一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于水性工业涂料技术领域，具体为一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料及其制备方法。


背景技术：

2.卷钢涂料的涂装是以冷轧钢板、镀锌钢板、镀铝锌钢板等为基板，采用高度自动化的辊涂生产方式，钢板经过脱脂、化学处理、涂底漆、高温烘烤、涂面漆、高温烘烤后成膜，并达到一定物理性能和化学性能的涂层。彩钢板产量的70％左右为建筑用途，而家电用途的彩板也占有一定份额，约10％-20％，其余为商业用途、容器用材、交通与汽车、金属家具等。
3.由于彩钢板的用途不同，故其对所用涂料的要求不一样，例如建筑涂料彩板分为内用、外用和其它用途三大类，其中60％～70％为外用板，主要用于屋顶盖板(占总量的30％以上)和外墙壁板(占总量近30％)，建筑外用彩板长期经受风吹、日晒、雨淋，经历多年的寒暑变化，所要求的主要性能有耐冲击性、耐风性、防火性、防漏水性、隔热性、隔音性、耐候性、耐污染性、加工修补性等，此外还需要有美观的色调、新颗的式样、丰富的质感、并与建筑物整体及其周边环境相协调。家电用彩板所用的钢板国外己越来越多采用镀锌板，逐渐由锌花或无锌花的热镀锌板来取代原来用的冷轧板或电镀锌板，而家电用彩板对涂料表面质量的要求更高，需要涂料具有耐污染性、耐腐蚀性、耐候性、可加工性和适当硬度。
4.于是人们将目光集中在水性卷钢涂料上，但是由于卷钢涂料在水性化的过程中，涂料的耐候性、柔韧性等性能都不是很好，导致行业内始终无法完全用水性卷材涂料替代油性产品，进而导致卷钢涂料的voc排放量很高，不利于环境保护，也不利于企业走绿色发展道路。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料及其制备方法，以解决背景技术中所遇到的各种问题。
6.为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料，其组成为：水性氟改性聚酯树脂40～60份、氨基树脂5～15份、颜填料5～20份、催化剂0.2～1份、流平剂0.1～0.6份、附着力促进剂0.1～0.8 份、去离子水10～35份、分散剂2～6份、成膜助剂1～10份、消泡剂0.1～0.5 份、润湿剂0.2～0.6份、ph调节剂1～6份。
7.作为本发明的优选技术方案，一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料，其组成为：水性氟改性聚酯树脂40～50份、氨基树脂5～10份、颜填料10～20份、催化剂0.2～0.8份、流平剂0.1～0.3份、附着力促进剂0.1～0.6份、去离子水 15～30份、分散剂3～6份、成膜助剂3～8份、消泡剂0.1～0.3份、润湿剂0.3～ 0.5份、ph调节剂2～4份。
8.作为本发明的进一步优选技术方案，一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料，其组成为：水性氟改性聚酯树脂40份、氨基树脂10份、颜填料8份、催化剂 0.6份、流平剂0.3份、附着力促进剂0.3份、去离子水31.3份、分散剂3份、成膜助剂5份、消泡剂0.3份、润湿剂0.2份、
ph调节剂1份。
9.作为本发明的优选技术方案，所述的氨基树脂为：全甲醚化氨基树脂、部分甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂、甲基丁基混合醚化氨基树脂中的至少一种，且具体为湛新323、湛新325、湛新385中的一种。
10.作为本发明的优选技术方案，所述分散剂为efka-1502、byk-190、byk-2012 中的一种。
11.作为本发明的优选技术方案，所述消泡剂为聚醚硅氧烷、丙烯酸酯、聚醚改性二甲基硅氧烷、聚酯改性聚硅氧烷中的任意一种，且具体为tego810、byk028、 byk1610、byk055中的一种。
12.作为本发明的优选技术方案，所述颜填料为：酞青蓝颜料、酞青绿颜料、有机红色颜料、铁红颜料、铁黄颜料、钛白粉、碳黑、硫酸钡、消光粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、云母粉中的一种或多种混合。
13.作为本发明的优选技术方案，所述催化剂为：所述酸催化剂为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、异辛酸、二壬基萘二磺酸中的一种或多种组合，具体为kingnacure x49-110，nacure 2500、nacure 5225中的一种。
14.作为本发明的优选技术方案，所述附着力促进剂为：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种或多种混合。
15.一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料及其制备方法，包括以下步骤：
16.(1)氟改性聚酯树脂的合成：依次按重量量取六氟环氧烷、催化剂等原料，在一定温度下反应15h，之后进行蒸馏分离，得到mw大于3500的聚醚氟聚合物；将制得的聚醚氟聚合物和甲醇在一定的温度下进行反应，得到氟聚醚甲酯聚合物。依次量取氟聚醚甲酯聚合物、二乙二醇、三羟甲基丙烷、叔碳酸缩水甘油酯、1,4-环己烷二甲酸、苯酐、间苯二甲酸、催化剂加入反应釜中，升温低速搅拌下通入n 2
