本發(fā)明涉及一種粉末涂料，具體涉及一種水性金屬包裝用涂料，同時(shí)本發(fā)明還涉及該涂料的制備方法。

背景技術(shù)：

為了增強(qiáng)金屬制品的耐候性與耐腐蝕性，延長其使用壽命。通常需要對(duì)金屬材料進(jìn)行表面處理。金屬表面處理技術(shù)有很多種，例如噴漆、電鍍、化學(xué)氧化、涂層技術(shù)等。采用涂層技術(shù)對(duì)金屬表面進(jìn)行處理的方法由來已久，其中最為簡單有效的方法是直接在金屬表面涂敷適宜的涂料，通過適當(dāng)?shù)臏囟群婵竞?，待涂料中的溶劑蒸發(fā)之后，便可在金屬表面形成一層致密的保護(hù)膜。

目前，金屬涂料產(chǎn)品是以苯類、酮類及酯類溶劑型烘烤涂料為主，按樹脂類型又可分為聚酯烘烤型、環(huán)氧烘烤型、醇酸烘烤型以及丙烯酸烘烤型四大類。溶劑型烘烤金屬涂料的應(yīng)用比較成熟，具有附著力好、柔韌性好、高溫不黃變等優(yōu)點(diǎn)。然而，這些溶劑型涂料中含有大量有機(jī)溶劑，在使用過程中，有機(jī)溶劑揮發(fā)進(jìn)入大氣中，這不僅危害人體健康，而且會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。此外，溶劑型涂料都需要經(jīng)過高溫烘烤固化，烘烤溫度大多在160-240℃之間，從而需要消耗大量的能源，不利于資源節(jié)約。隨著全球范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境、健康與資源問題的日益重視，金屬涂料行業(yè)日益面臨著巨大的環(huán)保、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)壓力。因此，研發(fā)新一代揮發(fā)性小、不含或微含VOC、毒性小、環(huán)保、烘烤溫度低的水性金屬涂料是如今涂料工業(yè)中一個(gè)主要的發(fā)展方向。在實(shí)際工業(yè)及日常應(yīng)用中，以丙烯酸樹脂為主劑的金屬涂料產(chǎn)品應(yīng)用最為廣泛。然而，現(xiàn)有的該類產(chǎn)品在粘附性、抗沖擊性、光澤、固含量及粘度方面還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種附著力高、柔韌性好、耐黃變、固含量高且粘度低的水性金屬包裝用涂料。

本發(fā)明提供的一種水性金屬包裝用涂料，包括如下成分：30-60wt%的丙烯酸樹脂、5-20wt%的聚酯樹脂、4-15wt%的氨基樹脂、10-40wt%的顏料、3-10wt%的填料、0.5-5wt%的助溶劑、0.5-3wt%的助劑及10-40%wt的水。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述丙烯酸樹脂是由包括以下步驟的方法制備的：

（1）將50-70重量份正丁醇加入反應(yīng)器中升溫至105-130℃，滴加由30-50重量份含有8-15wt%的丙烯酸、3-8wt%的甲基丙烯酸、5-8wt%的丙烯酸乙酯、20-45wt%的丙烯酸丁酯、2-15wt%的甲基丙烯酸丁酯、3-5wt%的甲基丙烯酸甲酯、3-10wt%的丙烯酸羥乙酯、2-5wt%的丙烯酸羥丙酯、1-5wt%的甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-8wt%的丙烯酸正辛酯的丙烯酸類混合單體、添加量為丙烯酸類混合單體重量0.1-0.5wt%的引發(fā)劑以及0.05-0.2wt%的鏈轉(zhuǎn)移劑組成的混合液，并控制在3-6小時(shí)完成滴加；

（2）將反應(yīng)體系保溫1-2小時(shí)，再補(bǔ)加0.1-0.3重量份引發(fā)劑，繼續(xù)保溫2-5小時(shí)后抽真空除去正丁醇；

（3）隨后將反應(yīng)體系的溫度到70℃以下，用氨水或者有機(jī)胺中和劑將pH值中和至6-7.5，最后加入適量水調(diào)節(jié)至固含量為35-60wt%。

所述步驟(3)中的有機(jī)胺中和劑包括各種有機(jī)胺，如三乙胺、二甲基乙醇胺、2，2-二甲氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、N-乙基嗎啉等。

