阅读说明：本技术 一种水性杂化波纹助剂及波纹漆 (Water-based hybrid corrugated additive and corrugated paint ) 是由 谢晓丽 于 2020-05-24 设计创作，主要内容包括：本发明属于涂料领域。本发明涉及一种水性杂化波纹助剂及水性杂化波纹漆,水性杂化波纹助剂的制备方法以柠檬酸(A)、醇胺衍生物(B)、含氟酸酐(C)作为原料,经过酰胺化、酯化反应得到了一种水性杂化波纹助剂材料并制备水性杂化波纹漆,在解决现有水性杂化波纹漆施工困难,立体感弱的同时,还具有高效抗污性能,可以预见,该材料将在水性涂料领域迎来广阔的市场应用空间,尤其适用装饰涂层等领域。(The invention belongs to the field of coatings. The invention relates to a water-based hybrid corrugated assistant and a water-based hybrid corrugated paint, the preparation method of the water-based hybrid corrugated assistant uses citric acid (A), alcohol amine derivative (B) and fluorine-containing acid anhydride (C) as raw materials, and the water-based hybrid corrugated assistant material is obtained through amidation and esterification reactions and is used for preparing the water-based hybrid corrugated paint.)

一种水性杂化波纹助剂及波纹漆

技术领域

本发明涉及一种水性杂化波纹助剂及波纹漆。本发明属于涂料领域。

背景技术

波纹漆作为艺术漆的一种，因其优良的遮盖力，可较好的掩盖物件底材不平或其它缺陷而深受电脑、仪器仪表、五金机械、机床等行业的青睐，其装饰效果美观、华贵、典雅、大方、硬度高，所以特别适合各种凹凸不平的钢铁表面的涂装，作装饰和保护之用，亦可制作各种小型仪表的表面而起到装饰和保护作用。但一般波纹漆施工要求高，成型后因漆膜表面凹凸较强，易积灰尘污物而不易清洗。

目前市场上波纹漆的种类较多，应用最广的是丙烯酸波纹漆和醇酸波纹漆，有单组分、双组分之分，也分为自干型和烘干型，但大多为溶剂型，不符合低VOC排放的要求。随着生活水平的提高和健康意识的增强，人们对环保日益关注和重视。低VOC、低污染涂料是21世纪涂料发展的主要目标，相应出现了水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料、UV涂料等环境友好型涂料。水性杂化波纹漆也逐渐开发出来，但现有的水性杂化波纹漆固化效果不好，干燥时间较长，形成波纹立体感不强。

因此，对于科研工作者而言，研制的水性杂化波纹漆具有施工简便，漆膜桔型均匀，成膜后易于擦洗等特点成为了一项需要攻克的问题。水性双组分聚氨酯波纹漆兼有上述优势而鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有水性杂化波纹漆施工困难，立体感弱的缺陷，提供了一种水性杂化波纹助剂及水性杂化波纹漆，其使用柠檬酸(A)、醇胺衍生物(B)、含氟酸酐(C)作为原料，经过酰胺化、酯化反应得到了一种水性杂化波纹助剂材料并制备波纹漆，在满足使用要求的同时，还具有高效抗污性能，可以预见，该材料将在水性涂料领域迎来广阔的市场前景，尤其适用装饰涂层等领域。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水性杂化波纹助剂，其结构式如下所示：

其中，-R₁-为-CH₂-或-C₂H₄-；-R₂-为-CF₂-或-C₂F₄-。

一种水性杂化波纹助剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

(1)将1mol柠檬酸(A)、3-3.5mol醇胺衍生物(B)、0.5-2wt％催化剂a、3mol DCC和1.5mol NHS加入到50mol有机溶剂中，冰浴1h，室温搅拌10-20h，抽滤、真空干燥，得到中间产物I；

所述催化剂a用量为柠檬酸(A)质量的百分比；

(2)将1mol I、3-3.5mol含氟酸酐(C)、1-4wt％催化剂b加入到50mol DMF中，通氮气，加热至80-110℃搅拌3-18h，冷却，静置，真空浓缩；缓缓去离子水，搅拌10min，静置分层，取有机相用无水硫酸钠进行干燥，过滤，旋蒸，得到目标产物II；

