一种单组分水性涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料，特别涉及一种单组分水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，随着人们对绿色环保和身心健康的日益重视，水性涂料的销售量呈逐年上升趋势。环境友好型的水性涂料按照成膜物质的不同分为很多种，其中，以醇酸树脂作为成膜物质的水性涂料防闪锈及防返锈性能好，但其存在干燥时间长、耐候性差、气味较大等缺点。常用的丙烯酸乳液型涂料具有干燥时间短、耐候性好、气味小等优点，但其在防腐防锈能力上却不如醇酸树脂，特别是在户外日晒雨淋后会出现起泡和返锈的现象。目前也有采用丙烯酸乳液与水性醇酸树脂冷拼作为主体树脂的做法，这种做法在一定程度上兼顾了漆膜的快干性和防锈性能，弥补了各自的缺点，但其防锈性不及水性醇酸树脂涂料，对于喷涂后需要堆叠的涂装场景干燥时间还不够短，满足不了高标准用户的需求。

技术实现思路

1、为了至少克服上述现有技术中存在的问题之一，本发明的目的之一在于提供一种单组分水性涂料，该单组分水性涂料防锈性能优异，带油涂装、带锈涂装效果好，表干时间、实干时间短，耐水性、耐盐雾性等性能优异。本发明的目的之二在于提供所述单组分水性涂料的制备方法。本发明的目的之三在于提供所述单组分水性涂料的应用。

2、为此，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的第一方面提供一种单组分水性涂料，所述单组分水性涂料的原料组分包括：水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、助剂。

4、优选地，所述水性丙烯酸改性醇酸树脂在25℃时的粘度为10000～120000mpa·s。进一步优选地，所述水性丙烯酸改性醇酸树脂在25℃时的粘度为15000～110000mpa·s。更进一步优选地，所述水性丙烯酸改性醇酸树脂在25℃时的粘度为20000～100000mpa·s。

5、优选地，所述水性环氧酯分散体在25℃时的粘度为300～3000mpa·s。进一步优选地，所述水性环氧酯分散体在25℃时的粘度为400～2500mpa·s。更进一步优选地，所述水性环氧酯分散体在25℃时的粘度为500～2000mpa·s。

6、优选地，所述颜料ⅰ选自聚苯胺纳米复合防锈颜料、磷酸锌/钼酸盐复合物中的至少一种。进一步优选地，所述颜料ⅰ为聚苯胺纳米复合防锈颜料、磷酸锌/钼酸盐复合物的混合物。更进一步优选地，所述颜料ⅰ由聚苯胺纳米复合防锈颜料、磷酸锌/钼酸盐复合物按照质量比为(0.5～1.2)：2的比例构成。再进一步优选地，所述颜料ⅰ由聚苯胺纳米复合防锈颜料、磷酸锌/钼酸盐复合物按照质量比为1：2的比例构成。

7、优选地，所述催干剂选自异辛酸钴、异辛酸锆、异辛酸钙中的至少一种。进一步优选地，所述催干剂为异辛酸钴、异辛酸锆、异辛酸钙的混合物。更进一步优选地，所述催干剂由异辛酸钴、异辛酸锆、异辛酸钙按照质量比为(1～1.5)：(0.5～0.8)：(4～5)的比例构成。再进一步优选地，所述催干剂由异辛酸钴(钴含量12％)、异辛酸锆(锆含量12％)、异辛酸钙(钙含量4％)按照质量比为1：0.5：4的比例构成。

8、优选地，所述单组分水性涂料的原料组分中，所述助剂包括颜料ⅱ、填料、分散剂、消泡剂、ph调节剂、成膜助剂、流变助剂中的至少一种。进一步优选地，所述单组分水性涂料的原料组分中，所述助剂为颜料ⅱ、填料、分散剂、消泡剂、ph调节剂、成膜助剂、流变助剂。

9、优选地，所述颜料ⅱ选自钛白粉、炭黑、氧化铁红、氧化铁黒中的至少一种。进一步优选地，所述颜料ⅱ选自钛白粉、炭黑、氧化铁红中的至少一种。更进一步优选地，所述颜料ⅱ选自钛白粉、炭黑中的至少一种。

10、优选地，所述填料选自高光硫酸钡、滑石粉、重质碳酸钙中的至少一种。进一步优选地，所述填料选自高光硫酸钡、滑石粉中的至少一种。更进一步优选地，所述填料选自高光硫酸钡。

11、优选地，所述分散剂选自德国赢创公司的tego twin 760、德国赢创公司的tegodispers 655、德国赢创公司的surfynol 104e中的至少一种。进一步优选地，所述分散剂选自德国赢创公司的tego twin 760、德国赢创公司的surfynol 104e中的至少一种。更进一步优选地，所述分散剂选自德国赢创公司的tego twin 760。

12、优选地，所述消泡剂选自德国赢创公司的tego foamex 810、德国毕克化学公司的byk-024、德国毕克化学公司的byk-011中的至少一种。进一步优选地，所述消泡剂选自德国赢创公司的tego foamex 810、德国毕克化学公司的byk-024中的至少一种。更进一步优选地，所述消泡剂选自德国毕克化学公司的byk-024。

13、优选地，所述ph调节剂为醇胺类化合物。进一步优选地，所述ph调节剂选自n,n-二甲基乙醇胺、异丁醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丁基乙醇胺中的至少一种。更进一步优选地，所述ph调节剂选自n,n-二甲基乙醇胺、异丁醇胺中的至少一种。

