本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆及其制備方法。
背景技術(shù)：
烤漆分為兩大類，一類低溫烤漆固化溫度為140℃-180℃，另外一類就稱為高溫烤漆，其固化溫度為280℃-400℃。[1]高溫烤漆，英文全稱為Polytetrafluoroetylene，簡(jiǎn)稱Teflon、PTFE、F4等。特氟龍高性能特種烤漆是以聚四氟乙烯為基體樹脂的氟烤漆，英文名稱為Teflon，因?yàn)榘l(fā)音的緣故，通常又被稱之為鐵氟龍、鐵富龍、特富龍、特氟隆等等(皆為Teflon的譯音)。
按照主要成分的不同，烤漆又可分為聚酯氨基烤漆、醇酸氨基烤漆、丙烯酸氨基烤漆、環(huán)氧氨基烤漆、亞克力烤漆等。
其中，聚酯氨基烤漆一般由聚酯樹脂，氨基樹脂，進(jìn)口耐候顏料、助劑、溶劑等組成。用作汽車、摩托車、機(jī)電產(chǎn)品面漆涂裝。
作為面漆涂裝所用，聚酯氨基烤漆的漆膜硬度是一項(xiàng)重要指標(biāo)，涂膜硬度(paint film hardness)是表示漆膜機(jī)械強(qiáng)度的重要性能之一。其物理意義可理解為漆膜表面對(duì)作用其上的、另一個(gè)硬度較大的物體所表現(xiàn)的阻力?？梢酝ㄟ^測(cè)定涂膜在較小的接觸面上承受一定質(zhì)量負(fù)荷時(shí)所表現(xiàn)出來的抵抗變形的能力加以確定(包括由于碰撞、壓陷或擦劃等而造成的變形能力)。
隨著市場(chǎng)上汽車、摩托車、機(jī)電產(chǎn)品表面硬度要求的升高，現(xiàn)有的、作為面漆的聚酯氨基烤漆的漆膜硬度已逐漸無法滿足使用要求。
目前，關(guān)于聚酯氨基烤漆，國(guó)內(nèi)主要存在如下專利文獻(xiàn)：
專利公開號(hào)：CN105111897A，公開了一種冷軋鋼板沖壓件烤漆，涉及烤漆技術(shù)領(lǐng)域，該配方是由以下重量百分比的組分組成：飽和聚酯樹脂30％～45％，高亞氨基樹脂20％～37％，丙烯酸樹酯10％～12％，二甲 苯5％～8％，乙二酸12％～18％，助溶劑2％～5％，消泡劑1％～3％，分散劑2％～4％，水補(bǔ)足至100％。本發(fā)明的硬度高、附著力強(qiáng)和耐腐蝕能力強(qiáng)，比一般的烤漆經(jīng)濟(jì)適用，滿足沖壓件對(duì)于烤漆的特殊需求，烤漆干燥速度快，不容易掉漆，耐磨損。然而，該專利所提供的烤漆，其主要成分為飽和聚酯樹脂、高亞氨基樹脂及丙烯酸樹脂這種單體樹脂，只是簡(jiǎn)單功能的疊加，與現(xiàn)有樹脂組成大同小異，對(duì)于漆膜硬度并無顯著改善。
此外，現(xiàn)有烤漆的涂覆方式大多采用噴涂，噴涂是通過噴槍或碟式霧化器，借助于壓力或離心力，分散成均勻而微細(xì)的霧滴，施涂于被涂物表面的涂裝方法。噴涂中的主要問題是高度分散的漆霧和揮發(fā)出來的溶劑(即揮發(fā)性有機(jī)污染物，VOCs)，既污染環(huán)境，不利于人體健康，又浪費(fèi)烤漆，造成經(jīng)濟(jì)損失。揮發(fā)、擴(kuò)散到空氣中的烤漆，則形成揮發(fā)性有機(jī)污染物，危害人體健康。在噴涂車間，烤漆作為揮發(fā)性有機(jī)污染物的主要來源，噴涂車間內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度過高時(shí)很容易引起急性中毒，輕者會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐、或呈酩醉狀；重者會(huì)出現(xiàn)肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險(xiǎn)。長(zhǎng)期待在揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的噴涂車間內(nèi)，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等。有的還可能引起內(nèi)分泌失調(diào)、影響性功能；苯和二甲苯還能損害系統(tǒng)，以至引發(fā)白血病。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆及其制備方法，所述烤漆以納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂和聚乙二醇改性氨基樹脂為主要成分，改性后的聚酯樹脂和氨基樹脂可有效提升漆膜硬度，組成成分設(shè)計(jì)合理，對(duì)環(huán)境友好，提高耐磨性能，且附著力強(qiáng)、延展性好、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)，涂覆時(shí)采用輥涂代替噴涂，有效改善生產(chǎn)環(huán)境，有利于工人身體健康。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆，所述烤漆中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂：70～80份，聚乙二醇改性氨基樹脂：15～25份，去離子水：30～50份，水性單體：10～20份，pH中和劑：5～10份，助溶劑：1～5份，潤(rùn)濕分散劑：0.1～0.5份，消泡劑：1～5份，增稠劑：0.5～1份，乳化劑：0.1～1份，顏填料：1～5份。
進(jìn)一步地，所述烤漆中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂：75～80份，聚乙二醇改性氨基樹脂：15～20份，去離子水：40～50份，水性單體：15～20份，pH中和劑：5～8份，助溶劑：1～3份，潤(rùn)濕分散劑：0.1～0.3份，消泡劑：2～5份，增稠劑：0.5～0.8份，乳化劑：0.5～1份，顏填料：2～5份。
