CN102888163B - 一种圣诞玻璃饰品用水性涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
一种圣诞玻璃饰品用水性涂料及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种圣诞玻璃饰品用水性涂料及其制备方法与应用，属于涂料领域。该水性涂料包括总计100重量份的下述组份：水性丙烯酸树脂10～45重量份，水溶性固化剂0～10重量份，填料0～20重量份，水性消泡剂0.1～1重量份，水性分散剂0～1重量份，水性润湿剂0.1～1重量份，偶联剂0.1～2重量份，助溶剂4～30重量份，去离子水余量。制备该涂料时，先将水性树脂、部分助溶剂加入搅拌釜中，搅拌，再加入消泡剂、分散剂、润湿剂，然后分别依次加入填料、水溶性固化剂、硅烷偶联剂，最后加入剩余助溶剂、水，搅拌，形成均一的水性涂料。该涂料制备工艺简单，成本低，可大面积机械施工，低碳、环保，耐水性和耐候性好。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，特别涉及一种水性涂料及其制备方法，主要应用于圣诞玻璃饰品。
背景技术
目前，水性涂料主要淋涂或喷涂在圣诞玻璃饰品表面，起装饰和美化环境的作用。圣诞玻璃饰品作为圣诞节日的一种装饰品，有着十分诱人的市场。2006年，中国最大的工艺品企业义乌福斯特工艺品有限公司出口的圣诞饰品超过5000万个，江苏宝应有一批专门生产圣诞玻璃饰品的企业，中国已经成为美洲、欧洲和亚洲的圣诞玻璃饰品的主要供应国。
然而，目前大部分厂家仍继续使用溶剂型玻璃涂料用于圣诞玻璃饰品，它存在有如下不足之处：1、油性玻璃涂料在施工时，需要在涂料中加入50%以上的有机溶剂（甲苯、二甲苯、工业酒精等）为溶剂，有污染、易燃、挥发的气体对人体会有很大的伤害；2、有机溶剂的价格贵，增加成本；3、油性玻璃涂料易燃、贮存安全要求高，增加运营成本。
随着国内市场对工艺品的环保要求越来越严格，圣诞玻璃饰品用溶剂型玻璃涂料必将为水性涂料所代替。如中国专利CN 1948200A介绍的水性彩色透明玻璃涂料应用在圣诞玻璃饰品上，但是其制备工艺单一，不能制备各种光泽的水性透明或实色玻璃涂料，同时由于其应用工艺为刷涂，不能大面积机械施工，涂层的均匀性不能得到保证。
发明内容
本发明的一个目的在于克服上述不足，提供了一种圣诞玻璃饰品用水性涂料。
本发明的另一个目的在于提供该圣诞玻璃饰品用水性涂料的制备方法。
本发明的另一个目的在于提供该圣诞玻璃饰品用水性涂料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种圣诞玻璃饰品用水性涂料，包括下述总计100重量份的组份：
（A）水性丙烯酸树脂，10～45重量份；
（B）水溶性固化剂，0～10重量份；
（C）填料，0～20重量份；
（D）水性消泡剂，0.1～1重量份；
（E）水性分散剂，0～1重量份；
（F）水性润湿剂，0.1～1重量份；
（G）偶联剂，0.1～2重量份；
（H）助溶剂，4～30重量份；
（I）去离子水，余量。
所述水性丙烯酸树脂选自水性丙烯酸乳液、水性丙烯酸分散体、水性丙烯酸树脂或水性改性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂pH为6～9，优选7～8；所述水性丙烯酸树脂用量优选15～40重量份，最优选25～40重量份。
所述水溶性固化剂是指可以与水性丙烯酸树脂中的羟基、羧基基团进行常温交联或进行加热交联固化的氨基树脂，选自高度甲醚化三聚氰胺树脂、部分甲醚化三聚氰胺树脂或甲醚化高亚氨基三聚氰胺树脂；所述水溶性固化剂用量优选0～8重量份，进一步优选0.1～8重量份。
所述填料选自高岭土、膨润土、滑石粉、硫酸钡、消光粉、钛白粉、方解石粉、硅灰石、白云石粉、透明粉或碳酸钙；所述填料用量优选0～10重量份，进一步优选0.1～10重量份。
所述水性消泡剂包括水性有机硅消泡剂、水性矿物油消泡剂，优选选自surfynol MD20、Surfynol 104E、Tego 825、BYK 020或BYK028消泡剂；所述水性消泡剂用量优选0.1～0.5重量份，最优选0.1～0.4重量份。
