專利名稱：一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于涂料技術領域，具體涉及到一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料及其制備方法，及其作為食品容器內(nèi)壁涂料的應用。
背景技術：
傳統(tǒng)的食品容器內(nèi)涂漆多為溶劑型漆，在生產(chǎn)與應用過程中，加入大量的甲苯，二甲苯等對人體有毒害的有機溶劑，這些溶劑又都揮發(fā)到大氣中去，不僅造成資源浪費，同時對施工人員的健康造成危害，嚴重污染環(huán)境。隨著人們對環(huán)境意識的提高，對環(huán)境保護的要求日益嚴格，研發(fā)低VOC甚至零VOC的環(huán)境友好型涂料是必然發(fā)展方向。食品容器內(nèi)壁涂料，應具有足夠的韌性以承受制備容器時的變形，并且在運輸包裝好的貨物期間，不會發(fā)生涂層的損傷。另外，必須保護基材使之免受腐蝕性介質(zhì)的影響，在變形和后續(xù)的滅菌期間該涂層必須粘附在金屬基材上，這些對于包裝食品和飲料容器來說尤其重要。環(huán)氧樹脂含較多羥基和醚鍵，固化收縮率低，對金屬，陶瓷等底材均有優(yōu)異的附著力，良好的耐化學品性和耐腐蝕性能，但環(huán)氧樹脂存在韌性不夠，耐老化不佳，易粉化等缺點，而丙烯酸具有良好的耐候性和耐油性，因此本發(fā)明用丙烯酸對環(huán)氧樹脂進行改性，制得水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂，以該水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂為成膜物，水性封閉型多異氰酸酯為固化劑制備的聚氨酯涂料，所形成的涂膜機械性能，如附著力、柔韌性、硬度、耐磨性、防腐性和耐化學品性，均優(yōu)于傳統(tǒng)的溶劑型油漆。該水性漆的發(fā)明解決了油漆涂裝后尤其是內(nèi)壁涂裝殘留 的難聞氣味和對食品的污染，屬于高性能環(huán)保涂料，非常適用于食品容器內(nèi)壁涂裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的耐油性，耐酸堿性，柔韌性，附著力，防腐蝕性能等非常優(yōu)異的水性環(huán)保、無毒無味的水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料及其制備方法及其作為食品容器內(nèi)壁涂料的應用。本發(fā)明采用的技術方案為:—種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，該涂料由如下重量份數(shù)的原料制備得到:A 組分原料
水性內(nèi)烯酸改件壞M樹脂: 20 60
色_料:5 20
防銹顏料:15 25
填料:5 IO
分敗劑:I 3
消泡劑:O, 5 2
流—f劑:0.3 I
防閃銹劑:0.5 2
助溶劑:2 10
去離子水:10 25B組分:水性封閉型多異氰酸酯其中水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂與水性封閉型多異氰酸酯的比例為(3 10): I。制備方法為:在制漆容器中，在500r/min攪拌條件下，依次加入分散劑、消泡劑、助溶劑、1/2水性丙烯酸 改性環(huán)氧樹脂、去離子水，攪拌10-15分鐘后，再加入著色顏料、防銹顏料和填料，再分散30分鐘后進入砂磨機研磨至細度< 15 μ m以下，加入另外1/2水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂、流平劑，防閃銹劑和水性封閉型多異氰酸酯，再攪拌20-30分鐘，經(jīng)檢驗合格后，包裝入庫。上述水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料及其制備方法中，所述水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂由如下方法制備得到:I)、將20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲酰加入反應釜中，通入惰
性氣體氮氣進行保護，開動攪拌，并升溫；2)、升溫至回流溫度110±2°C，滴加混合物A，所述混合物A為預先混合均勻的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4_8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲酰的混合物；3)、當混合物A滴加入1/10時，滴加混合物B，混合物B為混合均勻的剩余的9/10的混合物A和3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯的混合物；4)、當混合物B滴加入1/3時，滴加混合物C，混合物C為混合均勻的剩余的2/3的混合物B和10-15份的異丁醇的混合物；5)、當混合物C滴加入2/3時，滴加混合物D，混合物D為混合均勻的剩余的1/3的混合物C和0.3-0.7份過氧化苯甲酰叔丁基酯；6)、整個滴加過程在3-3.5h完成，滴加完成后，在回流溫度110±2°C保持2小時，測轉(zhuǎn)化率，如轉(zhuǎn)化率在95 %以下，補加過氧化苯甲酰叔丁基酯，繼續(xù)保持直至轉(zhuǎn)化率達98%以上，降溫至50°C，加0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，過濾包裝。上述方法中所涉及的份數(shù)為重量份數(shù)。更優(yōu)選地，上述步驟I)中20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲酰，步驟2)中的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4-8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲酰，步驟3)中的3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯，步驟