，加热升温至130℃，保温1.0h，除去原料中游离的水份，快速升温至180℃，充分搅拌待物料溶解后，在450～550r/min的转速下搅拌保温反应2h，然后以25℃/h速度升温至230℃，保温反应3h，每隔20min测定酸值与粘度，当酸值与粘度达到理论设计值一致时为止；降温到170℃，抽真空，蒸除溶剂，再降温至50℃以下，加入中和剂，快速搅拌分散20min，加入配方量的去离子水，继续搅拌0.5h至分散均匀，即得水性氟改性聚酯树脂；
17.(2)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂30～50份、颜料15～30份、填料5～10份、分散剂2～8份、水10～40份、消泡剂0.2～0.6份、ph调节剂 1～4份到分散缸里面，在800r/min的条件下将以上物料分散30min直到将其分散均匀，之后将以上物料用砂磨机研磨到一定细度做成浆料a作为备用；
18.(3)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂、氨基树脂、ph调节剂，在 800r/min的条件下将以上物料分散均匀，接着加入酸催化剂、填料、润湿流平剂、附着力促进剂、消泡剂、成膜助剂、水，在1200r/min的条件下将以上物料分散均匀做成中间体b作为备用；
19.(4)将浆料a和中间体b按照一定的比例进行混合，再用水调整到一定粘度，就做成了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料。
20.一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料，其施工工艺在于，用滚涂涂布的方式，将涂料涂覆于卷钢基材并于210℃～250℃烘烤20秒～100秒。其涂覆厚度为 3-30μm。
21.本发明的一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料可以用于冷轧钢板、镀锌钢板、镀铝锌板以及不锈钢板材等。
22.本发明的水性卷钢涂料能够使我国每年减少voc排放约20万吨以上(2020 年卷钢涂料产量约为80万吨，这些涂料都是油性涂料，按涂料中voc含量约 30％计，现在每年从卷材涂料中排出的voc超过20万吨)。
23.本发明的一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料是一种环境友好型水性卷钢涂料，属于高耐uv、高耐酸碱、高耐t弯的水性卷钢涂料。
24.相对于现有的油性产品，本发明具有如下优良效果：
25.(1)本发明的一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料具有高耐t弯性能、耐冲压、后加工性能优良、高柔韧性、耐酸、耐碱、耐盐雾、耐uv性能好、良好的快干性等。
26.(2)本发明解决了水性卷钢涂料耐候性、耐折弯等性能不如油性产品的缺点。
27.(3)本发明通过选用不同特性的附着力促进剂，既解决了对底材的附着力问题，又能达到对涂层高性能的要求。
28.(4)本发明通过氟改性聚酯树脂与氨基的合理配比，以及对酸催化剂的品种选用，特别是在不同氨基树脂配比时酸催化剂用量的合理选取，成功解决了水性卷钢涂料所需烘烤时间过长的问题，达到或优于油性同类涂料所需固化时间。
29.(5)本发明的水性卷钢涂料属于水性产品，voc低，对生产人员的健康也起到了很大的保护作用，具有极高的经济和社会效益，促进了社会和企业的健康发展。
具体实施方式
30.为了更好的解释本发明，下面将结合本发明实施例中的例子，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方法，都属于本发明保护的范围。
31.实施例一：
32.(1)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂40份、蓝色颜料15份、硫酸钡5份，分散剂2份、水30份、消泡剂0.2份、ph调节剂3份到分散缸里面，在800r/min的条件下将以上物料分散30min直到将其分散均匀，之后将以上物料用砂磨机研磨到一定细度做成浆料a作为备用；
33.(2)按重量份依次称取40份水性氟改性聚酯树脂、8份氨基树脂、2份ph 调节剂，在800r/min的条件下将以上物料分散均匀，接着加入0.5份酸催化剂、 0.3份润湿流平剂、0.3份附着力促进剂、0.2份消泡剂、3份成膜助剂、30份水，在1200r/min的条件下将以上物料分散均匀做成中间体b作为备用；
34.(3)将浆料a和中间体b按照4/6的比例进行混合，再用水调整到60-70s(涂四杯)，就做成了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料。
35.实施例二：
36.(1)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂40份、红色颜料13份、硫酸钡5份，分散剂2份、水35份、消泡剂0.2份、ph调节剂3份到分散缸里面，在800r/min的条件下将以上物料分散30min直到将其分散均匀，之后将以上物料用砂磨机研磨到一定细度做成浆料a作为备