所述水性分散剂选自水性铵盐分散剂、水性钠盐分散剂、水性高分子共聚物分散剂，优选选自EFKA4560或SN 5040分散剂；所述水性分散剂用量优选0～0.7重量份，进一步优选0.1～0.7重量份。
所述水性润湿剂包括水性含氟润湿剂、水性聚醚改性硅氧烷润湿剂，优选选自Tego270、Tego 245、Tego 735、Tego 750、BYK 180或FSWET-1010润湿剂；所述水性润湿剂用量优选0.1～0.7重量份，最优选0.2～0.5重量份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选KH550、KH560、KH570、KH792、DL602或DL171型硅烷偶联剂；所述偶联剂用量优选0.3～1.5重量份，最优选0.3～1重量份。
所述助溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯；所述助溶剂用量优选4～20重量份，最优选4～15重量份。
本发明圣诞玻璃饰品用水性涂料的制备方法包括如下步骤：
（1）将10～45重量份水性树脂、部分助溶剂，加入搅拌釜中，搅拌5～10分钟；
（2）加入0.1～1重量份消泡剂、0～1重量份分散剂、0.1～1重量份润湿剂，搅拌3～5分钟；
（3）加入0～20重量份填料，搅拌30～90分钟；
（4）加入0～10重量份水溶性固化剂，搅拌5分钟；
（5）加入0.1～2重量份硅烷偶联剂，搅拌3～5分钟；
（6）加入剩余助溶剂、水，搅拌3～5分钟，形成均一的水性涂料。
所述圣诞玻璃饰品用水性涂料的制备方法，步骤（1）加入3～20重量份助溶剂，调节树脂粘度，步骤（6）加入0～10重量份助溶剂。
所述圣诞玻璃饰品用水性涂料，可以不添加水溶性固化剂，制备成常温自干的水性涂料；也加入其它已知的含NCO基团的水溶性固化剂，制备成常温交联固化的水性涂料；也可以不添加填料，制备成高光泽水性透明涂料；也可以添加不同量的填料，制备成各种光泽的水性涂料。
制备得到的圣诞玻璃饰品用水性涂料pH为6～9，不挥发份为20～50%，粘度为10～50秒。
本发明圣诞玻璃饰品用水性涂料的一种应用为：（1）施工时：水性涂料加入5～40%的去离子水，搅拌均匀，过滤后，淋涂或喷涂于圣诞玻璃饰品表面后，在150～180℃下烘烤3～10分钟，即可固化成漆膜；（2）施工时：水性涂料加入5～40%的去离子水，加入2～10%的水性色精或2～20%的水性色浆，搅拌均匀，过滤后，淋涂或喷涂于圣诞玻璃饰品表面后，在150～180℃下烘烤3～10分钟，即可固化成各种光泽、各种色彩的涂层。
所述的水性色精为水性金属络合染料，优选苏州乐天YELLOW-1145水性黄色色精；所述的水性色浆为烤漆用水性调色色浆，优选广州科迪R4254水性红色色浆。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
（1）本发明制备的圣诞玻璃饰品用水性涂料制备工艺简单，成本低，可单包装，使用方便，可大面积机械施工，涂层外观均匀细腻，具有低碳、环保、优异的耐水性和耐候性能；
（2）可以不添加水溶性固化剂，制备成常温自干的水性涂料；可以添加含NCO基团的水溶性固化剂，制备成常温交联固化的水性涂料；
（3）可以不添加填料，制备成高光泽水性透明涂料，可以添加不同量的填料，制备成各种光泽的水性涂料；
（4）制备的水性涂料用水稀释后，还可添加不同的水性色精或水性色浆，通过淋涂或喷涂的方式，制备成各种光泽、各种色彩的涂层。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1：
称取35份（重量百分比，下同）pH为7～8的水性丙烯酸树脂，5份正丁醇、5份氨基树脂（甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂）、0.2份MD 20消泡剂、0.2份Tego 270润湿剂、0.4份KH560偶联剂、54.2份去离子水待用。
首先将35份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入5份正丁醇，待搅拌3～5分钟，再接着加入0.2份MD 20消泡剂、0.2份Tego 270润湿剂，搅拌5分钟，加入5份氨基树脂，搅拌5分钟，加入0.4份KH560偶联剂，搅拌5分钟，最后加入54.2份去离子水，搅拌5分钟即可形成pH7.5，不挥发份为28%，粘度为35s的透明均一的涂料。
