阅读说明：本技术 单组份涂料及其成膜树脂和制备方法 (Single-component coating, film-forming resin thereof and preparation method ) 是由 孔凡桃 周贤 刘薇薇 赵颖 贺贝贝 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明属于水性涂料技术领域,涉及单组份涂料及其成膜树脂和制备方法,成膜树脂通过不同的烯丙基聚氧乙烯醚和戊烯醇聚氧乙烯醚长链的分布,形成多个支链,以及环氧树脂的接枝实现多个结构支点,从而实现类似与章鱼的“多爪”结构。添加了上述成膜树脂的涂料,具有非常好的装饰性和优异的底面合一效果。不需要分散剂和流平剂,利用异氟尔酮二异氰酸酯对羟基的反应实现单组份树脂。其涂膜硬度2H,附着力0级,柔韧性1mm,还具有非常好的耐候性能,经3000小时QUV老化试验,失光率≤10%,ΔE≤1.0,和较好的耐腐蚀性,耐盐雾性达到2000小时,单向腐蚀宽度≤2mm,从而能够适用于金属工件。(The invention belongs to the technical field of water-based coatings, and relates to a single-component coating, a film-forming resin and a preparation method thereof. The paint added with the film-forming resin has very good decoration and excellent primer-topcoat effect. A dispersing agent and a flatting agent are not needed, and the reaction of the isophorone diisocyanate on hydroxyl is utilized to realize the single-component resin. The coating film has the hardness of 2H, the adhesive force of 0 grade, the flexibility of 1mm and very good weather resistance, the light loss rate is less than or equal to 10 percent and the delta E is less than or equal to 1.0 through a 3000-hour QUV aging test, the corrosion resistance is better, the salt spray resistance reaches 2000 hours, and the unidirectional corrosion width is less than or equal to 2mm, so that the coating film can be suitable for metal workpieces.)

单组份涂料及其成膜树脂和制备方法

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，涉及单组份涂料及其成膜树脂和制备方法。

背景技术

目前我国工业涂料年消费量，据不完全统计在1400万吨左右。目前使用的有很大一部分为溶剂型涂料，每年有机溶剂挥发量约达150万吨，资源浪费约合人民币90亿元。以集装箱涂料为例，除了VOC排放的问题，还存在一些其它安全生产、环境保护及职业健康的负作用。主要体现在：1、漆渣和废水处理更困难；2、施工性较难；3、能耗消耗大；4、性能缺失。水性集装箱涂料在目前实际应用中，相关的机械性能、化学性能未能完美达标，如耐冲击性、耐盐雾、耐候性、耐湿热性，或多或少存在真正防护达标的风险。当前特箱、冷箱所使用的涂料基本还是溶剂型涂料，生产过程中还存在释放大量VOC的现状(挥发性有机化合物)。所以急需开发出一种涂料，可以满足低能耗、低VOC、性能符合集装箱要求的涂料产品。

纳米美学功能环保涂料作为绿色环保工业涂料的开发与推广，不仅具有巨大的环境效益，也将具有可观的经济效益，所以急需开发出一款纳米美学功能环保涂料，使用于金属基材，同时具有底面合一的特性。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种涂料用成膜树脂的成分配比及制备方法，通过该成分配比制备得到的成膜树脂具有“多爪”锚固结构，以适用于金属工件。

本发明的另一主要目的在于提供一种单组份涂料，这种单组份涂料具有纳米美学功能。

成膜树脂的制备方法包括以下步骤：

步骤一、分别准备混合液a和混合液b，其中，

所述的混合液a由5-9重量份甲基丙烯酸羟丁酯，3-5重量份甲基丙烯酸， 10-14重量份甲基丙烯酸异冰片酯，4-16重量份丙烯酸异辛酯，1-2重量份过氧化二叔丁基混合均匀得到，

所述的混合液b由1-2重量份过氧化二叔丁基和2-4重量份甲基异丁基酮混合均匀得到，

步骤二、将6-26重量份丙二醇单甲醚，6-12重量份环氧树脂，8-14重量份烯丙基聚氧乙烯醚，9-13重量份异戊烯醇聚氧乙烯醚，加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到150℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到80℃，滴加10-14重量份异氟尔酮二异氰酸酯，半小时滴完，然后降温到50℃，滴加 1-3重量份N,N-二甲基乙醇胺，滴加10分钟，搅拌1小时，然后降温到45℃以下出料，得到所述的成膜树脂。

单组份涂料由10-30重量份上述的成膜树脂、5-15重量份纳米材料、22-48 重量份颜填料、1-3重量份水性增稠剂、4-72重量份去离子水组成，单组份涂料的粘度为80-140s，细度≤10μm。

