專利名稱：一種混合溶劑及卷鋼涂料組合物和卷鋼材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種混合溶劑和含有該混合溶劑的卷鋼涂料組合物以及一種施覆該卷鋼涂料組合物的卷鋼材料的制備方法。
背景技術：
卷鋼涂料是適用于金屬卷鋼涂裝工藝的一種特種涂料。由于涂裝工藝的要求和卷鋼日益廣泛的應用，使得對卷鋼涂料的要求越來越高。例如，涂裝工藝是使用輥涂機對帶材進行連續(xù)涂裝，這就要求卷鋼涂料在高溫下要迅速干燥；同時，干燥過程中，鋼板溫度高達 220-260°C，在通過烘烤爐的時候，周圍環(huán)境溫度更高達400度，因此，卷鋼涂料的耐熱性就變得極其重要；另外，當卷鋼涂料使用于家用器具表面時，由于經常和家用化學品或清潔劑接觸，也必須考慮其耐化學品性能、低毒性等。除此之外，卷鋼涂料還要同時具備涂料的一些基本性能，如光澤度，流平性和附著力等等。但是現(xiàn)有技術中，作為卷鋼涂料的各種組合物很難同時滿足上述各種要求，這與卷鋼涂料中使用的溶劑有關，卷鋼涂料中常用的溶劑有很多種，可列舉的有乙酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸仲丁酯、尼龍酸二甲酯混合物(DBE)、丙二醇醚醋酸酯、乙基乳酸酯等酯類溶劑； 乙二醇醚、丙二醇醚等醚類溶劑；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、2-庚酮、環(huán)己酮、異佛爾酮類的酮類溶劑(日本特開昭63-69563號公報)。在這些溶劑中，雖然乙酸丁酯具有優(yōu)良的溶解速度，但揮發(fā)性過高，而丙二醇單甲醚醋酸酯及乙基乳酸酯的溶解速度較慢，存在不能除去的缺點，難以單獨使用，乙二醇單乙基醚醋酸酯雖然具有優(yōu)良的溶解速度，但懷疑有誘發(fā)不孕癥的毒性而禁止使用。為了彌補這樣的單一組合物的缺點，開發(fā)了混合溶劑，例如由丙二醇烷基醚和 3-烷氧基丙酸烷基酯類組成的溶劑組合物(日本特開平7-146562號公報)、由丙二醇烷基醚乙酸酯和丙二醇烷基醚組成的溶劑的組合物(美國專利第4，983，490號公報)。上述組合物由于惡臭引起作業(yè)者不快感和反感的同時，存在由于有毒性而損傷健康的顧慮。因此， 以往的混合溶劑在溶解性、揮發(fā)性、有毒性等方面存在問題；尼龍酸二甲酯混合物(DBE)為生產己二酸副產物，各廠家生產的混合物組分比例差異較大，溶劑性能難以穩(wěn)定且用量較大，也僅限于在某些領域使用(CN 101402814A)；芳烴溶劑油類溶劑對施工、裝修等的工作人員、家庭成員的健康受到危害，同時對環(huán)境也造成了污染。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述缺陷的混合溶劑和含有該混合溶劑的卷鋼涂料組合物及使用該卷鋼涂料組合物制備卷鋼材料的方法。本發(fā)明提供了一種混合溶劑，其特征在于，所述溶劑含有醋酸仲辛酯和共溶劑，所述共溶劑為能夠與醋酸仲辛酯完全混溶的有機溶劑，其中，醋酸仲辛酯和共溶劑的重量比為 1 0.1-30。本發(fā)明提供了一種卷鋼涂料組合物，其特征在于，以組合物的總量為基準，所述組合物含有(1) 1-50重量％的上述混合溶劑；(2) 10-70重量％的主體樹脂，所述主體樹脂為聚氨酯樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂中的至少一種；(3) 1-40重量％的二氧化鈦；(4)0. 1-1重量％的氣相二氧化硅。本發(fā)明提供了一種卷鋼材料的制備方法，該方法包括在卷鋼基材表面施覆涂料組合物并使該涂料組合物固化，其特征在于，所述涂料組合物為上述卷鋼涂料組合物。使用本發(fā)明提供的混合溶劑作為溶劑獲得的卷鋼涂料組合物即本發(fā)明提供的卷鋼涂料組合物流動性好，固含量高，穩(wěn)定性強，無苯毒，形成的漆膜清晰透明，具有好的流平性，能夠避免卷鋼板界面發(fā)生拖尾。采用本發(fā)明提供的卷鋼材料的制備方法獲得的卷鋼材料表面平坦，光澤度高，涂料的附著性好。