一种水油通用型附着力促进剂及其制备方法

技术领域

本发明属于化学涂料和化学助剂技术领域，具体涉及一种水油通用型附着力促进剂及其制备方法。

背景技术

附着力促进剂是在涂料行业为改善材料的涂装性能，增强涂膜在基体上附着牢固度最常用的方法之一，具有使用方便、效果显著等特点，被广泛应用于各种化纤、木材、塑胶、金属、陶瓷、玻璃、ABS、PVC等基材。目前常用的附着力促进剂按照分子类型分为硅烷类、钛酸盐类、锆酸盐类、锆铝酸类、金属有机物类、酚醛树脂类等，附着力促进剂具有较宽的溶解性，可改进多种涂料体系的附着力，如水性涂料、水性油墨、印花胶浆、UV光油、PU光油、塑胶漆、金属烤漆，尤其适用于水性漆，能够提高水性漆的附着力及韧性。

然而现有的附着力促进剂，对基体与漆膜均具有明显的选择性，发挥作用的效果不一，在实际应用中存在诸多不便。

此外，现有的附着力促进剂在加入水性漆中后，会降低水性漆的储存稳定性，降低其透明度，以及存在对玻璃、金属等光滑表面的附着力改善不明显的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能够有效增强水性涂料的储存稳定性和粘附力的水油通用型附着力促进剂，提供上述水油通用型附着力促进剂的制备方法作为本发明的另一个目的。

基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种水油通用型附着力促进剂，该水油通用型附着力促进剂包括以下重量百分比的组分：12wt％～18wt％磷酸和25wt％～30wt％环氧树脂、40wt％～50wt％二元醇醚和8wt％～15wt％有机碱。

本发明通过在水油通用型附着力促进剂中加入磷酸和环氧树脂，利用磷酸与环氧树脂反应生成环氧磷酸酯，而环氧磷酸酯能与金属、玻璃等表面键合，能够改善油性涂料、水性涂料对金属基材的附着力，对铝材效果尤佳，对冷轧钢、镀锌钢效果好，也能改善漆膜的柔韧性和耐腐蚀性，使得本发明制得的附着力促进剂能够适用于水性涂料、油性涂料，且能有效改善涂料对玻璃、金属等基材的附着力；另外，环氧磷酸酯还具有良好的抗水解稳定性，有助于提高水性涂料的水解稳定性。

二元醇醚是一种含氧溶剂，其结构中既有醚键，又有羟基，其中，醚键具有亲油性，可溶解憎水化合物，羟基具有亲水性，可溶解水溶性化合物。本发明以二元醇醚作为附着力促进剂的溶剂，使得本发明附着力促进剂能够适用于油性涂料，也能够适用于水性涂料；当本发明水油通用型附着力促进剂与水性涂料或油性涂料混合使用时，能够保持涂膜的流平性。

有机碱同时能够溶解于水和醇醚中，进一步提高本申请附着力促进剂的水油通用特性。另外，加入有机碱后，使得本发明附着力促进剂呈水性状态，具有良好的透明度和光泽度，尤其适用于对透明度和光泽度要求高的玻璃水性烤漆。

进一步地，水油通用型附着力促进剂包括如下重量百分比的组分：15.7wt％磷酸、27.4wt％环氧树脂、45.1wt％二元醇醚和11.8wt％有机碱。

经过对配方中各个组分配比的筛选，筛选出具有上述配比的促进剂，能够显著增强水性涂料的透明度、水溶性及其在玻璃、金属等表面附着力。

进一步地，环氧树脂为双酚A型液态环氧树脂。

双酚A型液态树脂是由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠作用下缩聚而得，室温下为黄色至琥珀色粘稠液体，具有粘接强度高、粘接面广、收缩率低、稳定性好的优点，有助于提高本发明附着力促进剂的稳定性以及增强涂料的粘结强度。

进一步地，有机碱为三乙胺、三乙烯二胺、四甲基乙二胺、4-二甲氨基吡啶中的任一种。

进一步地，二元醇醚为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚中的任一种。

第二方面，本发明提供了一种上述水油通用型附着力促进剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸与20％～40％体积分数的二元醇醚混匀制得混合液，将混合液升温至55℃～65℃备用；