本發(fā)明所述氨基樹脂為六甲氧基甲基三聚氰胺樹脂、丁醇醚化三聚氰胺樹脂或苯代三聚氰胺樹脂，如氰特公司的303、1156、659樹脂；所述助溶劑為異丙醇類、乙二醇丁醚類或丙二醇醚類；所述助劑包括流平劑、分散劑、消泡劑、中和劑，其中流平劑可以是有機(jī)硅流平劑或丙烯酸酯流平劑，分散劑可以是聚羧酸鈉鹽分散劑或高分子嵌段共聚物分散劑比如聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散劑、有機(jī)硅嵌段共聚物分散劑，消泡劑可以是非有機(jī)硅消泡劑或有機(jī)硅消泡劑，所述中和劑包括氨水和有機(jī)胺中和劑，有機(jī)胺中和劑包括各種有機(jī)胺，如三乙胺、二甲基乙醇胺、2，2-二甲氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、N-乙基嗎啉；所述顏料包括酞青藍(lán)、永固黃、顏料紅、鈦白粉；所述填料包括滑石粉、高嶺土、硫酸鋇。在所述的各種助劑中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要從中選擇出一種或者多種進(jìn)行組合使用，也可以進(jìn)一步加入適量其他助劑如潤濕劑、增白劑、水性蠟等。

本發(fā)明目的之二是提供一種用于制備上述水性金屬包裝用涂料的方法。

具體地，所述用于制備上述水性金屬包裝用涂料的方法，首先以30-60wt%的丙烯酸樹脂、5-20wt%的聚酯樹脂、4-15wt%的涂料用氨基樹脂、10-40wt%的顏料、3-10wt%的填料、0.5-5wt%的助溶劑、0.5-3wt%的助劑及10-40%wt的水的原料配比，稱取各原料，接著將稱取的丙烯酸樹脂、聚酯樹脂和水加入高速分散機(jī)中分散攪拌均勻，再加入顏料和填料分散攪拌20-30min，然后將分散攪拌好的半成品在砂磨機(jī)中研磨至細(xì)度低于10um，最后加入氨基樹脂、助溶劑和助劑攪拌均勻，即制得本發(fā)明的水性金屬涂料。

其中，所述丙烯酸樹脂是由包括以下步驟的方法制備的：

（1）將50-70重量份正丁醇加入反應(yīng)器中升溫至105-130℃，滴加由30-50重量份含有8-15wt%的丙烯酸、3-8wt%的甲基丙烯酸、5-8wt%的丙烯酸乙酯、20-45wt%的丙烯酸丁酯、2-15wt%的甲基丙烯酸丁酯、3-5wt%的甲基丙烯酸甲酯、3-10wt%的丙烯酸羥乙酯、2-5wt%的丙烯酸羥丙酯、1-5wt%的甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-8wt%的丙烯酸正辛酯的丙烯酸類混合單體、添加量為丙烯酸類混合單體重量0.1-0.5wt%的引發(fā)劑以及0.05-0.2wt%的鏈轉(zhuǎn)移劑組成的混合液，并控制在3-6小時(shí)完成滴加；

（2）將反應(yīng)體系保溫1-2小時(shí)，再補(bǔ)加0.1-0.3重量份引發(fā)劑，繼續(xù)保溫2-5小時(shí)后抽真空除去正丁醇；

（3）隨后將反應(yīng)體系的溫度到70℃以下，用氨水或者有機(jī)胺中和劑將pH值中和至6-7.5，最后加入適量水調(diào)節(jié)至固含量為35-60wt%。

本發(fā)明的水性金屬涂料是以水為溶劑，并加入少量助溶劑的環(huán)保涂料，優(yōu)點(diǎn)在于：1）不易燃、不易爆、有機(jī)揮發(fā)物（VOC）的排放少、綠色環(huán)保；2）生產(chǎn)工藝簡單、成本低、流平性好、附著力高、耐黃變、固含量高且粘度低；3）具有色淺、清晰透明度高、良好保光保色性和耐候性，涂膜豐滿，耐熱性好的特點(diǎn)；4）耐化學(xué)品性能好，對(duì)酸、堿、醇、油等穩(wěn)定。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。有必要在此指出的是以下具體實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。其他人根據(jù)本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的修改和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的水性金屬涂料包括如下主要成分：30-60wt%的丙烯酸樹脂、5-20wt%的聚酯樹脂、4-15wt%的涂料用氨基樹脂、10-40wt%的顏料、3-10wt%的填料、0.5-5wt%的助溶劑、0.5-3wt%的助劑及10-40%wt的水

