一种水性色漆涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种水性色漆涂料及其制备方法和应用。

背景技术

三轮车车身表面需要涂层提供装饰性以及抗蚀性等性能。现有的主要涂层工艺为：铁基材——前处理——电泳漆——固化——面漆——(罩光清漆)——固化。电泳漆表面的有机涂层，不同厂家根据需要选用单涂层面漆或面漆表面喷涂罩光清漆，罩光清漆的主要作用是提供涂层的高光泽、高亮度以及耐候性等。

面漆涂层早期多为溶剂型涂料，随着环保要求的不断提升，因VOC含量过高，溶剂型涂料已无法满足需求。水性涂料也越来越多的应用于三轮车表面，目前主要以面漆与罩光清漆配合使用，然而，三轮车涂装厂家希望工艺简化，最好能单一面漆涂层满足防护要求。但是，如果在电泳漆表面使用单涂层面漆会存在以下问题：

(1)单涂层面漆的整体光泽度及亮度，较复合涂层涂装(面漆+罩光清漆)有大幅度的下降；

(2)随着季度变化，环境温度波动较大，在工件没有预热的状态下，漆膜容易出现局部积漆、流挂、起泡等缺陷，需要工艺配合加入预热工艺(一般预热区间需要在30-50℃)才能解决，但是较多厂家不具备预热的条件，所以生产受到限制；

如果采用溶剂型涂料生产，涂层性能及施工性均可满足，但环保性能差。

发明内容

基于此，本发明实施例的目的在于，提供一种水性色漆涂料，具有较好的环保性能，适合应用于三轮车电泳漆表面时单涂层涂装，涂料在5-50℃的环境下无需预热即可施工，不会产生流边、起泡、缩孔等漆膜缺陷，其涂层具有优异的附着性，在不喷涂罩光清漆的状态下仍然具有较好的光泽度和耐候性，且着色力和遮盖力良好。

一种水性色漆涂料，包括以下重量份的组分：

本发明的水性色漆涂料，VOC较低，符合三轮车涂装的相关要求，与溶剂型涂料相比，具有较好的环保性能；本发明通过选取合适的主体树脂、色浆研磨以及配方的合理化，较好的解决了作为单涂层面漆时的整体光泽度及亮度问题，而且在保证光泽度的同时，兼具较好的着色力和遮盖力；涂料可以在5-50℃的环境下无需预热直接施工，也不出现流边、起泡、缩孔等漆膜缺陷，其涂层具有优异的附着性、耐候性等性能。

进一步地，所述水性聚酯树脂为68％-80％固体份、羟值为80-130mgKOH/g未中和的水溶性聚酯树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量。优选地，可使用1PB83Y(同德)；1PB84B(同德)。本发明选用高光泽、高丰满度的水溶性聚酯树脂，可满足高亮度的要求，所选材料同电泳漆的附着力较好。

进一步地，所述水性丙烯酸树脂为30-50％固体份、羟值低于90mgKOH/g的水溶性丙烯酸树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量。优选地，可使用1AB99W(同德)。所述的水性丙烯酸树脂具有广泛相容性的同时，具有较好的颜料润湿性。

进一步地，所述助溶剂为醇醚类溶剂与醇类溶剂的混合物，其中，所述醇醚类溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚或丙二醇甲醚中的至少一种，所述醇类溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇中的至少一种。

优选地，所述助溶剂为乙二醇丁醚和异丙醇的混合物，且所述乙二醇丁醚和异丙醇的质量比为6:4-4:6。选用乙二醇丁醚和异丙醇搭配作为助溶剂，乙二醇丁醚对水溶性丙烯酸和水溶性聚酯树脂体系具有极强的溶解能力，同时搭配低沸点的异丙醇，可以改善低温条件下施工边缘积漆、流挂等缺陷的风险。二者搭配，既可以有效的降低粘度，又可以降低低温条件下的施工缺陷。

进一步地，所述氨基树脂为不低于80％固体份的高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂。例如可使用：CYMEL 325(湛新)，不挥发份80％；CYMEL 327(湛新)，不挥发份90％。本发明选用高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂具有较好的反应活性，因主体树脂为水溶性聚酯树脂，二者搭配可以保证漆膜有较好的涂层性能。