(2)将剩余60％～80％体积分数的二元醇醚与环氧树脂混匀后，加入步骤(1)制得的混合液中，随后升温至75℃～85℃，恒温反应0.5h～1.5h得反应液；

(3)将步骤(2)中的反应液冷却至25℃～50℃，向反应液中加入有机碱，控制反应温度为40℃～60℃，经冷却制得水油通用型附着力促进剂。

本发明以二元醇醚作为反应介质，利用磷酸与环氧树脂反应生成环氧磷酸酯，再利用有机碱使得体系呈“水化”状而非“乳化”状；合成的环氧磷酸酯有助于提高本发明附着力促进剂的抗水解稳定性以及增强对金属、玻璃等的附着力；通过加入有机碱使得附着力促进剂呈水化状，有助于提高附着力促进剂的透明度，使得本发明附着力促进剂尤其适用于玻璃水性烤漆。

进一步地，环氧树脂为双酚A型液态环氧树脂。

进一步地，有机碱为三乙胺、三乙烯二胺、四甲基乙二胺、4-二甲氨基吡啶中的任一种。

进一步地，二元醇醚为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚中的任一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明附着力促进剂以二元醇醚作为反应介质，利用磷酸与环氧树脂反应生成环氧磷酸酯，通过环氧磷酸酯增强涂料对金属或玻璃的附着力以及增强涂料的耐水解稳定性；另外，通过向体系中加入有机碱，使得本发明附着力促进剂呈“水性”，具有良好的透明度和光泽度，尤其适用于对透明度和光泽度要求高的玻璃水性烤漆；此外，本发明以二元醇醚作为附着力促进剂的溶剂，使得本发明附着力促进剂能够适用于油性涂料，也能够适用于水性涂料，提高其通用性能。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例所涉及各原料如无特别说明，均为市售通用产品。

实施例1

一种水油通用型附着力促进剂，包括如下重量百分比的组分：

15.7wt％磷酸、27.4wt％南亚环氧树脂128、45.1wt％丙二醇甲醚和11.8wt％三乙胺。

上述水油通用型附着力促进剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸和部分丙二醇甲醚加入反应釜中，其中添加的丙二醇甲醚为配方中丙二醇甲醚总体积的32％，搅拌升温至60℃，得到混合液备用。

(2)将剩余的68％的丙二醇甲醚与南亚环氧树脂128混匀，通过滴加槽匀速滴加于步骤(1)中的混合液中，滴加完成后，升温至80℃，恒温反应1h制得反应液。

(3)将反应液冷却至50℃以下，向反应液中滴加三乙胺，在滴加过程中控制反应液温度不超过60℃，反应结束冷却制得制得水油通用型附着力促进剂。

实施例2

一种水油通用型附着力促进剂，包括如下重量百分比的组分：

12wt％磷酸和25wt％双酚A型液态环氧树脂DER331、50wt％乙二醇甲醚和13wt％三乙烯二胺。

上述水油通用型附着力促进剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸和部分乙二醇甲醚加入反应釜中，其中添加的乙二醇甲醚为配方中乙二醇甲醚总体积的20％，搅拌升温至65℃，得到混合液备用。

(2)将剩余的80％的乙二醇甲醚与双酚A型液态环氧树脂DER331混匀，通过滴加槽匀速滴加于步骤(1)中的混合液中，滴加完成后，升温至85℃，恒温反应1.5h制得反应液。

(3)将反应液冷却至50℃以下，向反应液中滴加三乙烯二胺，在滴加过程中控制反应液温度不超过60℃，反应结束冷却制得制得水油通用型附着力促进剂。

实施例3

一种水油通用型附着力促进剂，包括如下重量百分比的组分：

18wt％磷酸和30wt％南亚环氧树脂128、40wt％丙二醇乙醚和12wt％四甲基乙二胺。

上述水油通用型附着力促进剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸和部分丙二醇乙醚加入反应釜中，其中添加的丙二醇乙醚为配方中丙二醇乙醚总体积的40％，搅拌升温至55℃，得到混合液备用。

(2)将剩余的60％的丙二醇乙醚与南亚环氧树脂128混匀，通过滴加槽匀速滴加于步骤(1)中的混合液中，滴加完成后，升温至75℃，恒温反应0.5h制得反应液。

(3)将反应液冷却至50℃以下，向反应液中滴加四甲基乙二胺，在滴加过程中控制反应液温度不超过60℃，反应结束冷却制得制得水油通用型附着力促进剂。

实施例4

一种水油通用型附着力促进剂，包括如下重量百分比的组分：

12wt％磷酸和28wt％双酚A型液态环氧树脂DER331、45wt％乙二醇乙醚和15wt％4-二甲氨基吡啶。

上述水油通用型附着力促进剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸和部分乙二醇乙醚加入反应釜中，其中添加的乙二醇乙醚为配方中乙二醇乙醚总体积的30％，搅拌升温至65℃，得到混合液备用。