上述单组份涂料还具有如下优化方案：

所述的纳米材料选用纳米陶瓷、纳米粉末、纳米纤维中的任意一种或任意几种混合物。

所述的颜填料选用氧化铁黄、钛白粉、酞青蓝、炭黑、硅微粉、高岭土或硫酸钡中的一种或任意几种混合物。

所述的水性增稠剂选用缔合型聚氨酯增稠剂，如市售的罗门哈斯RM-8W， BYK-410或TEGO-3010的任意一种。

本发明的成膜树脂通过不同的烯丙基聚氧乙烯醚和戊烯醇聚氧乙烯醚长链的分布，形成多个支链，以及环氧树脂的接枝实现多个结构支点，从而实现类似与章鱼的“多爪”结构，这种结构能够很好的对涂料中的颜填料和纳米材料进行点对点包裹，实现对于颜填料和纳米材料的锚固作用，并呈现出优异的纳米效应，从而使涂膜具有优异的装饰效果和较好的力学性能。

添加了上述成膜树脂的涂料，具有非常好的装饰性和优异的底面合一效果。不需要分散剂和流平剂，利用异氟尔酮二异氰酸酯对羟基的反应实现单组份树脂。其涂膜硬度2H，附着力0级，柔韧性1mm，还具有非常好的耐候性能，经 3000小时QUV老化试验，失光率≤10％，ΔE≤1.0，和较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到2000小时，单向腐蚀宽度≤2mm，从而能够适用于金属工件。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

1)所述章鱼型多爪锚固树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸羟丁酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸异辛酯，总量一半的过氧化二叔丁基混合均匀得到混合液a，待用；将总量一半的过氧化二叔丁基和甲基异丁基酮混合均匀得到混合液b，待用；将丙二醇单甲醚，环氧树脂，烯丙基聚氧乙烯醚，异戊烯醇聚氧乙烯醚，加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到150℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到80℃，滴加异氟尔酮二异氰酸酯，半小时滴完，然后降温到50℃，滴加N,N-二甲基乙醇胺，滴加10分钟，搅拌1小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的具有章鱼型多爪锚固树脂。

2)所述纳米美学功能环保涂料配方

按配方量将章鱼型多爪锚固树脂和去离水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入钛白粉、氧化铁黄、硫酸钡和硅微粉，高速砂磨1小时，至细度≤10μm，然后加入纳米陶瓷、纳米纤维和水性增稠剂罗门哈斯RM-8W，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的纳米美学功能环保涂料。

实施例2

1)所述章鱼型多爪锚固树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸羟丁酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸异辛酯，总量一半的过氧化二叔丁基混合均匀得到混合液a，待用；将总量一半的过氧化二叔丁基和甲基异丁基酮混合均匀得到混合液b，待用；将丙二醇单甲醚，环氧树脂，烯丙基聚氧乙烯醚，异戊烯醇聚氧乙烯醚，加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到150℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到80℃，滴加异氟尔酮二异氰酸酯，半小时滴完，然后降温到50℃，滴加N,N-二甲基乙醇胺，滴加10分钟，搅拌1小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的具有章鱼型多爪锚固树脂。

2)所述纳米美学功能环保涂料配方

按配方量将章鱼型多爪锚固树脂和去离水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入钛白粉、炭黑、高岭土和硅微粉，高速砂磨1小时，至细度≤10μm，然后加入纳米陶瓷、纳米粉末和水性增稠剂 BYK-410，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的纳米美学功能环保涂料。

实施例3

1)所述章鱼型多爪锚固树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸羟丁酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸异辛酯，总量一半的过氧化二叔丁基混合均匀得到混合液a，待用；将总量一半的过氧化二叔丁基和甲基异丁基酮混合均匀得到混合液b，待用；将丙二醇单甲醚，环氧树脂，烯丙基聚氧乙烯醚，异戊烯醇聚氧乙烯醚，加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到150℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到80℃，滴加异氟尔酮二异氰酸酯，半小时滴完，然后降温到50℃，滴加N,N-二甲基乙醇胺，滴加10分钟，搅拌1小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的具有章鱼型多爪锚固树脂。

2)所述纳米美学功能环保涂料配方

按配方量将章鱼型多爪锚固树脂和去离水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入氧化铁黄、酞青蓝、高岭土和硫酸钡，高速砂磨1小时，至细度≤10μm，然后加入纳米粉末、纳米纤维和水性增稠剂TEGO-3010，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的纳米美学功能环保涂料。

将上述实施例1-3制得的纳米美学功能环保涂料进行制板测试，采用冷轧板，喷涂实施例中的环保涂料，膜厚为60-80um，25℃自干7天，测试性能。

样板的主要技术指标如下表：

因而本发明制得的纳米美学功能环保涂料，单组份常温自干，节约能源和环保安全，最终涂膜外观呈现不同的图案效果，具有非常好的装饰性和优异的底面合一效果，硬度、附着力、柔韧性等性能优异，同时还具有非常优异的耐候性能和较好的耐腐蚀性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。