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種混合溶劑，其特征在于，所述溶劑含有醋酸仲辛酯和共溶劑，所述共溶劑為能夠與醋酸仲辛酯完全混溶的有機溶劑，其中，醋酸仲辛酯和共溶劑的重量比為 1 0.1-30。使用本發(fā)明提供的混合溶劑作為溶劑獲得的卷鋼涂料組合物即本發(fā)明提供的卷鋼涂料組合物流動性好，固含量高，穩(wěn)定性強，無苯毒，用該組合物復配的卷鋼涂料，形成的漆膜清晰透明，具有好的流平性，能夠避免卷鋼板界面發(fā)生拖尾。這可能是因為，對于溶劑型卷鋼涂料中的溶劑來說，決定其性能的重要因素有相溶性、粘度和揮發(fā)性。相溶性是指所使用的溶劑需要對多種樹脂都具有很好的混溶性，從而起到稀釋劑的作用，這樣噴涂的漆膜才會清晰透明。粘度是溶劑對樹脂溶解能力的一項重要參數(shù)，不同的溶劑因溶解樹脂的性能差異，所得溶液的粘度也有較大的差異。在利用噴嘴噴射時，如果粘度太高，使得噴射壓力變高，從而增加了不必要的溶劑的使用量，增加了成本。另一方面，如果粘度太低，樹脂則不能集中的噴涂在卷鋼板的界面上。揮發(fā)性是涉及溶劑是否迅速揮發(fā)而不殘留在基板表面的重要因素，揮發(fā)性太低時，不僅導致溶劑不揮發(fā)而殘留，在卷鋼板界面衍生出拖尾現(xiàn)象，而且在后續(xù)工序中，還會出現(xiàn)使加工工序生產效率降低等問題。另一方面，揮發(fā)性太高時，卷鋼板急速冷卻，噴涂的樹脂不能完全溶解附著，從而容易引起漆膜爆孔和過烘烤導致的缺陷。醋酸仲辛酯0-octyl acetate,簡稱20A)，分子式為CltlH2tlO2,為無色透明液體，略帶芳香味，且低毒。國內外對醋酸仲辛酯作為溶劑在清潔劑和香料中的應用有所報道，但對于其在卷鋼涂料中的應用尚無任何研究。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，醋酸仲辛酯具有優(yōu)良的溶解性，與聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、 醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂等相溶性極好；同時，醋酸仲辛酯的沸點較高，不易揮發(fā)，但是隨著溫度的升高，其揮發(fā)速度比其他溶劑提高的更快；此外，醋酸仲辛酯略帶芳香味且毒性很低。由于醋酸仲辛酯具有的各種性質，將其與其他溶劑形成混合溶劑并用于卷鋼涂料中，能夠取得非常好的效果。優(yōu)選地，所述混合溶劑中，醋酸仲辛酯和共溶劑的重量比為1 0.5-20。根據本發(fā)明，所述共溶劑為環(huán)酮、芳烴溶劑油、具有式(1)所示結構的化合物、具有式(2)所示結構的化合物、具有式(3)所示結構的化合物和具有式(4)所示結構的化合物中的至少一種，H0-R「0-I 2(1)R3-CO-O-R4-O-R5 (2)CH2 = CH-CO-O-R6-O-R7 (3)R8-CO-R9 (4)其中，禮、R4和&各自獨立地為C2-C5的亞烷基，R2> R3> R5> R7> R8和&各自獨立地為C1-C5的烷基。根據本發(fā)明，符合上述條件的共溶劑可以列舉的有，S-1000型芳烴溶劑油、S-1500 型芳烴溶劑油、S-800型芳烴溶劑油、S-200型芳烴溶劑油、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、
乙二醇單正丙醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚甲酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、丙烯酸乙氧基甲酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸乙氧基丁酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、 乙酸異丁酯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮。進一步優(yōu)選情況下，所述共溶劑為S-1000型芳烴溶劑油、S-1500型芳烴溶劑油、 S-200型芳烴溶劑油、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙烯酸乙氧基甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、環(huán)己酮和甲基異丁基酮。