優(yōu)選地，所述烤漆中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂：75份，聚乙二醇改性氨基樹脂：20份，去離子水：40份，水性單體：15份，pH中和劑：7份，助溶劑：2份，潤(rùn)濕分散劑：0.3份，消泡劑：3份，增稠劑：0.7份，乳化劑：0.5份，顏填料：3份。
另，所述納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～5wt％。
另有，所述聚乙二醇改性氨基樹脂制備方法包括如下步驟：取20～30份脲醛樹脂，調(diào)節(jié)pH值至9～10，加熱至65～70℃，加入3～6份三聚氰胺，保持pH值為9～10，升溫至80～90℃，反應(yīng)1～2小時(shí)，加入1～3份聚乙二醇，在80～90℃下，反應(yīng)3～5小時(shí)，在75～80℃下蒸餾1～3小時(shí)，干燥、冷卻，得所述聚乙二醇改性氨基樹脂。
再，所述乳化劑為乙氧基酚醚硫酸銨、壬基酚聚氧乙烯醚或烯丙基醚羥丙基磺酸鈉。
再有，所述pH中和劑選自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的一種或幾種。
且，所述助溶劑選自異丙醇、仲丁醇、正丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、二丙二醇甲醚、正丁醇、乙二醇甲醚、丙二醇丁醚、 二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯中的一種或幾種。
另，所述水性單體為二羥甲基丙酸、偏苯三酸酐、二羥甲基丁酸、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、對(duì)苯二甲酸-2-磺酸鈉、對(duì)苯二甲酸-2-磺酸鋰或間羧基苯磺酸鈉。
同時(shí)，本發(fā)明還提供一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆的制備方法，包括如下步驟：
1)研磨色漿
在分散機(jī)中加入30～40份納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂、0.5～2份助溶劑、10～20份去離子水、pH中和劑、潤(rùn)濕分散劑和消泡劑，以500～800r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行分散均勻，分散時(shí)間5～10min，加入顏填料，研磨溫度40～50℃，研磨3～6min，直至細(xì)度為10～20μm，過濾得色漿，備用；
2)混合調(diào)漆：
取30～40份納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂、聚乙二醇改性氨基樹脂、0.5～3份助溶劑、20～30份去離子水、乳化劑和增稠劑，在500～600r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行分散，分散3～5min，分散均勻后，加入步驟1)所得色漿，調(diào)節(jié)pH值至7～8；用80～120目濾網(wǎng)過濾，包裝，即得到所述高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆。
本發(fā)明的有益效果在于：
所述烤漆以納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂和聚乙二醇改性氨基樹脂為主要成分，納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～5wt％，使得樹脂固化后的巴氏硬度提升了20～30％，熱變形溫度提高20～30％，抗沖擊強(qiáng)度提升70～80％，改性后的聚酯樹脂和氨基樹脂可有效提升漆膜硬度，組成成分設(shè)計(jì)合理，對(duì)環(huán)境友好，提高耐磨性能，具有較高的耐熱性、附著力、抗潮性和絕緣性，并有耐化學(xué)氣體腐蝕等性能，涂覆時(shí)采用輥涂代替噴涂，有效改善生產(chǎn)環(huán)境，有利于工人身體健康。
輥涂成型快干的輥涂工藝代替噴涂工藝，涂裝時(shí)烤漆的利用度能達(dá)到 90％以上，減少了空氣中的揮發(fā)和浪費(fèi)，有效降低因噴涂導(dǎo)致烤漆揮發(fā)形成的VOCs，輥涂車間內(nèi)VOCs排放量≤420ppm，烤漆環(huán)保效果好。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但實(shí)施例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆，所述烤漆中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂：70～80份，聚乙二醇改性氨基樹脂：15～25份，去離子水：30～50份，水性單體：10～20份，pH中和劑：5～10份，助溶劑：1～5份，潤(rùn)濕分散劑：0.1～0.5份，消泡劑：1～5份，增稠劑：0.5～1份，乳化劑：0.1～1份，顏填料：1～5份。
進(jìn)一步地，所述烤漆中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂：75～80份，聚乙二醇改性氨基樹脂：15～20份，去離子水：40～50份，水性單體：15～20份，pH中和劑：5～8份，助溶劑：1～3份，潤(rùn)濕分散劑：0.1～0.3份，消泡劑：2～5份，增稠劑：0.5～0.8份，乳化劑：0.5～1份，顏填料：2～5份。