在制備該涂料時(shí)，首先按原料重量配比稱取30-60wt%的丙烯酸樹脂、5-20wt%的聚酯樹脂、4-15wt%的涂料用氨基樹脂、10-40wt%的顏料、3-10wt%的填料、0.5-5wt%的助溶劑、0.5-3wt%的助劑及10-40%wt的水，接著將稱取的丙烯酸樹脂、聚酯樹脂和水加入高速分散機(jī)中分散攪拌均勻，再加入顏料和填料分散攪拌20-30min，然后將分散攪拌好的半成品在砂磨機(jī)中研磨至細(xì)度低于10um，最后加入氨基樹脂、助溶劑和助劑攪拌均勻，即制得本發(fā)明的水性金屬涂料。

上述丙烯酸樹脂是通過如下方法制備的：將50-70重量份正丁醇加入反應(yīng)器中升溫至105-130℃，滴加由30-50重量份含有8-15wt%的丙烯酸、3-8wt%的甲基丙烯酸、5-8wt%的丙烯酸乙酯、20-45wt%的丙烯酸丁酯、2-15wt%的甲基丙烯酸丁酯、3-5wt%的甲基丙烯酸甲酯、3-10wt%的丙烯酸羥乙酯、2-5wt%的丙烯酸羥丙酯、1-5wt%的甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-8wt%的丙烯酸正辛酯的丙烯酸類混合單體、添加量為丙烯酸類混合單體重量0.1-0.5wt%的引發(fā)劑以及0.05-0.2wt%的鏈轉(zhuǎn)移劑組成的混合液，并控制在3-6小時(shí)完成滴加；將反應(yīng)體系保溫1-2小時(shí)，再補(bǔ)加0.1-0.3重量份引發(fā)劑，繼續(xù)保溫2-5小時(shí)后抽真空除去正丁醇；隨后將反應(yīng)體系的溫度降到70℃以下，用氨水或者有機(jī)胺中和劑將pH值中和至6-7.5，最后加入適量水調(diào)節(jié)至固含量為35-60wt%。

在以上的原料中，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化異丙苯或異丙苯過氧化氫，優(yōu)選過氧化異丙苯；所述鏈轉(zhuǎn)移劑為四氯化碳、正丁基硫醇或正丁基硫醚，優(yōu)選正丁基硫醇；所述氨基樹脂為六甲氧基甲基三聚氰胺樹脂、丁醇醚化三聚氰胺樹脂或苯代三聚氰胺樹脂，如氰特公司的303、1156、659樹脂；所述有機(jī)胺中和劑包括各種有機(jī)胺，如三乙胺、二甲基乙醇胺、2，2-二甲氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、N-乙基嗎啉；所述助溶劑為異丙醇類、乙二醇丁醚類或丙二醇醚類；所述助劑包括流平劑、分散劑、消泡劑、中和劑，其中流平劑可以是有機(jī)硅流平劑或丙烯酸酯流平劑，分散劑可以是聚羧酸鈉鹽分散劑或高分子嵌段共聚物分散劑比如聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散劑、有機(jī)硅嵌段共聚物分散劑，消泡劑可以是非有機(jī)硅消泡劑或有機(jī)硅消泡劑；所述顏料包括酞青藍(lán)、永固黃、顏料紅、鈦白粉；所述填料包括滑石粉、高嶺土、硫酸鋇；所述中和劑包括氨水或有機(jī)胺中和劑，所述有機(jī)胺中和劑包括各種有機(jī)胺，如三乙胺、二甲基乙醇胺、2，2-二甲氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇、N-乙基嗎啉。在所述的各種助劑中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要從中選擇出一種或者多種進(jìn)行組合使用，也可以進(jìn)一步加入適量其他助劑如潤濕劑、增白劑、水性蠟等。