进一步地，所述水性色浆为含有水溶性丙烯酸树脂、分散剂、颜料、去离子水、助溶剂以及中和剂的自制研磨色浆，其中所述水溶性丙烯酸树脂在所述自制研磨色浆中的重量含量为5～15％。该色浆根据颜料特点制成不同颜料浓度的应用色浆，如中高色素炭黑制作成10-12％的应用黑浆，酞青蓝制作成15-20％的应用浆。现有色浆多通过分散剂对颜料进行分散，当涂料中含有较多助溶剂，色浆的稳定态就容易被破坏，出现析出、絮凝等现象，喷涂后易失光，且遮盖力下降，而本发明水性色浆加入了颜料分散性较好的水溶性丙烯酸树脂进行研磨，能够对颜料进行更好地稳定效果，可以利于颜料的润湿、分散和长期稳定等，降低了水性色浆加入至树脂基料中稳定性被破坏的风险，不仅提高了色浆的抗冲击性，不易絮凝，且整体涂层的光泽仍然保持良好。进一步地，所述中和剂为N，N-二甲基乙醇胺，所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液，例如可使用BYK-3560(毕克化学(BYK))；所述底材润湿剂为聚醚改性硅氧烷溶液，例如可使用BYK-346(毕克化学(BYK))、BYK-348(毕克化学(BYK))；所述消泡剂为有机硅消泡剂或憎水颗粒和破泡聚合物的混合物中的至少一种，例如可使用BYK-028(毕克化学(BYK))；所述附着力促进剂为60-80％固体份的改性环氧树脂，例如可使用VPG9723(广州维铂高合成材料有限公司)。

本发明还提供一种水性色漆涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将水性聚酯树脂、水性丙烯酸树脂加入至作业缸中，在转速为500rpm-800rpm条件下，加入中和剂调节pH值至8.0-8.5之间；

S2：在转速为500rpm-800rpm条件下，加入助溶剂，并在此条件下分散5min，然后加入去离子水，并在此条件下分散5-10min；去离子水不宜过早加入，较多水溶性丙烯酸或水溶性聚酯树脂的直接水溶性有限，加入过多的去离子水可能会导致颗粒析出或者发白，后加入助溶剂并不能有效的消除已产生的缺陷，先加入助溶剂利于更多的去离子水的融入；

S3：将流平剂、底材润湿剂、消泡剂边分散边加入转速为500rpm-800rpm的作业缸中，

在此条件下分散5-10min；

S4：将氨基树脂及附着力促进剂边分散边加入转速为500rpm-800rpm的作业缸中，在此条件下分散5-10min；

S5：将水性色浆边分散边加入转速为500rpm-800rpm的作业缸中，在此条件下分散5-10min；水性色浆后加入，可以防止后加入材料对色漆体系相对稳定的破坏，出现析出、絮凝、颗粒等缺陷。在本阶段加入可以在相对稳定的基础上融入，涂装时涂层的光泽效果会更优异。

S6：调节pH值：用中和剂调节pH值至8.0-8.5之间，然后在转速800rpm-1500rpm条件下分散20-30min；(最后阶段调节pH值，减少因过程材料加入对体系pH值得影响，过低的pH值不利于涂料的贮存，过高的pH值因大量的中和剂加入会导致面漆涂层与电泳漆涂层间的结合力)。

S7：过滤包装。

本发明还提供一种所述水性色漆涂料在三轮车用单涂层面漆中的应用。在三轮车的电泳漆表面只喷涂本发明的水性色漆涂料作为面漆，不喷涂罩光清漆的状态下，能够使三轮车表面仍然具有较好的光泽度和耐候性；涂料在5-50℃的环境下无需预热即可施工，不会产生流边、起泡、缩孔等漆膜缺陷，且涂层着色力和遮盖力良好。

为了更好地理解和实施本发明，下面结合实施例详细说明本发明。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于本发明在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不为违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受以下公开的实施例的限制。