本發(fā)明提供了一種卷鋼涂料組合物，其特征在于，以組合物的總量為基準，所述組合物含有(1) 1-50重量％的上述混合溶劑；O) 10-70重量％的主體樹脂，所述主體樹脂為聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂中的至少一種；(3) 1-40重量％的二氧化鈦；(4)0. 1-1重量％的氣相二氧化硅。優(yōu)選地，以組合物的總量為基準，所述混合溶劑的含量為5-30重量所述主體樹脂的含量為30-55重量所述二氧化鈦的含量為20-40重量所述氣相二氧化硅的含量為0. 2-0. 5重量％。根據本發(fā)明，所述混合溶劑為上述混合溶劑，因此，所述混合溶劑中共溶劑的種類和醋酸仲辛酯與共溶劑的比例等也與上述相同，在此不再贅述。根據本發(fā)明，對所述各種主體樹脂沒有特別地要求，可以為本領域常規(guī)的各種樹脂，優(yōu)選情況下，所述聚氨酯樹脂的重均分子量為1000-8000，進一步優(yōu)選為6000-8000 ；所述丙烯酸樹脂的重均分子量為1000-8000，進一步優(yōu)選為2000-5000 ；聚酯樹脂的重均分子量為1000-8000，進一步優(yōu)選為3000-6000 ；醇酸樹脂重均分子量為1000-8000，進一步優(yōu)選為3000-6000 ；環(huán)氧樹脂的重均分子量為1000-8000，進一步優(yōu)選為4000-6000 ；所述主體樹脂只要滿足上述重均分子量要求即可獲得性能優(yōu)異的涂料組合物，可以列舉的如聚酯樹脂可以為Dynapol LH 818-05聚酯樹脂和/或Dynapol LH 826-05聚酯樹脂；聚氨酯樹脂可
6以為Hw ISOPc聚氨酯樹脂；丙烯酸樹脂可以為HB-225型丙烯酸樹脂；環(huán)氧樹脂可以為環(huán)氧樹脂601和/或殼牌環(huán)氧樹脂834。根據本發(fā)明，對所述二氧化鈦和氣相二氧化硅沒有特別的限定，可以為本領域常規(guī)的二氧化鈦和氣相二氧化硅，優(yōu)選地，所述二氧化鈦為鈦白粉，所述二氧化鈦的顆粒粒徑為0. 2-0. 4微米，氣相二氧化硅的顆粒粒徑為10-50納米，優(yōu)選為10-30納米。根據本發(fā)明，所述組合物的制備方法可以為常規(guī)的方法，優(yōu)選地，包括混合和研磨步驟，所述混合步驟優(yōu)選通過攪拌方式完成，所述攪拌的速率可以為300-10000轉/分鐘， 進一步優(yōu)選為1000-5000轉/分鐘；時間可以為10-50分鐘。研磨的方式包括砂磨和球磨， 優(yōu)選地，使用砂磨的研磨方式。研磨的目的是為了使混合物的細度降低，優(yōu)選地，所述研磨使得組合物的細度為10-50微米，進一步優(yōu)選為10-15微米。本發(fā)明提供了一種卷鋼材料的制備方法，該方法包括在卷鋼基材表面施覆涂料組合物并使該涂料組合物固化，其特征在于，所述涂料組合物為上述卷鋼涂料組合物。根據本發(fā)明的卷鋼材料的制備方法，相對于每平方米的卷鋼基材，所述涂料組合物的涂布量可以為200-1000克，進一步優(yōu)選為300-800克。根據本發(fā)明的卷鋼材料的制備方法，所述固化的條件可以為本領域公知的固化條件，包括固化溫度可以為200-260°C，優(yōu)選為200-235°C，固化時間可以為15-85秒，優(yōu)選為 25-65 秒。根據本發(fā)明的卷鋼材料的制備方法，所述方法使得制備得到的卷鋼材料的厚度為 10-20微米，進一步優(yōu)選為13-17微米。下面，通過實施例對本發(fā)明的內容做進一步的說明。實施例1將42. 2重量份的Dynapol LH 818-05聚酯樹脂(重均分子量為6000)，0. 2重量份的Aerosil 200氣相二氧化硅(顆粒直徑為12納米)，27. 5重量份的RCL 310鈦白粉(顆粒直徑為0. 28微米)，4. 2重量份的S-200芳烴溶劑油，8. 3重量份的醋酸仲辛酯混合，經高速(2000轉/分鐘)攪拌40min，再經砂磨研磨分散至細度達到10-15 μ m,得到卷鋼涂料組合物P1。