在使用本發(fā)明的涂料時(shí)，將其用涂布機(jī)涂在鍍錫鐵、鉻鐵以及鋁等金屬材料上，140-180℃下干燥10-45min，稍微冷卻即形成涂膜，該涂膜的光澤度高、附著力好、硬度級(jí)別為H-2H、耐沖壓、無溶劑殘留。

下文將參照優(yōu)選的實(shí)施例更進(jìn)一步的詳細(xì)描述本發(fā)明。其中，實(shí)施例1和2涉及丙烯酸酯樹脂的制備，實(shí)施例3-6涉及以實(shí)施例1和2制備的丙烯酸酯樹脂為主要成分配制金屬涂料。

實(shí)施例1

將55重量份正丁醇加入反應(yīng)器中升溫至115℃，滴加由50重量份含有8wt%的丙烯酸、7wt%的甲基丙烯酸、5wt%的丙烯酸乙酯、42wt%的丙烯酸丁酯、15wt%的甲基丙烯酸丁酯、3wt%的甲基丙烯酸甲酯、8wt%的丙烯酸羥乙酯、2wt%的丙烯酸羥丙酯、3wt%的甲基丙烯酸縮水甘油酯、7wt%的丙烯酸正辛酯丙烯酸類混合單體、占丙烯酸類混合單體重量0.3wt%的過氧化異丙苯以及0.1wt%正丁基硫醇組成的混合液，并控制在5小時(shí)完成滴加，保溫2小時(shí)，再補(bǔ)加0.1重量份過氧化異丙苯，繼續(xù)保溫5小時(shí)后抽真空除去正丁醇，隨后將反應(yīng)體系的溫度到60℃以下，再用氨水或者有機(jī)胺中和劑將pH值中和至6.5，最后加入適量水調(diào)節(jié)至固含量為45wt%。

實(shí)施例2

將60重量份正丁醇加入反應(yīng)器中升溫至120℃，滴加由40重量份含有10wt%的丙烯酸、3wt%的甲基丙烯酸、8wt%的丙烯酸乙酯、37wt%的丙烯酸丁酯、2wt%的甲基丙烯酸丁酯、20wt%的甲基丙烯酸甲酯、10wt%的丙烯酸羥乙酯、2wt%的丙烯酸羥丙酯、5wt%的甲基丙烯酸縮水甘油酯、3wt%的丙烯酸正辛酯丙烯酸類混合單體、占丙烯酸類混合單體重量0.4wt%的過氧化異丙苯以及0.3wt%正丁基硫醇組成的混合液，并控制在6小時(shí)完成滴加，保溫2小時(shí)，再補(bǔ)加0.1重量份過氧化異丙苯，繼續(xù)保溫3時(shí)后抽真空除去正丁醇，隨后將反應(yīng)體系的溫度到60℃以下，再用氨水或者有機(jī)胺中和劑將pH值中和至6.5，最后加入適量水調(diào)節(jié)至固含量為50wt%。

實(shí)施例3

按以下重量配比稱?。簩?shí)施例1中制備的水溶性樹脂：30%，10wt%的聚酯樹脂，六甲氧基甲基三聚氰胺樹脂：4%，三乙胺：0.1%，丙二醇醚：0.5%，水：40%，聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散：1.5%，非有機(jī)硅消泡劑0.5%，丙烯酸酯流平劑0.4%，顏料紅：1%，鈦白粉：9.0%，硫酸鋇：3%。將稱取的自制水溶性樹脂、聚酯樹脂、水、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散劑以及丙烯酸酯流平劑分散攪拌均勻，加入顏料紅、鈦白粉和硫酸鋇分散攪拌20min，用砂磨機(jī)研磨3-4次，直至細(xì)度10um以下，加入六甲氧基甲基三聚氰胺樹脂、三乙胺、丙二醇醚以及消泡劑分散攪拌30min，分散好的產(chǎn)品用水調(diào)節(jié)粘度，即得本發(fā)明的水性環(huán)保金屬涂料。

性能測(cè)試結(jié)果如下：

固含量：55%

產(chǎn)品粘度（涂4/30℃）：130S

烘烤溫度：170℃

烘烤時(shí)間：15min

光澤度：85

附著力：一級(jí)

