劑型丙烯酸涂料作為步驟(3)中的封閉涂料，同樣 制得測(cè)試的玻璃試片。
[0024] 4、涂料性能測(cè)試 對(duì)上述玻璃試片進(jìn)行RCA紙帶耐磨性測(cè)試、耐酸堿性能測(cè)試、泡水試驗(yàn)、煮沸試驗(yàn)。RCA 紙帶耐磨性測(cè)試采用500克力摩擦300次，觀察涂層表面變化。耐酸堿性能測(cè)試采用質(zhì)量濃 度為8%的鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液，分別浸泡試樣1小時(shí)，觀察涂層表面變化。泡水試驗(yàn)采 用室溫自來水浸泡試樣24小時(shí)，晾干后測(cè)試涂層附著力。煮沸試驗(yàn)采用沸騰狀態(tài)的自來水 浸煮試樣1小時(shí)，晾干后測(cè)試涂層附著力。涂層附著力測(cè)試按照《GBT 6739-2006色漆和清 漆鉛筆法測(cè)定漆膜硬度》進(jìn)行測(cè)試。
[0025]測(cè)試結(jié)果如下：
由實(shí)施例可看出，本發(fā)明中的涂料膜層的耐磨性、耐酸堿性、耐水性比常規(guī)的封閉涂料 性能要好。同時(shí)，經(jīng)過對(duì)干燥膜層直觀的觀察，本發(fā)明中的涂料形成的膜層顏色柔和，整體 外觀靚麗高檔。
[0026]最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn) 行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等 同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水性涂料，其特征在于所述涂料的組分及質(zhì)量百分比為： 水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液 40-58% 水性氨基樹脂交聯(lián)劑 15-25% 炭黑 8-15% 鈦白粉 8-10% 去離子水 5-10% 偶聯(lián)劑 2-5% 流平劑 2-3% 分散劑 0.5-1% 消泡劑 0.5-0.8% 其中，水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法為將固體百分含量相同的水性 聚氨酯乳液與水性丙烯酸酯乳液以體積比1:(1.2-3)混合，攪拌均勻后研磨至固體粒度小 于50μπι，然后在高速分散機(jī)中以1500-2000r/min的分散速度分散0.5-1小時(shí)。2. 如權(quán)利要求1所述水性涂料，其特征在于:水性聚氨酯/水性丙烯酸酯復(fù)合乳液的制 備過程中，控制復(fù)合乳液溫度不高于45°C。3. 如權(quán)利要求1所述水性涂料，其特征在于：所述炭黑粒徑為0.5-10μπι，著色強(qiáng)度為 108-110。4. 如權(quán)利要求1所述水性涂料，其特征在于:所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或者硅烷偶聯(lián) 劑。5. 如權(quán)利要求1所述水性涂料，其特征在于:所述流平劑為純聚丙烯酸酯流平劑、水性 含娃流平劑中的一種。6. 如權(quán)利要求1所述水性涂料，其特征在于:所述分散劑為烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇 胺、瓜爾膠、甲基戊醇中的一種或多種。7. 如權(quán)利要求1所述水性涂料，其特征在于:所述消泡劑為六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、三 聚磷酸鉀、焦磷酸鉀中的一種或多種。8. -種制備如權(quán)利要求1-7任一所述水性涂料的方法，其特征在于:將原料按照配方混 合，攪拌均勻后研磨，控制研磨過程中涂料的溫度不高于45°C，最終研磨至涂料內(nèi)固體粒度 小于20μπι即得所需水性涂料。9. 一種如權(quán)利要求1-7任一所述水性涂料的使用方法，其特征在于:所述水性涂料可通 過絲印或者輥涂的方式涂刷于塑膠、皮革、木器、玻璃、金屬材料的表面，在160-200°C條件 下烘干5-8分鐘即得干燥涂層。10. -種如權(quán)利要求1-7任一所述水性涂料的使用方法，其特征在于:在裝飾玻璃立體 圖案絲印工藝中，所述水性涂料可作為表層的封閉涂料使用。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK105838173SQ201610216510
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】區(qū)錦泉
【申請(qǐng)人】佛山市高明綠色德化工有限公司