一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料及其製備方法
2023-05-02 04:26:21
專利名稱：一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於塗料技術領域，具體涉及到一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料及其製備方法，及其作為食品容器內壁塗料的應用。
背景技術：
傳統的食品容器內塗漆多為溶劑型漆，在生產與應用過程中，加入大量的甲苯，二甲苯等對人體有毒害的有機溶劑，這些溶劑又都揮發到大氣中去，不僅造成資源浪費，同時對施工人員的健康造成危害，嚴重汙染環境。隨著人們對環境意識的提高，對環境保護的要求日益嚴格，研發低VOC甚至零VOC的環境友好型塗料是必然發展方向。食品容器內壁塗料，應具有足夠的韌性以承受製備容器時的變形，並且在運輸包裝好的貨物期間，不會發生塗層的損傷。另外，必須保護基材使之免受腐蝕性介質的影響，在變形和後續的滅菌期間該塗層必須粘附在金屬基材上，這些對於包裝食品和飲料容器來說尤其重要。環氧樹脂含較多羥基和醚鍵，固化收縮率低，對金屬，陶瓷等底材均有優異的附著力，良好的耐化學品性和耐腐蝕性能，但環氧樹脂存在韌性不夠，耐老化不佳，易粉化等缺點，而丙烯酸具有良好的耐候性和耐油性，因此本發明用丙烯酸對環氧樹脂進行改性，製得水性丙烯酸改性環氧樹脂，以該水性丙烯酸改性環氧樹脂為成膜物，水性封閉型多異氰酸酯為固化劑製備的聚氨酯塗料，所形成的塗膜機械性能，如附著力、柔韌性、硬度、耐磨性、防腐性和耐化學品性，均優於傳統的溶劑型油漆。該水性漆的發明解決了油漆塗裝後尤其是內壁塗裝殘留 的難聞氣味和對食品的汙染，屬於高性能環保塗料，非常適用於食品容器內壁塗裝。
發明內容
本發明的目的在於提供一種具有良好的耐油性，耐酸鹼性，柔韌性，附著力，防腐蝕性能等非常優異的水性環保、無毒無味的水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料及其製備方法及其作為食品容器內壁塗料的應用。本發明採用的技術方案為:—種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，該塗料由如下重量份數的原料製備得到:A 組分原料
水性內烯酸改件壞M樹脂: 20 60
色_料:5 20
防鏽顏料:15 25
填料:5 IO
分敗劑:I 3
消泡劑:O, 5 2
流—f劑:0.3 I
防閃鏽劑:0.5 2
助溶劑:2 10
去離子水:10 25B組分:水性封閉型多異氰酸酯其中水性丙烯酸改性環氧樹脂與水性封閉型多異氰酸酯的比例為(3 10): I。製備方法為:在制漆容器中，在500r/min攪拌條件下，依次加入分散劑、消泡劑、助溶劑、1/2水性丙烯酸 改性環氧樹脂、去離子水，攪拌10-15分鐘後，再加入著色顏料、防鏽顏料和填料，再分散30分鐘後進入砂磨機研磨至細度< 15 μ m以下，加入另外1/2水性丙烯酸改性環氧樹脂、流平劑，防閃鏽劑和水性封閉型多異氰酸酯，再攪拌20-30分鐘，經檢驗合格後，包裝入庫。上述水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料及其製備方法中，所述水性丙烯酸改性環氧樹脂由如下方法製備得到:I)、將20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲醯加入反應釜中，通入惰
性氣體氮氣進行保護，開動攪拌，並升溫；2)、升溫至回流溫度110±2°C，滴加混合物A，所述混合物A為預先混合均勻的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4_8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲醯的混合物；3)、當混合物A滴加入1/10時，滴加混合物B，混合物B為混合均勻的剩餘的9/10的混合物A和3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯的混合物；4)、當混合物B滴加入1/3時，滴加混合物C，混合物C為混合均勻的剩餘的2/3的混合物B和10-15份的異丁醇的混合物；5)、當混合物C滴加入2/3時，滴加混合物D，混合物D為混合均勻的剩餘的1/3的混合物C和0.3-0.7份過氧化苯甲醯叔丁基酯；6)、整個滴加過程在3-3.5h完成，滴加完成後，在回流溫度110±2°C保持2小時，測轉化率，如轉化率在95 %以下，補加過氧化苯甲醯叔丁基酯，繼續保持直至轉化率達98%以上，降溫至50°C，加0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，過濾包裝。上述方法中所涉及的份數為重量份數。更優選地，上述步驟I)中20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲醯，步驟2)中的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4-8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲醯，步驟3)中的3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯，步驟
4)中的10-15份的異丁醇，步驟5)中的0.3-0.7份過氧化苯甲醯叔丁基酯，步驟6)中的0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，上述份數之和為100%。為實現本發明目的，開發水溶性樹脂是關鍵。單體選擇:①含有不飽和雙鍵，可共聚、接枝聚合的單體，提供羧基官能團、環氧基官能團且具有水溶性的單體分別是丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯；②含有不飽和雙鍵可共聚、接枝聚合的單體並能調整基礎樹脂的硬度、柔韌性及耐大氣等物理性能的單體是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯。由於本樹脂引入的活性基團羥基和醚鍵具有極性，分子可與相鄰界面之間的游離鍵反應，形成比較牢固的化學鍵，使漆膜不僅具有優良的物理機械性能，同時與被塗表面的附著力好，特別是環氧樹脂的醚鍵結構稠密適宜，為使漆膜獲得良好的耐鹼性、耐化學藥品性和耐油性提供了基礎保證，而甲基丙烯酸縮水甘油酯分子內既含有碳碳雙鍵，又含有環氧基團，既可進行自由基型反應，又可進行離子型反應，因此，具有很高的反應活性，所得漆膜有優良的防紫外，耐水、耐熱等特點。該樹脂所用單體組成及作用見表1:表1:單體組成及作用