在施工时，在此涂料中加入20份去离子水后，淋涂在圣诞玻璃饰品表面，在170℃烘烤条件下，烘烤5分钟固化成膜。涂膜具体测试方法和涂膜性能如下表1：
表1实施例1中涂膜性能和测试
| 测试项目 | 检测结果 | 测试方法 |
| 附着力 | 1级 | GB/T 9286-1998 |
| 硬度 | 3H | GB/T 6739-2006 |
| 耐水性 | 24小时无异样 | GB/T 1733-1993 |
| 耐盐水性 | 24小时无异样 | GB/T 9274-1988 |
| 光泽（60°） | 99 | GB/T 9754-2007 |
实施例2：
称取40份pH为7～8的水性丙烯酸树脂，5份二丙二醇甲醚、3份二丙二醇丁醚、0.1份Surfynol 104E消泡剂、0.2份Tego 270润湿剂、0.4份KH550偶联剂、51.3份去离子水待用。
首先将40份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入5份二丙二醇甲醚、3份二丙二醇丁醚，待搅拌3～5分钟，再接着加入0.1份Surfynol104E消泡剂、0.2份EFKA 4560润湿剂、0.4份KH550偶联剂，搅拌5分钟，最后加入51.3份去离子水，搅拌5分钟即可形成pH7.5，不挥发份为25%，粘度为30s的透明均一的涂料。
在施工时，在此涂料中加入10份去离子水后，喷涂在圣诞玻璃饰品表面，在25℃，50%湿度条件下，放置4小时固化成膜。涂膜具体测试方法和涂膜性能如下表2：
表2实施例2中涂膜性能和测试
| 测试项目 | 检测结果 | 测试方法 |
| 附着力 | 1级 | GB/T 9286-1998 |
| 硬度 | HB | GB/T 6739-2006 |
| 耐水性 | 24小时无异样 | GB/T 1733-1993 |
| 耐盐水性 | 24小时无异样 | GB/T 9274-1988 |
| 光泽（60°） | 90 | GB/T 9754-2007 |
实施例3：
称取30份pH为7～8的水性丙烯酸树脂，3份消光粉、5份正丁醇、5份乙二醇丁醚、6份氨基树脂（高度甲醚化三聚氰胺树脂）、0.3份Tego 825消泡剂、0.4份Tego 245润湿剂、0.8份KH570偶联剂、49.5份去离子水待用。
首先将30份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入5份乙二醇丁醚，待搅拌3～5分钟，加入0.3份Tego 825消泡剂、0.4份Tego 245润湿剂，搅拌5分钟，加入3份消光粉，搅拌30分钟，加入5份氨基树脂，搅拌5分钟，加入0.8份KH570偶联剂，搅拌5分钟，再接着加入5份正丁醇、49.5份去离子水，搅拌5分钟即可形成pH7.5，不挥发份为32%，粘度为40s的均一的涂料。
在施工时，在此涂料中加入5份去离子水后，喷涂在圣诞玻璃饰品表面，在160℃烘烤条件下，烘烤7分钟固化成膜。涂膜具体测试方法和涂膜性能如下表3：
表3实施例3中涂膜性能和测试
| 测试项目 | 检测结果 | 测试方法 |
| 附着力 | 1级 | GB/T 9286-1998 |
| 硬度 | 3H | GB/T 6739-2006 |
| 耐水性 | 24小时无异样 | GB/T 1733-1993 |
| 耐盐水性 | 24小时无异样 | GB/T 9274-1988 |
| 光泽（60°） | 45 | GB/T 9754-2007 |
实施例4：
称取25份pH为7～8的水性丙烯酸树脂，10份钛白粉、3份丙二醇甲醚、4份丙二醇丁醚、2份乙醇、8份氨基树脂（部分甲醚化三聚氰胺树脂）、0.3份BYK 020消泡剂、0.4份EFKA4560分散剂、0.5份BYK 180润湿剂、0.6份KH792偶联剂、46.2份去离子水待用。
首先将25份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入4份丙二醇丁醚，待搅拌3～5分钟，加入0.3份BYK 020消泡剂、0.4份EFKA4560分散剂、0.4份BYK 180润湿剂，搅拌5分钟，加入10份钛白粉，搅拌30分钟，加入8份氨基树脂，搅拌5分钟，加入0.6份KH792偶联剂，搅拌5分钟，最后加入3份正丁醇、46.2份去离子水，搅拌5分钟即可形成pH7.5，不挥发份为35%，粘度为32s的均一的涂料。