本发明的水性色漆涂料，包括以下重量份的组分：

在一些具体实施方式中，所述水性聚酯树脂可以选用68％-80％固体份、羟值为80-130mgKOH/g未中和的水溶性聚酯树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，选用高光泽、高丰满度的水溶性聚酯树脂，可满足高亮度的要求，所选材料同电泳漆的附着力较好；所述水性丙烯酸树脂可以选用30-50％固体份、羟值低于90mgKOH/g的水溶性丙烯酸树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，所述的水性丙烯酸树脂具有广泛相容性的同时，具有较好的颜料润湿性；所述助溶剂可以选用醇醚类溶剂与醇类溶剂的混合物，其中，所述醇醚类溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚或丙二醇甲醚中的至少一种，所述醇类溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇中的至少一种；所述氨基树脂可选用不低于80％固体份的高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂具有较好的反应活性，因主体树脂为水溶性聚酯树脂，二者搭配可以保证漆膜有较好的涂层性能；所述水性色浆可以选用含有水溶性丙烯酸树脂、分散剂、颜料、去离子水、助溶剂以及中和剂的自制研磨色浆，其中所述水溶性丙烯酸树脂在所述自制研磨色浆中的重量含量为5～15％，由于所述水性色浆中的水溶性丙烯酸树脂具有优异的颜料润湿性、分散性以及长期稳定性，树脂的加入降低了水性色浆加入至树脂基料中稳定性被破坏的风险；所述中和剂可选用N，N-二甲基乙醇胺，所述流平剂可选用聚丙烯酸酯溶液；所述底材润湿剂可选用聚醚改性硅氧烷溶液；所述消泡剂可选用有机硅消泡剂或憎水颗粒和破泡聚合物的混合物中的至少一种；所述附着力促进剂为60-80％固体份的改性环氧树脂。

实施例1

本实施例的水性色漆涂料，包括以下重量份的组分：

本实施例中，所述水性聚酯树脂为68％-80％固体份、羟值为80-130mgKOH/g未中和的水溶性聚酯树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，具体选用1PB84B(同德)；所述水性丙烯酸树脂为30-50％固体份、羟值低于90mgKOH/g的水溶性丙烯酸树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，具体使用1AB99W(同德)；所述中和剂为N，N-二甲基乙醇胺；所述助溶剂为醇醚类溶剂与醇类溶剂的混合物，其中，所述醇醚类溶剂为乙二醇丁醚，所述醇类溶剂为异丙醇，且所述乙二醇丁醚和异丙醇的质量比为6:4-4:6，选用乙二醇丁醚和异丙醇搭配作为助溶剂，乙二醇丁醚对水溶性丙烯酸和水溶性聚酯树脂体系具有极强的溶解能力，同时搭配低沸点的异丙醇，可以改善低温条件下施工边缘积漆、流挂等缺陷的风险，二者搭配，既可以有效的降低粘度，又可以降低低温条件下的施工缺陷；所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液，具体使用BYK-3560(毕克化学(BYK))；所述底材润湿剂为聚醚改性硅氧烷溶液，具体使用BYK-346(毕克化学(BYK))；所述消泡剂使用BYK-028(毕克化学(BYK))；所述氨基树脂为不低于80％固体份的高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，具体使用：CYMEL 325(湛新)，不挥发份80％；所述附着力促进剂为60-80％固体份的改性环氧树脂，具体使用VPG9723(广州维铂高合成材料有限公司)；所述水性色浆为含有水溶性丙烯酸树脂、分散剂、颜料、去离子水、助溶剂以及中和剂的自制研磨色浆，本实施例中，具体为应用黑浆，颜料是中高色素炭黑，其中水溶性丙烯酸树脂具体选用1AB99W(同德)，其重量含量为5％，颜料的重量含量为10-12％。

实施例2

本实施例中，所述水性聚酯树脂为68％-80％固体份、羟值为80-130mgKOH/g未中和的水溶性聚酯树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，具体选用1PB83Y(同德)；所述水性丙烯酸树脂为30-50％固体份、羟值低于90mgKOH/g的水溶性丙烯酸树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，具体使用1AB99W(同德)；所述中和剂为N，N-二甲基乙醇胺；所述助溶剂为醇醚类溶剂与醇类溶剂的混合物，其中，所述醇醚类溶剂为二乙二醇丁醚和丙二醇甲醚，所述醇类溶剂为乙醇；所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液，具体使用BYK-3560(毕克化学(BYK))；所述底材润湿剂为聚醚改性硅氧烷溶液，具体使用BYK-348(毕克化学(BYK))；所述消泡剂使用BYK-028(毕克化学(BYK))；所述氨基树脂为不低于80％固体份的高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，具体使用：CYMEL327(湛新)，不挥发份90％；所述附着力促进剂为60-80％固体份的改性环氧树脂，具体使用VPG9723(广州维铂高合成材料有限公司)；所述水性色浆为含有水溶性丙烯酸树脂、分散剂、颜料、去离子水、助溶剂以及中和剂的自制研磨色浆，本实施例中，颜料是15:2酞青蓝，其中水溶性丙烯酸树脂具体选用1AB99W(同德)，其重量含量为15％，颜料的重量含量为15-20％。