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權利要求
1.一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:該塗料由如下重量份數的原料製備得到: A組分te枓屯從份數水忭內'烯ft改性環氣樹脂: 20-60打色顏料:5 20防鎊顏鈄:15 25 填料；5 IO分敗劑:1~3消泡劑:0.δ 2流t:劑:0.3 I防閃鏽劑:0.5 2助溶劑:2 IO去離子氷；10~25 B組分:水性封閉型多異氰酸酯 其中水性丙烯酸改性環氧樹脂與水性封閉型多異氰酸酯的比例為(3 10): I。
2.根據權利要求1所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:所述水性丙烯酸改性環氧樹脂由如下方法製備得到: 1)、將20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲醯加入反應釜中，通入惰性氣體氮氣進行保護，開動攪拌，並升溫； 2)、升溫至回流溫度110± 2 °C，滴加混合物A，所述混合物A為預先混合均勻的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4-8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲醯的混合物； 3)、當混合物A滴加入1/10時，滴加混合物B，混合物B為混合均勻的剩餘的9/10的混合物A和3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯的混合物； 4)、當混合物B滴加入1/3時，滴加混合物C，混合物C為混合均勻的剩餘的2/3的混合物B和10-15份的異丁醇的混合物； 5)、當混合物C滴加入2/3時，滴加混合物D，混合物D為混合均勻的剩餘的1/3的混合物C和0.3-0.7份過氧化苯甲醯叔丁基酯； 6)、整個滴加過程在3-3.5h完成，滴加完成後，在回流溫度110±2°C保持2小時，測轉化率，如轉化率在95%以下，補加過氧化苯甲醯叔丁基酯，繼續保持直至轉化率達98%以上，降溫至50°C，加0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，過濾包裝； 上述方法中所涉及的份數為重量份數。
3.根據權利要求2所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:所述步驟I)中20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲醯，步驟2)中的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4-8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲醯，步驟3)中的3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯，步驟4)中的10-15份的異丁醇，步驟5)中的0.3-0.7份過氧化苯甲醯叔丁基酯，步驟6)中的0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，上述份數之和為100%。
4.根據權利要求1-3任一項所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:所述水性封閉型多異氰酸酯，為水性芳香族多異氰酸酯或水性脂肪族多異氰酸酯。
5.根據權利要求1-4任一項所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:所述著色顏料為:鈦白粉、炭黑、酞菁藍、酞菁綠、永固紫，氧化鐵黃、氧化鐵紅中的一種或兩種以上的混合物。
6.根據權利要求1-5任一項所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:所述防鏽顏料為改性磷酸鋅、三聚磷酸鋁或鑰鈦粉中的一種或兩種以上的混合物。
7.根據權利要求1-6任一項所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:所述填料為滑石粉、硫酸鋇、雲母粉或石英粉中的一種或兩種以上的混合物。
8.根據權利要求1-7任一項所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，其特徵在於:所述分散劑為高分子類聚氨酯聚合物或改性丙烯酸酯類聚合物中一種或兩種，分子量在10000 30000，所述消泡劑為改性聚矽氧烷類聚合物，所述助溶劑採用醇類或丙二醇醚類，所述防閃鏽劑採用烷基磷酸鹽類。
9.權利要求1-8任一項所述一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料的製備方法，其特徵在於:在制漆容器中，在500r/min攪拌條件下，依次加入分散劑、消泡劑、助溶劑、1/2水性丙烯酸改性環氧樹脂、去離子水，攪拌10-15分鐘後，再加入著色顏料、防鏽顏料和填料，再分散30分鐘後進入砂磨機研磨至細度< 15 μ m以下，加入另外1/2水性丙烯酸改性環氧樹月旨、流平劑，防閃鏽劑和水性封閉型多異氰酸酯，再攪拌20-30分鐘，經檢驗合格後，包裝入庫。`
10.權利要求1-8任一項所述水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料作為食品容器內壁塗料的應用。
全文摘要
本發明涉及一種水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料及其製備方法，該塗料由如下重量份數的原料製備得到水性丙烯酸改性環氧樹脂、著色顏料、防鏽顏料、填料、分散劑、消泡劑、流平劑、防閃鏽劑、助溶劑、去離子水、水性封閉型多異氰酸酯，本發明的水性丙烯酸改性環氧聚氨酯塗料，塗層可耐-20℃～50℃溫差，具有良好的耐油性，耐水性，塗層附著力好，韌性好，耐中性鹽霧在500h以上，防腐性能優異，VOC含量低，節約大量有機溶劑，減少對環境的汙染，屬於環境友好型塗料。
文檔編號C08F220/14GK103102788SQ20121056210
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者韓徵安, 豐國敏 申請人:天津市瑞寶綠色納米塗料有限公司