將卷鋼涂料組合物Pl以每平方米500克的用量通過噴涂的方式施覆到卷鋼基材 (寶鋼熱鍍鋅板，型號為DC51D+Z)上，在230°C下烘干50秒使其固化，得到厚度為15微米的卷鋼材料Cl。對比例1按照實施例1的方法制備卷鋼涂料組合物，不同的是，4. 2重量份的S-200芳烴溶劑油和8. 3重量份的醋酸仲辛酯由2. 3重量份的丙二醇單甲基醚和10. 5重量份的3-甲氧基丙酸乙酯代替，得到卷鋼涂料組合物DPI。采用上述材料，按照實施例1的方法制備卷鋼材料DC1。實施例2將20. 0重量份的Dynapol LH 826-05聚酯樹脂(重均分子量為6000)，0. 3重量份的CABOT M-5氣相二氧化硅(顆粒直徑12納米)，24重量份的R 706鈦白粉(0. 26微米)，10重量份的乙二醇單丁醚，5. 7重量份的醋酸仲辛酯混合，經高速(3000轉/分鐘)攪拌30min，再經砂磨研磨分散至細度達到10-15 μ m,得到卷鋼涂料組合物P2。
將卷鋼涂料組合物P2以每平方米800克的用量通過噴涂的方式施覆到卷鋼基材 (馬鋼，型號為SGCC)上，在200°C下烘干65秒使其固化，得到厚度為16微米的卷鋼材料 C2。實施例3將45重量份的Hw 180Pc聚氨酯樹脂，0.2重量份的Aerosil 202氣相二氧化硅 (顆粒直徑14納米)，30重量份的R 960鈦白粉(0. 35微米)，0. 5重量份的丙二醇單甲醚乙酸酯和7. 5重量份的醋酸仲辛酯混合，經高速(4000轉/分鐘)攪拌20min，再經砂磨研磨分散至細度達到10-15 μ m，得到卷鋼涂料組合物P3。將卷鋼涂料組合物P3以每平方米300克的用量通過噴涂的方式施覆到卷鋼基材 (寶鋼，型號為DX52D+Z)上，在210°C下烘干25秒使其固化，得到厚度為14微米的卷鋼材料C3。實施例4將50.0重量份的HB-225型丙烯酸樹脂，0.2重量份的Aerosil 200氣相二氧化硅，27. 5重量份的RCL 310鈦白粉，3. 6重量份的丙烯酸乙氧基甲酯和15. 0重量份的醋酸仲辛酯混合，經高速(4000轉/分鐘)攪拌20min，再經砂磨研磨分散至細度達到10-15 μ m, 得到卷鋼涂料組合物P4。根據實施例1所述的方法施覆，在230°C下烘干50秒使其固化，得到厚度為15微米的卷鋼材料C4。實施例5將45. 0重量份的環(huán)氧樹脂601，0. 2重量份的Aerosil 200氣相二氧化硅，27. 5重量份的R 706鈦白粉，9. 6重量份的甲基異丁基酮和6. 9重量份的醋酸仲辛酯混合，經高速 (5000轉/分鐘)攪拌lOmin，再經砂磨研磨分散至細度達到10-15 μ m,得到卷鋼涂料組合物P5。根據實施例1所述的方法施覆，在下烘干25秒使其固化，得到厚度為13微米的卷鋼材料C5。實施例6將50. O重量份的殼牌環(huán)氧樹脂834，0.2重量份的Aerosil 202氣相二氧化硅， 27. 5重量份的RCL 310鈦白粉，8. 6重量份的環(huán)己酮和4. 9重量份的醋酸仲辛酯混合，經高速(1000轉/分鐘)攪拌50min，再經砂磨研磨分散至細度達到10-15 μ m,得到卷鋼涂料組合物P6。根據實施例1所述的方法施覆，在230°C下烘干50秒使其固化，得到厚度為17微米的卷鋼材料C6。測試例1通過下述方法對卷鋼涂料組合物P1-P6、DPl和卷鋼材料C1_C6、DCl進行測試。外觀目測，包括卷鋼涂料組合物P1-P6和DPl的液體形態(tài)，C1-C6和DCl是否有拖尾現(xiàn)象；粘度測試，通過涂-4杯粘度計NDJ-5進行測定；附著力測試，進行膜劃格實驗；流平性測試，使用刮涂測定法；光澤度，通過光澤儀測定；細度，通過刮板細度儀測定。測定的結果如表1所示。表權利要求
1.一種混合溶劑，其特征在于，所述混合溶劑含有醋酸仲辛酯和共溶劑，所述共溶劑為能夠與醋酸仲辛酯完全混溶的有機溶劑，其中，醋酸仲辛酯和共溶劑的重量比為 1 0. 1-30。
2.根據權利要求1所述的混合溶劑，其中，所述醋酸仲辛酯和共溶劑的重量比為 1 0. 5-20。
