本發(fā)明涉及一種帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料的制備，尤其涉及一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂的合成與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前工業(yè)漆、汽車漆普遍使用的是傳統(tǒng)的溶劑型涂料，VOC含量極高，對(duì)人體造成巨大傷害，同時(shí)也危及大氣環(huán)境，因此涂料行業(yè)面臨的環(huán)保壓力也越來(lái)越大。而水性涂料含有大量的水，有機(jī)溶劑僅做為成膜助劑存在，VOC含量極低，甚至可以做到零污染，是涂料行業(yè)目前的發(fā)展趨勢(shì)。

黑度是指色素炭黑所具有的黑色呈現(xiàn)強(qiáng)度，可用國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)的Lab系統(tǒng)表示黑度。L值代表涂料的黑度，而a值、b值代表涂料的色相。當(dāng)a為正值時(shí)表示色相為紅相，當(dāng)b值為負(fù)值時(shí)表示色相為藍(lán)相。黑色涂料在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，例如汽車OEM涂裝及汽車修補(bǔ)涂料，五金裝飾漆對(duì)黑度及色相都有著很高的要求，特別需要既帶有藍(lán)相，又具有高黑度的黑色涂料。為達(dá)到黑色涂料的應(yīng)用要求，首先要選用高色素炭黑，例如FW200、1600，1800，而高色素炭黑通常具有原生粒徑非常小的特性，一般屬于納米級(jí)別，分散極為困難，同時(shí)細(xì)小的炭黑粒子容易聚集在一起，導(dǎo)致黑色涂料在儲(chǔ)存過(guò)程中容易產(chǎn)生“返粗”現(xiàn)象。鑒于炭黑的這種特性，炭黑研磨樹脂對(duì)炭黑的潤(rùn)濕分散和后期儲(chǔ)存穩(wěn)定性尤其重要。因此，合成一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂并開發(fā)一種帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料有重大的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了制備一種帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料。本發(fā)明提供一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂及使用其制備的帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料，既具有高黑度，同時(shí)又帶有藍(lán)相。

本發(fā)明技術(shù)解決方案是提供一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂的制造與用途，它利用分子間范德華力緊緊吸附在炭黑粒子表面，又有活性基團(tuán)可以與后添加的超分散劑錨定基團(tuán)相結(jié)合，充分發(fā)揮超分散劑的作用，使用其制備的水性黑色丙烯酸涂料，具有高黑度的同時(shí)又帶有藍(lán)相。

本發(fā)明提供了一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂的制備方法：

⑴含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物的合成

在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝器反應(yīng)釜中，加入20-30重量份的丙二醇甲醚，通入氮?dú)馍郎刂粱亓鳒囟?；在此溫度下滴?5-25重量份的甲基丙烯酸甲酯、10-20重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5-10重量份的甲基丙烯酸、5-10重量份的丙烯腈、3-5重量份的二羥甲基丙酸、5-10重量份的酞菁衍生物，1-2重量份引發(fā)劑，在2-2.5h內(nèi)滴加完畢，保溫0.5-1h，之后再補(bǔ)加0.5-1重量份的引發(fā)劑，保溫1-2h，即可得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物。

⑵含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物的水性化

將上述得到的含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物真空蒸餾脫除部分溶劑，使溶劑的用量在樹脂中的含量為5％以下；將脫除部分溶劑的樹脂溶液倒入容器中，待樹脂溫度降至70℃時(shí)，緩慢加入中和劑，在高速籃式砂磨分散機(jī)下以2000r/min進(jìn)行中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH至7.2-7.5，反應(yīng)時(shí)間為1-2h；中和反應(yīng)后，緩慢滴加去離子水，以2500r/min速度進(jìn)行分散1-1.5h，得到最終分散體，控制最終分散體產(chǎn)品的固含為45-47％，所述最終分散體為水性酞菁藍(lán)衍生物丙烯酸樹脂。

以上(1)項(xiàng)所述裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝器反應(yīng)釜中，加入22重量份的丙二醇甲醚，通入氮?dú)馍郎刂粱亓鳒囟?；在此溫度下滴?0重量份的甲基丙烯酸甲酯、14重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5重量份的甲基丙烯酸、7重量份的丙烯腈、3重量份的二羥甲基丙酸、8重量份的酞菁衍生物，1.5重量份引發(fā)劑，在2.5h內(nèi)滴加完畢，保溫1h，之后再補(bǔ)加0.8重量份的BPO，保溫1.5h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物。

本發(fā)明所述的含酞菁衍生物為銅酞菁磺酰胺衍生物。

上述引發(fā)劑為：BPO過(guò)氧化苯甲?；駻IBN偶氮二異丁腈。

上述的中和劑為：三乙胺或二甲基乙醇胺。

本發(fā)明包括一種帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料。

本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)于以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明合成了提供一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂，既可利用分子間范德華力緊緊吸附在炭黑粒子表面，又有活性基團(tuán)可以與后添加的超分散劑錨定基團(tuán)相結(jié)合，充分發(fā)揮超分散劑的作用，使用其制備的水性黑色丙烯酸涂料，具有高黑度的同時(shí)又帶有藍(lán)相。