所述催化剂b用量为I质量的百分比。

作为优选，所述有机溶剂为THF、DMF、乙醚或氯仿。

作为优选，所述催化剂a为醋酸或对甲苯磺酸。

作为优选，所述催化剂b为钛酸四丁酯、对甲苯磺酸或坡缕石固体酸。

一种水性杂化波纹漆，包括A组分和B组分，其特征在于包含以下重量份原料：

A组分：水性羟基丙烯酸分散体60-70份；中和剂0.1-0.5份；水性色浆5-35份；水性铝银浆0-10份；分散剂0.2-0.5份；水性杂化波纹助剂0.2-0.5份；丙烯酸酯增稠剂0.1-0.3份；去离子水：0-15份；DPM 0-5份；

B组分：水性固化剂12-15份；PMA 3份。

作为优选，所述水性色浆为30％水性无树脂白浆、30％水性无树脂黑浆、30％水性无树脂蓝浆、50％水性无树脂黄色浆的一种或几种。

作为优选，所述水性固化剂为2655、2547或2541。

一种水性杂化波纹漆的制备方法，包含以下步骤：

(1)按照所述原料配比，加入0-5份去离子水，600-800r/min速度搅拌下逐步加入0-2份DPM、分散剂，将水性色浆、水性铝银浆加入水性羟基丙烯酸分散体，在500-800r/min加入中和剂、0-10份的去离子水和0-5份DPM的混合液，搅拌10min，缓慢加入水性波纹剂、增稠剂，搅拌均匀即为A组分成品漆；

(2)使用时，调节粘度，A组分成品漆与B组分固化剂混合使用。

本发明的提供的水性杂化波纹助剂，其制备流程如下：

本发明的有益效果：

(1)本发明提供了一种水性杂化波纹助剂，采用柠檬酸(A)、醇胺衍生物(B)、含氟酸酐(C)作为原料，制备一种水性杂化波纹助剂，缓解了目前水性杂化波纹助剂的选择性少的现状，同时原料来源广泛且反应步骤简单，易于操作。

(2)本发明提供了一种水性杂化波纹助剂及水性杂化波纹漆，波纹助剂结构中含有氟原子。一方面氟原子的低表面张力，促使其向表面迁移，同时与漆膜体系的表面张力的差异促使其形成贝纳德旋涡，有助于花纹的形成；另一方面，体系中水的挥发进一步加速花纹形成。

(3)本发明提供了一种水性杂化波纹助剂及水性杂化波纹漆，波纹助剂结构中含有酰胺键结构。酰胺键的存在使其具有一定的水溶性，且酰胺键稳定性良好。

(4)本发明提供了一种水性杂化波纹助剂及水性杂化波纹漆，波纹助剂中含有羧基结构。羧基作为活性基团，可与丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯等反应键入漆膜中，形成稳定的结构。

(5)本发明提供了一种水性杂化波纹助剂及水性杂化波纹漆，通过分子设计，采用化学改性手段，解决现有波纹漆施工困难，立体感弱的同时，使波纹漆具有抗污耐油等特性。可以预见，该材料将会迎来广阔的市场前景，尤其是在装饰涂料领域。

具体实施方式

：

以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。

实施例1

水性杂化波纹助剂制备步骤如下：

一种水性杂化波纹助剂的制备方法，包含以下步骤：

(1)将1mol柠檬酸(A)、3.5mol乙醇胺(B)、0.5wt％对甲苯磺酸、3mol DCC和1.5molNHS加入到50mol THF中，冰浴1h，室温搅拌20h，抽滤、真空干燥，得到中间产物I；

所述对甲苯磺酸用量为柠檬酸(A)质量的百分比。

其红外数据如下：IR：1730cm^-1：酯-C＝O消失；1677cm^-1：酰胺-C＝O存在；3438cm^-1：-OH存在；

(2)将1mol I、3.5mol含氟酸酐(-R₂-：-C₂F₄-)(C)、1wt％钛酸四丁酯加入到50molDMF中，通氮气，加热至80℃搅拌18h，冷却，静置，真空浓缩；缓缓去离子水，搅拌10min，静置分层，取有机相用无水硫酸钠进行干燥，过滤，旋蒸，得到目标产物II；

所述钛酸四丁酯用量为I质量的百分比。

其红外数据如下：IR：1737cm^-1：酯-C＝O存在；1677cm^-1：酰胺-C＝O存在；3438cm^-1：-OH存在；1255cm^-1：-C-F存在；

其核磁共振数据如下：¹H NMR(400MHz，CDCl₃,δppm)：3.93(s，4H，-CH₂-)；7.12(s，1H，-CONH-)；4.57(s，1H，-OH)；11.36(s，3H，-COOH)。