实施例3

本实施例的水性色漆涂料，包括以下重量份的组分：

本实施例中，所述水性聚酯树脂为68％-80％固体份、羟值为80-130mgKOH/g未中和的水溶性聚酯树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，具体选用1PB84B(同德)；所述水性丙烯酸树脂为30-50％固体份、羟值低于90mgKOH/g的水溶性丙烯酸树脂，其中羟值为折算成100％树脂固体份时的羟基含量，具体使用1AB99W(同德)；所述中和剂为N，N-二甲基乙醇胺；所述助溶剂为醇醚类溶剂与醇类溶剂的混合物，其中，所述醇醚类溶剂为乙二醇丁醚，所述醇类溶剂为异丙醇，且所述乙二醇丁醚和异丙醇的质量比为6:4-4:6，选用乙二醇丁醚和异丙醇搭配作为助溶剂，乙二醇丁醚对水溶性丙烯酸和水溶性聚酯树脂体系具有极强的溶解能力，同时搭配低沸点的异丙醇，可以改善低温条件下施工边缘积漆、流挂等缺陷的风险，二者搭配，既可以有效的降低粘度，又可以降低低温条件下的施工缺陷；所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液，具体使用BYK-3560(毕克化学(BYK))；所述底材润湿剂为聚醚改性硅氧烷溶液，具体使用BYK-346(毕克化学(BYK))；所述消泡剂使用BYK-028(毕克化学(BYK))；所述氨基树脂为不低于80％固体份的高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，具体使用：CYMEL 325(湛新)，不挥发份80％；所述附着力促进剂为60-80％固体份的改性环氧树脂，具体使用VPG9723(广州维铂高合成材料有限公司)；所述水性色浆为含有水溶性丙烯酸树脂、分散剂、颜料、去离子水、助溶剂以及中和剂的自制研磨色浆，本实施例中，具体为应用黑浆，颜料是中高色素炭黑，其中水溶性丙烯酸树脂具体选用1AB99W(同德)，其重量含量为10％，颜料的重量含量为10-12％。

实施例4

本实施例提供实施例1～3的水性色漆涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将水性聚酯树脂、水性丙烯酸树脂加入至作业缸中，在转速为500rpm-800rpm条件下，加入中和剂调节pH值至8.0-8.5之间；

S2：在转速为500rpm-800rpm条件下，加入助溶剂，并在此条件下分散5min，然后加入去离子水，并在此条件下分散5-10min；去离子水不宜过早加入，较多水溶性丙烯酸或水溶性聚酯树脂的直接水溶性有限，加入过多的去离子水可能会导致颗粒析出或者发白，后加入助溶剂并不能有效的消除已产生的缺陷，先加入助溶剂利于更多的去离子水的融入；

S3：将流平剂、底材润湿剂、消泡剂边分散边加入转速为500rpm-800rpm的作业缸中，在此条件下分散5-10min；

S4：将氨基树脂及附着力促进剂边分散边加入转速为500rpm-800rpm的作业缸中，在此条件下分散5-10min；

S5：将水性色浆边分散边加入转速为500rpm-800rpm的作业缸中，在此条件下分散5-10min；水性色浆后加入，可以防止后加入材料对色漆体系相对稳定的破坏，出现析出、絮凝、颗粒等缺陷。在本阶段加入可以在相对稳定的基础上融入，涂装时涂层的光泽效果会更优异。

S6：调节pH值：用中和剂调节pH值至8.0-8.5之间，然后在转速800rpm-1500rpm条件下分散20-30min；(最后阶段调节pH值，减少因过程材料加入对体系pH值得影响，过低的pH值不利于涂料的贮存，过高的pH值因大量的中和剂加入会导致面漆涂层与电泳漆涂层间的结合力)。

S7：过滤包装：使用5-10μm滤袋过滤机过滤包装。

实施例5

实施例1～3的水性色漆涂料的应用方法，在三轮车基材表面的电泳漆上喷涂所述水性色漆涂料作为单涂层面漆，不再喷涂罩光清漆。

实施例6

三轮车用水性色漆产品性能测试项目、检测方法及指标要求见下表1：

表1三轮车用水性色漆涂料及涂层性能检测方法及标准指标

为了更好地说明本发明的技术方案，下面选用两个现有技术的对比例和本发明的实施例作进一步的对比，检测结果如表2所示。其中对比例1、对比例2均为市售三轮车用水性漆产品。

表2实施例1～3的水性色漆涂料与对比例1～2的水性漆产品的性能测试表

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。