硬度：H

沖擊性能（1 KG·50CM）：正、反沖漆膜不破損

耐熱性能：烘烤40min/200℃不黃變。

實(shí)施例4

按以下重量配比稱?。簩?shí)施例1中制備的水溶性樹脂：50%，5wt%的聚酯樹脂、丁醇醚化三聚氰胺樹脂：9.7%，二甲基乙醇胺：1.0%，乙二醇丁醚：5%，水：10%，聚羧酸鈉鹽分散劑：0.5%，有機(jī)硅流平劑：0.3%，非有機(jī)硅消泡劑：0.5%，酞青藍(lán)：5%，鈦白粉：8%，滑石粉：5%。將按配比稱取制備的水溶性樹脂、水、聚羧酸鈉鹽分散劑分散攪拌均勻，加入酞青藍(lán)、鈦白粉和滑石粉分散攪拌20min，用砂磨機(jī)研磨3-4次，直至細(xì)度10um以下，加入丁醇醚化三聚氰胺樹脂、二甲基乙醇胺、乙二醇丁醚以及有機(jī)硅流平劑、非有機(jī)硅消泡劑分散攪拌30min，將分散好的產(chǎn)品用水調(diào)節(jié)粘度，即得本發(fā)明的水性環(huán)保金屬涂料。

性能測(cè)試結(jié)果如下：

固含量：55%

產(chǎn)品粘度（涂4/30℃）：120S

烘烤溫度：170℃

烘烤時(shí)間：15min

光澤度：83

附著力：一級(jí)

硬度：2H

沖擊性能（1 KG·50CM）：正、反沖漆膜不破損

耐熱性能：烘烤40min/200℃不黃變。

實(shí)施例5

按以下重量配比稱取：實(shí)施例1中制備的水溶性樹脂：30%，12wt%的聚酯樹脂、苯代三聚氰胺樹脂：6.4%，二甲基乙醇胺：0.5%，異丙醇：2%，水：30%，聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散劑：0.8%，有機(jī)硅流平劑：0.3%，永固黃：10%，高嶺土8%。將按配比稱取自制水溶性樹脂、水、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散劑分散攪拌均勻，加入永固黃、高嶺土分散攪拌20min，用砂磨機(jī)研磨3-4次，直至細(xì)度10um以下，加入苯代三聚氰胺樹脂、二甲基乙醇胺、異丙醇以及有機(jī)硅流平劑分散攪拌30min，將分散好的產(chǎn)品用水調(diào)節(jié)粘度，即得本發(fā)明的水性環(huán)保金屬涂料。

性能測(cè)試結(jié)果如下：

固含量：40%

產(chǎn)品粘度（涂4/30℃）：130S

烘烤溫度：150℃

烘烤時(shí)間：45min

光澤度：95

附著力：一級(jí)

硬度：H

沖擊性能（1 KG·50CM）：正、反沖漆膜不破損

耐熱性能：烘烤40min/200℃不黃變。

實(shí)施例6

按以下重量配比稱取：實(shí)施例2中制備的水溶性樹脂：32.4%，20wt%的聚酯樹脂、苯代三聚氰胺樹脂：8%，三乙醇胺：0.6%，丙二醇醚：2%，水：11%，有機(jī)硅嵌段共聚物分散劑：1%，有機(jī)硅流平劑0.5%，鈦白粉：19.5%，高嶺土：5%。將按配比稱取自制水溶性樹脂、水、有機(jī)硅嵌段共聚物分散劑分散攪拌均勻，加入鈦白粉、高嶺土分散攪拌20min，用砂磨機(jī)研磨3-4次，直至細(xì)度10um以下，加入苯代三聚氰胺樹脂、三乙醇胺、丙二醇醚以及有機(jī)硅流平劑分散攪拌30min，將分散好的產(chǎn)品用水調(diào)節(jié)粘度，即得本發(fā)明的水性環(huán)保金屬涂料。

性能測(cè)試結(jié)果如下：

固含量：65%

產(chǎn)品粘度（涂4/30℃）：150S

烘烤溫度：180℃

烘烤時(shí)間：25min

光澤度：85

附著力：一級(jí)

硬度：H

沖擊性能（1 KG·50CM）：正、反沖漆膜不破損

耐熱性能：烘烤40min/200℃不黃變。