水性杂化波纹漆制备配方及工艺如下：

水性杂化波纹漆制备配方中所述中和剂为二甲基乙醇胺；分散剂为BYK-190。

制备配方：一种水性杂化波纹漆，包括A组分和B组分，包括以下重量份原料：

A组分：水性羟基丙烯酸分散体(45％)60份；中和剂0.1-0.5份；30％水性无树脂白浆23份；30％水性无树脂黑浆2份；水性铝银浆0份；分散剂0.2份；水性杂化波纹助剂0.3份；丙烯酸酯增稠剂0.1份；去离子水：10份；DPM 0份；

B组分：水性固化剂2655 12份；PMA 3份。

制备工艺：(1)按照所述原料配比，加入5份去离子水，600r/min速度搅拌下逐步加入DPM、分散剂，将水性色浆、水性铝银浆加入水性羟基丙烯酸分散体，在500r/min加入中和剂、5份的去离子水和0份DPM的混合液，搅拌10min，缓慢加入水性波纹剂、增稠剂，搅拌均匀即为A组分成品漆；

(2)使用时，调节粘度，A组分成品漆与B组分固化剂混合使用。

水性杂化波纹助剂及水性杂化波纹漆制备具体实施例2-5，其他同具体实施例1，不同之处在于下表：

对比例1-3均与具体实施例1的波纹漆进行对比。

对比例1

一种水性杂化波纹漆，包含以下A组分、B组分重量份原料：

A组分：水性羟基丙烯酸分散体(45％)60份；中和剂0.1-0.5份；30％水性无树脂白浆23份；30％水性无树脂黑浆2份；水性铝银浆0份；分散剂0.2份；丙烯酸酯增稠剂0.1份；去离子水：10份；DPM 0份；

B组分：水性固化剂2655 12份；PMA 3份。

对比例2

一种水性杂化波纹漆，包含以下A组分、B组分重量份原料：

A组分：水性羟基丙烯酸分散体(45％)60份；中和剂0.1-0.5份；30％水性无树脂白浆23份；30％水性无树脂黑浆2份；水性铝银浆0份；分散剂0.2份；亲水性改性硅油波纹助剂0.3份；丙烯酸酯增稠剂0.1份；去离子水：10份；DPM 0份；

B组分：水性固化剂2655 12份；PMA 3份。

对比例3

一种水性杂化波纹漆，包含以下A组分、B组分重量份原料：

A组分：水性羟基丙烯酸分散体(45％)60份；中和剂0.1-0.5份；30％水性无树脂白浆23份；30％水性无树脂黑浆2份；水性铝银浆0份；分散剂0.2份；氟硅纳米聚合物抗污助剂0.3份；丙烯酸酯增稠剂0.1份；去离子水：10份；DPM 0份；

B组分：水性固化剂2655 12份；PMA 3份。

将上述具体实施例1-5及对比例1-3按以下工艺进行应用：(1)调节喷涂施工，将粘度控制在60-80s；(2)喷涂后静置20分钟；(3)进行二次喷涂，表干。

分别测定本发明具体实施例1-5、实施对比例1-3制备的波纹漆的物理性能，包括光泽、附着力、冲击、铅笔硬度、漆膜外观、接触角等，结果如表1所示。

表1各实施例物理测试性能

首先，从表1中可以看出，本发明的水性杂化波纹助剂与目前常用水性杂化波纹助剂相比，具有更好的花纹和立体感，同时施工操作性强；

第二，本发明的水性杂化波纹漆与目前常用水性杂化波纹漆相比，具有更大的水接触角；与现有抗污助剂相比，水接触角值略低，表明其具有较好的耐污性。

综合而言，与现有水性杂化波纹漆相比，本发明的水性杂化波纹漆，在保持力学性能的前提下，不仅波纹清晰度和立体感上优势明显，同时具有高效的耐污性。可以预见，该材料将会迎来广阔的市场前景，尤其是在装饰涂料领域。

其中测试方法如下：

(1)光泽：按照GB/T9754-2007标准测定铅笔硬度。

(2)表干：按照GB/T 1728-1989测定。

(3)附着力：按照GB/T9286-1998标准采用划格法对涂层的附着力进行测试。

(4)冲击：按照GB/T1732-93标准进行测试。

(5)铅笔硬度：按照GB/T6739-2006标准测定铅笔硬度。

(6)漆膜外观：采用肉眼直接观察，波纹清晰度和立体感强度。漆膜外观表示方法：5为最优，1为最差。

(7)水接触角：按照ASTM D7334-2008(2013)所描述的方法进行测试。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。