3.根據權利要求1或2所述的混合溶劑，其中，所述共溶劑為環(huán)酮、芳烴溶劑油、具有式 (1)所示結構的化合物、具有式(2)所示結構的化合物、具有式(3)所示結構的化合物和具有式(4)所示結構的化合物中的至少一種，H0-R「0-I 2(1)R3-CO-O-R4-O-R5 (2)CH2 = CH-CO-O-R6-O-R7 (3)R8-CO-R9 (4)其中，R^R4和&各自獨立地為C2-C5的亞烷基，&、民、1 5、1 7、1 8和&各自獨立地為C1-C5 的烷基。
4.根據權利要求3所述的混合溶劑，其中，所述共溶劑為乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、丙烯酸乙氧基甲酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸乙氧基丁酯、乙酸正丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、甲基異丁基酮、甲基乙基酮、環(huán)己酮中的至少一種。
5.一種卷鋼涂料組合物，其特征在于，以組合物的總量為基準，所述組合物含有(1)1-50重量％的權利要求1-4中任意一項所述的混合溶劑；(2)10-70重量％的主體樹脂，所述主體樹脂為聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂中的至少一種；(3)1-40重量％的二氧化鈦；(4)0.1-1重量％的氣相二氧化硅。
6.根據權利要求5所述的涂料組合物，其中，以組合物的總量為基準，所述混合溶劑的含量為5-30重量％ ；所述主體樹脂的含量為30-55重量％ ；所述二氧化鈦的含量為20-40 重量％ ；所述氣相二氧化硅的含量為0. 2-0. 5重量％。
7.根據權利要求5所述的涂料組合物，其中，所述聚氨酯樹脂的重均分子量為 1000-8000 ；所述丙烯酸樹脂的重均分子量為1000-8000 ；聚酯樹脂的重均分子量為 1000-8000 ；醇酸樹脂的重均分子量為1000-8000 ；環(huán)氧樹脂的重均分子量為1000-8000。
8.根據權利要求7所述的涂料組合物，其中，所述聚氨酯樹脂的重均分子量為 6000-8000 ；所述丙烯酸樹脂的重均分子量為2000-5000 ；聚酯樹脂的重均分子量為 3000-6000 ；醇酸樹脂的重均分子量為3000-6000 ；環(huán)氧樹脂的重均分子量為4000-6000。
9.根據權利要求5-8中任意一項所述的涂料組合物，其中，所述二氧化鈦的顆粒直徑為0. 2-0. 6微米，氣相二氧化硅的顆粒直徑為10-100納米。
10.一種卷鋼材料的制備方法，該方法包括在卷鋼基材表面施覆涂料組合物并使該涂料組合物固化，其特征在于，所述涂料組合物為權利要求5-9中任意一項所述的涂料組合物。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，相對于每平方米的卷鋼基材，涂料組合物的涂布量為200-1000克。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述固化的條件包括固化溫度為200-260°C， 固化時間為15-85秒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混合溶劑，其特征在于，所述混合溶劑含有醋酸仲辛酯和共溶劑；還提供了一種卷鋼涂料組合物，其特征在于，以組合物的總量為基準，所述組合物含有(1)1-50重量％的上述混合溶劑；(2)10-70重量％的主體樹脂；(3)1-40重量％的二氧化鈦；(4)0.1-1重量％的氣相二氧化硅；此外，還提供了一種卷鋼材料的制備方法，該方法包括在卷鋼基材表面施覆上述涂料組合物。使用本發(fā)明提供的混合溶劑作為溶劑獲得的卷鋼涂料組合物即本發(fā)明提供的卷鋼涂料組合物流動性好，固含量高，穩(wěn)定性強，無苯毒，形成的漆膜清晰透明，具有好的流平性，能夠避免卷鋼板界面發(fā)生拖尾。
文檔編號B05D1/02GK102443344SQ20101050879
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權日2010年10月12日
發(fā)明者施建剛, 李季, 楊俊峰, 賈桂蘭 申請人:河北凱德生物材料有限公司, 蘇州飛翔新材料研究院有限公司