14、优选地，所述成膜助剂选自乙二醇、醇酯十二、二丙二醇丁醚、己二醇丁醚醋酸酯中的至少一种。进一步优选地，所述成膜助剂选自乙二醇、醇酯十二、二丙二醇丁醚中的至少一种。更进一步优选地，所述成膜助剂选自醇酯十二、二丙二醇丁醚中的至少一种。

15、优选地，所述流变助剂选自水性聚酰胺蜡、聚醚聚氨酯、聚丙烯酸酯中的至少一种。进一步优选地，所述流变助剂选自水性聚酰胺蜡、聚醚聚氨酯中的至少一种。更进一步优选地，所述流变助剂选自水性聚酰胺蜡中的至少一种。

16、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)。

17、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)。

18、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、颜料ⅱ的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)：(5～15)。

19、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、颜料ⅱ、填料的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)：(5～15)：(20～35)。

20、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、颜料ⅱ、填料、分散剂的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)：(5～15)：(20～35)：(1.0～2.0)。

21、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、颜料ⅱ、填料、分散剂、消泡剂的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)：(5～15)：(20～35)：(1.0～2.0)：(0.2～0.5)。

22、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、颜料ⅱ、填料、分散剂、消泡剂、ph调节剂的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)：(5～15)：(20～35)：(1.0～2.0)：(0.2～0.5)：(0.5～1.0)。

23、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、颜料ⅱ、填料、分散剂、消泡剂、ph调节剂、成膜助剂的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)：(5～15)：(20～35)：(1.0～2.0)：(0.2～0.5)：(0.5～1.0)：(2.0～4.0)。

24、优选地，所述单组分水性涂料的原料中，水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性环氧酯分散体、颜料ⅰ、催干剂、颜料ⅱ、填料、分散剂、消泡剂、ph调节剂、成膜助剂、流变助剂的重量份数比为(15～25)：(15～25)：(1.5～4.5)：(0.5～1.0)：(5～15)：(20～35)：(1.0～2.0)：(0.2～0.5)：(0.5～1.0)：(2.0～4.0)：(0.2～1.0)。

25、本发明的单组分水性涂料，采用水性丙烯酸改性醇酸树脂与水性环氧酯分散体作为主体成膜树脂，利用水性丙烯酸树脂接枝改性醇酸树脂使树脂具备优异的流平性和快干性，水性环氧酯分散体具有的快干性和防腐性，赋予了漆膜主要的物理化学性能，比如耐水性、耐盐雾性等。水性环氧酯分散体中含有环氧树脂和植物油酸，环氧树脂有利于提高漆膜的附着力和耐水性，植物油酸具有氧化交联性，而且能够帮助湿润、兼容油污基材。水性丙烯酸改性醇酸树脂与水性环氧酯分散体的氧化交联作用是一个不断消耗氧气的过程，因此，虽然涂装金属表面虽然有水分，但在缺氧情况下很难形成原电池，初期腐蚀反应极缓慢，从而避免了涂装初期闪锈的形成。聚苯胺纳米复合防锈颜料与磷酸锌/钼酸盐复合物作为颜料ⅰ(防锈颜料)，当发生腐蚀时，该复配颜料与金属基材表面的亚铁离子发生反应并将其转化为更高价铁离子，生成四氧化三铁/磷酸盐/钼酸盐惰性复合物，在金属表面形成钝化膜，阻止腐蚀的进一步发生，达到优良的防锈效果。催干剂采用多种金属螯合物按一定比例复配而成，促进了漆膜的快速干燥，避免了氧化交联型漆膜通常出现的表干快而实干慢的问题，且进一步改善了膜层的耐水性。

26、本发明的第二方面提供根据本发明第一方面所述单组分水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

27、混合各原料组分，研磨，分散，得到所述单组分水性涂料。

28、优选地，所述的单组分水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

29、1)将水性丙烯酸改性醇酸树脂、ph调节剂、催干剂、溶剂、分散剂、消泡剂、颜料ⅰ、颜料ⅱ、填料混合得到浆料；

30、2)研磨浆料；

31、3)加入水性环氧酯分散体、成膜助剂、流变助剂、溶剂，然后分散，过滤，得到所述单组分水性涂料。

32、优选地，步骤2)中，所述研磨需研磨至细度≤60μm。

33、优选地，步骤3)中，所述分散的转盘速度为500～1000r/min，所述分散的时间为20～30min。

34、本发明的第三方面提供根据本发明第一方面所述单组分水性涂料的应用。

35、优选地，所述单组分水性涂料可用于金属基材料表面的涂装，特别是在带油涂装、带锈涂装中的应用。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、本发明的单组分水性涂料防锈性能优异，带油涂装、带锈涂装效果好，表干时间、实干时间短，耐水性、耐盐雾性等性能优异。

38、具体来说：

39、1)本发明的单组分水性涂料中的水性丙烯酸改性醇酸树脂与水性环氧酯分散体带油涂装、带锈涂装外观正常，耐水性试验不低于168h，耐盐雾性试验达到120h～144h，有效提高单组分水性涂料的带油涂装、带锈涂装、耐水性和耐盐雾性性能。

40、2)本发明的单组分水性涂料中的颜料ⅰ采用聚苯胺纳米复合防锈颜料与磷酸锌/钼酸盐复合物作为防锈颜料，当发生腐蚀时，能够在金属表面形成钝化膜，阻止腐蚀的进一步发生。实施例1的耐盐雾性试验不低于120h、比对例4的耐盐雾性试验24h已腐蚀，可看出单组分水性涂料中的颜料ⅰ的防锈效果显著。

41、3)本发明的单组分水性涂料中的催干剂采用多种金属螯合物复配而成，可促进单组分水性涂料在短时间内实干，并进一步改善单组分水性涂料膜层的耐水性。