(2)制得的水性黑色丙烯酸涂料VOC含量低，具有環(huán)保特性。

(3)納米級(jí)硫酸鋇的加入有利于增強(qiáng)炭黑顏料研磨時(shí)的剪切力，使得炭黑粒子更細(xì)更均勻；同時(shí)，有效延長(zhǎng)了炭黑粒子在儲(chǔ)存過(guò)程中因?yàn)椴祭蔬\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的碰撞而重新絮凝成大的顆?；蛘哐娱L(zhǎng)絮凝返粗產(chǎn)生的時(shí)間。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明的實(shí)施案例1-樹脂的合成

(1)含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物的合成：

在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝器反應(yīng)釜中，加入22重量份的丙二醇甲醚，通入氮?dú)馍郎刂粱亓鳒囟?；在此溫度下滴?0重量份的甲基丙烯酸甲酯、14重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5重量份的甲基丙烯酸、7重量份的丙烯腈、3重量份的二羥甲基丙酸、8重量份的銅酞菁磺酰胺衍生物，1.5重量份偶氮二異丁腈，在2.5h內(nèi)滴加完畢，保溫1h，之后再補(bǔ)加0.8重量份的過(guò)氧化苯甲酰，保溫1.5h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物。

(2)含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物的水性化：

將上述得到的含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物真空蒸餾脫除部分溶劑，使溶劑的用量在樹脂中的含量為4％；將脫除部分溶劑的樹脂溶液倒入容器中，待樹脂溫度降至70℃時(shí)，緩慢加入二甲基乙醇胺，在高速籃式砂磨分散機(jī)下以2000r/min進(jìn)行中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH至7.5，反應(yīng)時(shí)間為2h；中和反應(yīng)后，緩慢滴加去離子水，以2500r/min速度進(jìn)行分散1.5h，得到最終分散體，控制最終分散體產(chǎn)品的固含為45.5％，所述最終分散體為本發(fā)明的水性含酞菁藍(lán)衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物。

實(shí)施例2

同實(shí)施例1，僅只在(1)項(xiàng)內(nèi)的重量上可為：

在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝器反應(yīng)釜中，加入20重量份的丙二醇甲醚，通入氮?dú)馍郎刂粱亓鳒囟龋辉诖藴囟认碌渭?5重量份的甲基丙烯酸甲酯、10重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、8重量份的甲基丙烯酸、5重量份的丙烯腈、4重量份的二羥甲基丙酸、5重量份的銅酞菁磺酰胺衍生物，1重量份BPO，在2h內(nèi)滴加完畢，保溫0.5h，之后再補(bǔ)加1重量份的BPO，保溫1h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物。

實(shí)施例3

同實(shí)施例1，僅只在(1)項(xiàng)內(nèi)的重量上可為：

在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝器反應(yīng)釜中，加入30重量份的丙二醇甲醚，通入氮?dú)馍郎刂粱亓鳒囟?；在此溫度下滴?5重量份的甲基丙烯酸甲酯、20重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、10重量份的甲基丙烯酸、10重量份的丙烯腈、5重量份的二羥甲基丙酸、10重量份的銅酞菁磺酰胺衍生物，2重量份BPO，在2.2h內(nèi)滴加完畢，保溫0.7h，之后再補(bǔ)加0.5重量份的AIBN偶氮二異丁腈，保溫2h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物。

實(shí)施例4

一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂用途，包括帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料，各成分配比及制法如下：

在本發(fā)明中的水性丙烯酸樹脂中添加超分散劑、消泡劑、納米級(jí)硫酸鋇、高色素炭黑、水，其中各組分的添加量如下：

以上材料于攪拌情況下緩慢加入，分散均勻后，研磨至細(xì)度〈10微米，然后再依次按量加入以下材料

水性丙烯酸樹脂 400

破泡聚硅氧烷混合物 1

疏水基改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，縮寫為HEUR 2

以上原材料均為攪拌情況下緩慢加入，并高速分散30分鐘。最后獲得帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料成品，即組份A。

將親水改性的多異氰酸酯與PMA按照4：1的比例混合均勻，即為組份B

將組分A與組分B按照A：B：水＝5：1：1的重量比例混合均勻，即可進(jìn)行施工噴涂。

使用涂料領(lǐng)域中常用測(cè)試方法，獲得該涂料相關(guān)性能如下表所示：

表一 藍(lán)相水性黑色丙烯酸涂料性能指標(biāo)

使用多角度測(cè)色儀測(cè)試黑度及色相，數(shù)據(jù)如下：

表二 藍(lán)相水性黑色丙烯酸涂料Lab值

本發(fā)明實(shí)踐檢測(cè)數(shù)據(jù)：

1、研磨100KG黑漿時(shí)間約1h，可以達(dá)到10微米。

2、組份A帶藍(lán)相的水性黑色丙烯酸涂料成品在50℃時(shí)，至少可以儲(chǔ)存一個(gè)月。

3、組份A+組份B含水性酞菁藍(lán)衍生物丙烯酸樹脂預(yù)聚物+水后，已經(jīng)是施工狀態(tài)，由于組份B是固化劑，約6h后開始固化，24h后會(huì)變成固體狀態(tài)。在施工狀態(tài)未固化之前，細(xì)度可以維持在10微米。