在施工时，在此涂料中加入30份去离子水后，淋涂在圣诞玻璃饰品表面，在150℃烘烤条件下，烘烤10分钟固化成膜。涂膜具体测试方法和涂膜性能如下表4：
表4实施例4中涂膜性能和测试
| 测试项目 | 检测结果 | 测试方法 |
| 附着力 | 1级 | GB/T 9286-1998 |
| 硬度 | 3H | GB/T 6739-2006 |
| 耐水性 | 24小时无异样 | GB/T 1733-1993 |
| 耐盐水性 | 24小时无异样 | GB/T 9274-1988 |
| 光泽（60°） | 89 | GB/T 9754-2007 |
实施例5：
称取30份pH为7～8的水性丙烯酸树脂，5份硫酸钡、5份消光粉、5份二乙二醇乙醚、4份丙二醇甲醚醋酸酯、2份丙二醇、3份氨基树脂（部分甲醚化三聚氰胺树脂）、0.4份BYK 028消泡剂、0.6份SN 5040分散剂、0.7份FSWET-1010润湿剂、1份KH550偶联剂、43.3份去离子水待用。
首先将30份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入5份二乙二醇乙醚，待搅拌3～5分钟，加入0.4份BYK 028消泡剂、0.6份SN 5040分散剂、0.7份FSWET-1010润湿剂，搅拌5分钟，加入5份硫酸钡，搅拌30分钟，再加入5份消光粉，搅拌30分钟，加入3份氨基树脂，搅拌5分钟，加入0.6份KH550偶联剂，搅拌5分钟，最后加入4份丙二醇甲醚醋酸酯、2份丙二醇、43.3份去离子水，搅拌5分钟即可形成pH7.5，不挥发份为40%，粘度为40s的均一的涂料。
在施工时，在此涂料中加入35份去离子水后，喷涂在圣诞玻璃饰品表面，在180℃烘烤条件下，烘烤3分钟固化成膜。涂膜具体测试方法和涂膜性能如下表5：
表5实施例5中涂膜性能和测试
| 测试项目 | 检测结果 | 测试方法 |
| 附着力 | 1级 | GB/T 9286-1998 |
| 硬度 | 3H | GB/T 6739-2006 |
| 耐水性 | 24小时无异样 | GB/T 1733-1993 |
| 耐盐水性 | 24小时无异样 | GB/T 9274-1988 |
| 光泽（60°） | 23 | GB/T 9754-2007 |
实施例6：
称取25份pH为7～8的水性丙烯酸树脂，5份消光粉、3份二乙二醇甲醚、2份乙醇、6份氨基树脂（甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂）、0.2份BYK 028消泡剂、0.2份Tego 735润湿剂、0.4份DL 602偶联剂、58.2份去离子水待用。
首先将25份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入3份二丙二醇甲醚，待搅拌3～5分钟，加入0.2份BYK 028消泡剂、0.2份Tego 735润湿剂，搅拌5分钟，加入5份消光粉，搅拌30分钟，加入6份氨基树脂，搅拌5分钟，加入0.4份DL602偶联剂，搅拌5分钟，最后加入2份乙醇、58.2份去离子水，搅拌5分钟即可形成pH7.5，不挥发份为32%，粘度为43s的均一的涂料。
在施工时，在此涂料中加入28份去离子水、5份苏州乐天YELLOW-1145水性黄色色精混合均匀，淋涂在圣诞玻璃饰品表面，在165℃烘烤条件下，烘烤7分钟固化成透明彩色涂膜。涂膜具体测试方法和涂膜性能如下表6：
表6实施例6中涂膜性能和测试
| 测试项目 | 检测结果 | 测试方法 |
| 漆膜颜色 | 黄色 | 目测 |
| 附着力 | 1级 | GB/T 9286-1998 |
| 硬度 | 3H | GB/T 6739-2006 |
| 耐水性 | 24小时无异样 | GB/T 1733-1993 |
| 耐盐水性 | 24小时无异样 | GB/T 9274-1988 |
| 光泽（60°） | 25 | GB/T 9754-2007 |
实施例7：