用；
37.(2)按重量份依次称取42份水性氟改性聚酯树脂、9份氨基树脂、2份ph 调节剂，在800r/min的条件下将以上物料分散均匀，接着加入0.5份酸催化剂、 0.3份润湿流平剂、0.3份附着力促进剂、0.2份消泡剂、3份成膜助剂、30份水，在1200r/min的条件下将以上物料分散均匀做成中间体b作为备用；
38.(3)将浆料a和中间体b按照35/65的比例进行混合，再用水调整到 60-70s(涂四杯)，就做成了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料。
39.实施例三：
40.(1)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂30份、铁红色颜料35份、磷酸锌5份，分散剂3份、水35份、消泡剂0.2份、ph调节剂3份到分散缸里面，在800r/min的条件下将以上物料分散30min直到将其分散均匀，之后将以上物料用砂磨机研磨到一定细度做成浆料a作为备用；
41.(2)按重量份依次称取45份水性氟改性聚酯树脂、7份氨基树脂、2份ph 调节剂，在800r/min的条件下将以上物料分散均匀，接着加入0.5份酸催化剂、0.3份润湿流平剂、0.3份附着力促进剂、0.2份消泡剂、3份成膜助剂、30份水，在1200r/min的条件下将以上物料分散均匀做成中间体b作为备用；
42.(3)将浆料a和中间体b按照45/55的比例进行混合，再用水调整到 60-70s(涂四杯)，就做成了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料。
43.实施例四：
44.(1)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂25份、铁黄颜料40份、三聚磷酸铝6份，分散剂2份、水35份、消泡剂0.2份、ph调节剂3份到分散缸里面，在800r/min的条件下将以上物料分散30min直到将其分散均匀，之后将以上物料用砂磨机研磨到一定细度做成浆料a作为备用；
45.(2)按重量份依次称取38份水性氟改性聚酯树脂、9份氨基树脂、2份ph 调节剂，在800r/min的条件下将以上物料分散均匀，接着加入0.5份酸催化剂、 0.3份润湿流平剂、0.3份附着力促进剂、0.2份消泡剂、3份成膜助剂、30份水，在1200r/min的条件下将以上物料分散均匀做成中间体b作为备用；
46.(3)将浆料a和中间体b按照4/6的比例进行混合，再用水调整到60-70s(涂四杯)，就做成了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料。
47.实施例五：
48.(1)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂25份、钛白粉50份、硫酸钡5份，分散剂2份、水20份、消泡剂0.2份、ph调节剂3份到分散缸里面，在800r/min的条件下将以上物料分散30min直到将其分散均匀，之后将以上物料用砂磨机研磨到一定细度做成浆料a作为备用；
49.(2)按重量份依次称取42份水性氟改性聚酯树脂、8份氨基树脂、2份ph 调节剂，在800r/min的条件下将以上物料分散均匀，接着加入0.5份酸催化剂、 0.3份润湿流平剂、0.3份附着力促进剂、0.2份消泡剂、3份成膜助剂、30份水，在1200r/min的条件下将以上物料分散均匀做成中间体b作为备用；
50.(3)将浆料a和中间体b按照4/6的比例进行混合，再用水调整到60-70s(涂四杯)，
就做成了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料。
51.实施例六：
52.(1)按重量份依次称取水性氟改性聚酯树脂40份、碳黑10份、硫酸钡5 份、分散剂2份、水35份、消泡剂0.2份、ph调节剂3份到分散缸里面，在800r/min 的条件下将以上物料分散30min直到将其分散均匀，之后将以上物料用砂磨机研磨到一定细度做成浆料a作为备用；
53.(2)按重量份依次称取40份水性氟改性聚酯树脂、9份氨基树脂、2份ph 调节剂，在800r/min的条件下将以上物料分散均匀，接着加入0.5份酸催化剂、 0.3份润湿流平剂、0.3份附着力促进剂、0.2份消泡剂、3份成膜助剂、30份水，在1200r/min的条件下将以上物料分散均匀做成中间体b作为备用；
54.(3)将浆料a和中间体b按照4/6的比例进行混合，再用水调整到60-70s(涂四杯)，就做成了一种氟改性聚酯体系水性卷钢涂料。
55.参照gb/t 13448-2019的测试方法，对实施例一～六所述产品制得漆膜涂层的性能进行测试，测试结果如表1所示。
56.表1
[0057][0058]
上述实施例仅仅是为更加清楚地说明本发明所作的举例，而非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的相关技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变动、修改，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。