(2)将剩余的70％的乙二醇乙醚与双酚A型液态环氧树脂DER331混匀，通过滴加槽匀速滴加于步骤(1)中的混合液中，滴加完成后，升温至75℃，恒温反应1h制得反应液。

(3)将反应液冷却至50℃以下，向反应液中滴加4-二甲氨基吡啶，在滴加过程中控制反应液温度不超过60℃，反应结束冷却制得制得水油通用型附着力促进剂。

实施例5

一种水油通用型附着力促进剂，包括如下重量百分比的组分：

16wt％磷酸和26wt％南亚环氧树脂128、50wt％丙二醇甲醚和8wt％三乙胺。

上述水油通用型附着力促进剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸和部分丙二醇甲醚加入反应釜中，其中添加的丙二醇甲醚为配方中丙二醇甲醚总体积的30％，搅拌升温至60℃，得到混合液备用。

(2)将剩余的70％的丙二醇甲醚与南亚环氧树脂128混匀，通过滴加槽匀速滴加于步骤(1)中的混合液中，滴加完成后，升温至80℃，恒温反应1.5h制得反应液。

(3)将反应液冷却至50℃以下，向反应液中滴加三乙胺，在滴加过程中控制反应液温度不超过60℃，反应结束冷却制得制得水油通用型附着力促进剂。

对比例1

对比例1中附着力促进剂的配方，与实施例1的区别仅在于，树脂的类型不同，该对比例1中的树脂为聚氨酯树脂。具体制备方法参照实施例1。

对比例2

对比例2中附着力促进剂的配方，与实施例1的区别仅在于是否含有磷酸，对比例2中的附着力促进剂中不含有磷酸，其余组分同比例缩放至100％，对比例2的具体配方为：32.5wt％南亚环氧树脂128、53.5wt％丙二醇甲醚和14.0wt％三乙胺。具体制备方法参照实施例1。

对比例3

对比例3中附着力促进剂的配方，与实施例1的区别仅在于溶剂不同，实施例1中的溶剂为丙二醇甲醚，对比例3中的溶剂为甲醚。具体制备方法参照实施例1。

对比例4

对比例4中附着力促进剂的配方，与实施例1的区别仅在于是否含有三乙胺，对比例4中以等量的水替换三乙胺得到对比例4附着力促进剂。具体制备方法参照实施例1。

实施例6效果试验

本实施例以市售水性玻璃烤漆为试验对象，通过向市售水溶性玻璃烤漆中均添加5％的实施例1～5和对比例1～4附着力促进剂，对添加上述附着力促进剂后的水性玻璃烤漆的附着力、稳定性以及透明度进行检测。

其中，市售水性玻璃烤漆的配方为：50w％水溶性丙烯酸树脂、12.5w％氨基树脂、6.5w％乙二醇丁醚、0.5w％密着剂、0.5w％流平剂、30w％水。

按照ASTM D 3359：2009，采用划格法进行附着力测定；将添加上述附着力促进剂的水性玻璃烤漆静置24h观察其有无分层，进行稳定性判断；同时对静置24h后的水性玻璃烤漆的透明度进行观察。

具体测试结果如表1所示，由表1可知，与对比例1、2相比，实施例1～5的附着力促进剂能够显著增强水性玻璃烤漆的附着力和稳定性，表明本发明通过复配磷酸和双酚A型液态环氧树脂，利用二者反应生成环氧磷酸酯，环氧磷酸酯能够增强涂料的附着力以及稳定性。与对比例3、4相比，实施例1～5的附着力促进剂加入水性玻璃烤漆中，能够与水性玻璃烤漆混溶，呈透明状，表明本发明附着力促以二元醇醚作为溶剂、以三乙胺为代表的有机碱，使得本发明附着力促进剂呈“水”性，且具有良好的稳定性，能够适用于对透明度、稳定性要求高的涂料中。

表1不同附着力促进剂对水性玻璃烤漆的附着力、稳定性、透明度的影响

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。