優(yōu)選地，所述烤漆中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂：75份，聚乙二醇改性氨基樹脂：20份，去離子水：40份，水性單體：15份，pH中和劑：7份，助溶劑：2份，潤(rùn)濕分散劑：0.3份，消泡劑：3份，增稠劑：0.7份，乳化劑：0.5份，顏填料：3份。
另，所述納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～5wt％。
另有，所述聚乙二醇改性氨基樹脂制備方法包括如下步驟：取20～30份脲醛樹脂，調(diào)節(jié)pH值至9～10，加熱至65～70℃，加入3～6份三聚氰胺，保持pH值為9～10，升溫至80～90℃，反應(yīng)1～2小時(shí)，加入1～3份聚乙二醇，在80～90℃下，反應(yīng)3～5小時(shí)，在75～80℃下蒸餾1～3小時(shí)，干燥、冷卻，得所述聚乙二醇改性氨基樹脂。
再，所述乳化劑為乙氧基酚醚硫酸銨、壬基酚聚氧乙烯醚或烯丙基醚 羥丙基磺酸鈉。
再有，所述pH中和劑選自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的一種或幾種。
且，所述助溶劑選自異丙醇、仲丁醇、正丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、二丙二醇甲醚、正丁醇、乙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯中的一種或幾種。
另，所述水性單體為二羥甲基丙酸、偏苯三酸酐、二羥甲基丁酸、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、對(duì)苯二甲酸-2-磺酸鈉、對(duì)苯二甲酸-2-磺酸鋰或間羧基苯磺酸鈉。
同時(shí)，本發(fā)明還提供一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆的制備方法，包括如下步驟：
1)研磨色漿
在分散機(jī)中加入30～40份納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂、0.5～2份助溶劑、10～20份去離子水、pH中和劑、潤(rùn)濕分散劑和消泡劑，以500～800r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行分散均勻，分散時(shí)間5～10min，加入顏填料，研磨溫度40～50℃，研磨3～6min，直至細(xì)度為10～20μm，過濾得色漿，備用；
2)混合調(diào)漆：
取30～40份納米SiO2改性不飽和聚酯樹脂、聚乙二醇改性氨基樹脂、0.5～3份助溶劑、20～30份去離子水、乳化劑和增稠劑，在500～600r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行分散，分散3～5min，分散均勻后，加入步驟1)所得色漿，調(diào)節(jié)pH值至7～8；用80～120目濾網(wǎng)過濾，包裝，即得到所述高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆。
其中，表1為本發(fā)明各實(shí)施例所述一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)列表。表2為本發(fā)明各實(shí)施例所述一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆中聚乙二醇改性氨基樹脂的成分列表。表3為本發(fā)明各實(shí)施例所 述一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆性能參數(shù)列表。
表1(單位：重量份)
表2(單位：重量分)
表3
將本發(fā)明實(shí)施例所述一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆通過輥涂方式涂覆，在200℃下固化后，冷卻至室溫，放置48小時(shí)，測(cè)定板坯表面涂層性能如表3所示。其中，耐沖擊性能測(cè)試方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1732-93規(guī)定的測(cè)定漆膜耐沖擊性能的方法，以固定質(zhì)量(1kg)的重錘落于試板上而不引起漆膜破壞的最大高度(cm)表示漆膜耐沖擊性能。
采用本發(fā)明所提供的一種高強(qiáng)度耐磨改性聚酯氨基烤漆，T彎性能可達(dá)1T。烤漆利用率高，每30公斤烤漆可涂裝1噸板坯。在230℃高溫下不開裂、不變色，抗老化能力強(qiáng)，放置在戶外連續(xù)日照10～15年不泛黃、不變色。耐酸耐腐蝕能力強(qiáng)，將輥涂好的產(chǎn)品放入85℃水內(nèi)煮2H生再逐漸加熱到100℃，產(chǎn)品無變色、掉漆、起泡。在常溫下用5％的Nad溶液浸泡24H后，產(chǎn)品表面無銹蝕、變色及鍍層脫落。把純棉布蘸滿95％酒精包在500g砝碼上，以每分鐘40-60次的速度(20mm)左右的行程在產(chǎn)品表面擦試50個(gè)循環(huán)，無掉色脫油。漆膜干燥后，采用5H鉛筆以垂直壓力1千克的力量，45°斜角在漆膜畫出3CM長(zhǎng)度，5次，漆膜沒劃痕，漆膜硬度高達(dá)5H。
需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。