称取28份pH为7～8的水性丙烯酸树脂，2份高岭土、5份钛白粉、2份滑石粉、3份二丙二醇乙醚、5份二丙二醇甲醚、2份乙二醇、5份氨基树脂（部分甲醚化三聚氰胺树脂）、0.3份MD 20消泡剂、0.7份SN 5040分散剂、0.5份Tego 750润湿剂、0.5份DL171偶联剂、46份去离子水待用。
首先将28份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入5份二丙二醇甲醚，待搅拌3～5分钟，加入0.3份MD 20消泡剂、0.7份SN 5040分散剂、0.5份Tego 750润湿剂，搅拌5分钟，加入2份高岭土，搅拌30分钟，然后加入5份钛白粉，搅拌30分钟，再加入2份滑石粉，搅拌30分钟，加入5份氨基树脂，搅拌5分钟，加入0.5份DL171偶联剂，搅拌5分钟，最后加入3份二丙二醇乙醚、2份乙二醇、46份去离子水，搅拌5分钟即可形成pH7.5，不挥发份为38%，粘度为38s的均一的涂料。
在施工时，在此涂料中加入15份去离子水、13份广州科迪R4254水性红色色浆混合均匀，喷涂在圣诞玻璃饰品表面，在175℃烘烤条件下，烘烤4分钟固化成实色红色涂膜。涂膜具体测试方法和涂膜性能如下表7：
表7实施例7中涂膜性能和测试
| 测试项目 | 检测结果 | 测试方法 |
| 漆膜颜色 | 红色 | 目测 |
| 附着力 | 1级 | GB/T 9286-1998 |
| 硬度 | 3H | GB/T 6739-2006 |
| 耐水性 | 24小时无异样 | GB/T 1733-1993 |
| 耐盐水性 | 24小时无异样 | GB/T 9274-1988 |
| 光泽（60°） | 65 | GB/T 9754-2007 |
Claims (2)
1.一种圣诞玻璃饰品用水性涂料的应用，其特征在于：
所述圣诞玻璃饰品用水性涂料的制备方法为：
称取35重量份pH为7～8的水性丙烯酸树脂、5重量份正丁醇、5重量份甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂、0.2重量份MD 20消泡剂、0.2重量份Tego 270润湿剂、0.4重量份KH560偶联剂、54.2重量份去离子水待用；
首先将35重量份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入5重量份正丁醇，待搅拌3～5分钟，再接着加入0.2重量份MD 20消泡剂、0.2重量份Tego 270润湿剂，搅拌5分钟，加入5重量份甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂，搅拌5分钟，加入0.4重量份KH560偶联剂，搅拌5分钟，最后加入54.2重量份去离子水，搅拌5分钟即可形成透明均一的涂料；
施工时，在此涂料中加入20重量份去离子水后，淋涂在圣诞玻璃饰品表面，在170℃烘烤条件下，烘烤5分钟固化成膜。
2.一种圣诞玻璃饰品用水性涂料的应用，其特征在于：
所述圣诞玻璃饰品用水性涂料的制备方法为：
称取28重量份pH为7～8的水性丙烯酸树脂、2重量份高岭土、5重量份钛白粉、2重量份滑石粉、3重量份二丙二醇乙醚、5重量份二丙二醇甲醚、2重量份乙二醇、5重量份部分甲醚化三聚氰胺树脂、0.3重量份MD 20消泡剂、0.7重量份SN 5040分散剂、0.5重量份Tego 750润湿剂、0.5重量份DL171偶联剂、46重量份去离子水待用；
首先将28重量份pH为7～8的水性丙烯酸树脂投入搅拌釜内，开动搅拌机，然后慢慢加入5重量份二丙二醇甲醚，待搅拌3～5分钟，加入0.3重量份MD 20消泡剂、0.7重量份SN 5040分散剂、0.5重量份Tego 750润湿剂，搅拌5分钟，加入2重量份高岭土，搅拌30分钟，然后加入5重量份钛白粉，搅拌30分钟，再加入2重量份滑石粉，搅拌30分钟，加入5重量份部分甲醚化三聚氰胺树脂，搅拌5分钟，加入0.5重量份DL171偶联剂，搅拌5分钟，最后加入3重量份二丙二醇乙醚、2重量份乙二醇、46重量份去离子水，搅拌5分钟即可形成均一的涂料；
施工时，在此涂料中加入15重量份去离子水、13重量份广州科迪R4254水性红色色浆混合均匀，喷涂在圣诞玻璃饰品表面，在175℃烘烤条件下，烘烤4分钟固化成红色涂膜。
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