4)中的10-15份的異丁醇，步驟5)中的0.3-0.7份過氧化苯甲酰叔丁基酯，步驟6)中的0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，上述份數(shù)之和為100%。為實現(xiàn)本發(fā)明目的，開發(fā)水溶性樹脂是關鍵。單體選擇:①含有不飽和雙鍵，可共聚、接枝聚合的單體，提供羧基官能團、環(huán)氧基官能團且具有水溶性的單體分別是丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯；②含有不飽和雙鍵可共聚、接枝聚合的單體并能調(diào)整基礎樹脂的硬度、柔韌性及耐大氣等物理性能的單體是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯。由于本樹脂引入的活性基團羥基和醚鍵具有極性，分子可與相鄰界面之間的游離鍵反應，形成比較牢固的化學鍵，使漆膜不僅具有優(yōu)良的物理機械性能，同時與被涂表面的附著力好，特別是環(huán)氧樹脂的醚鍵結(jié)構(gòu)稠密適宜，為使漆膜獲得良好的耐堿性、耐化學藥品性和耐油性提供了基礎保證，而甲基丙烯酸縮水甘油酯分子內(nèi)既含有碳碳雙鍵，又含有環(huán)氧基團，既可進行自由基型反應，又可進行離子型反應，因此，具有很高的反應活性，所得漆膜有優(yōu)良的防紫外，耐水、耐熱等特點。該樹脂所用單體組成及作用見表1:表1:單體組成及作用
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權(quán)利要求
1.一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:該涂料由如下重量份數(shù)的原料制備得到: A組分te枓屯從份數(shù)水忭內(nèi)'烯ft改性環(huán)氣樹脂: 20-60打色顏料:5 20防鎊顏鈄:15 25 填料；5 IO分敗劑:1~3消泡劑:0.δ 2流t:劑:0.3 I防閃銹劑:0.5 2助溶劑:2 IO去離子氷；10~25 B組分:水性封閉型多異氰酸酯 其中水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂與水性封閉型多異氰酸酯的比例為(3 10): I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:所述水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂由如下方法制備得到: 1)、將20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲酰加入反應釜中，通入惰性氣體氮氣進行保護，開動攪拌，并升溫； 2)、升溫至回流溫度110± 2 °C，滴加混合物A，所述混合物A為預先混合均勻的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4-8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲酰的混合物； 3)、當混合物A滴加入1/10時，滴加混合物B，混合物B為混合均勻的剩余的9/10的混合物A和3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯的混合物； 4)、當混合物B滴加入1/3時，滴加混合物C，混合物C為混合均勻的剩余的2/3的混合物B和10-15份的異丁醇的混合物； 5)、當混合物C滴加入2/3時，滴加混合物D，混合物D為混合均勻的剩余的1/3的混合物C和0.3-0.7份過氧化苯甲酰叔丁基酯； 6)、整個滴加過程在3-3.5h完成，滴加完成后，在回流溫度110±2°C保持2小時，測轉(zhuǎn)化率，如轉(zhuǎn)化率在95%以下，補加過氧化苯甲酰叔丁基酯，繼續(xù)保持直至轉(zhuǎn)化率達98%以上，降溫至50°C，加0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，過濾包裝； 上述方法中所涉及的份數(shù)為重量份數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:所述步驟I)中20-30份的丙二醇丁醚、0.3-0.7份的過氧化苯甲酰，步驟2)中的10-16份的甲基丙烯酸甲酯，8-12份的丙烯酸丁酯，3-7份的丙烯酸，4-8份的丙烯酸羥乙酯，0.6-1份的過氧化苯甲酰，步驟3)中的3-5份的甲基丙烯酸縮水甘油酯，步驟4)中的10-15份的異丁醇，步驟5)中的0.3-0.7份過氧化苯甲酰叔丁基酯，步驟6)中的0.6-2份中和劑二甲基乙醇胺、5-8份水，上述份數(shù)之和為100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:所述水性封閉型多異氰酸酯，為水性芳香族多異氰酸酯或水性脂肪族多異氰酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:所述著色顏料為:鈦白粉、炭黑、酞菁藍、酞菁綠、永固紫，氧化鐵黃、氧化鐵紅中的一種或兩種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:所述防銹顏料為改性磷酸鋅、三聚磷酸鋁或鑰鈦粉中的一種或兩種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:所述填料為滑石粉、硫酸鋇、云母粉或石英粉中的一種或兩種以上的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，其特征在于:所述分散劑為高分子類聚氨酯聚合物或改性丙烯酸酯類聚合物中一種或兩種，分子量在10000 30000，所述消泡劑為改性聚硅氧烷類聚合物，所述助溶劑采用醇類或丙二醇醚類，所述防閃銹劑采用烷基磷酸鹽類。
9.權(quán)利要求1-8任一項所述一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:在制漆容器中，在500r/min攪拌條件下，依次加入分散劑、消泡劑、助溶劑、1/2水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂、去離子水，攪拌10-15分鐘后，再加入著色顏料、防銹顏料和填料，再分散30分鐘后進入砂磨機研磨至細度< 15 μ m以下，加入另外1/2水性丙烯酸改性環(huán)氧樹月旨、流平劑，防閃銹劑和水性封閉型多異氰酸酯，再攪拌20-30分鐘，經(jīng)檢驗合格后，包裝入庫。`
10.權(quán)利要求1-8任一項所述水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料作為食品容器內(nèi)壁涂料的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料及其制備方法，該涂料由如下重量份數(shù)的原料制備得到水性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂、著色顏料、防銹顏料、填料、分散劑、消泡劑、流平劑、防閃銹劑、助溶劑、去離子水、水性封閉型多異氰酸酯，本發(fā)明的水性丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯涂料，涂層可耐-20℃～50℃溫差，具有良好的耐油性，耐水性，涂層附著力好，韌性好，耐中性鹽霧在500h以上，防腐性能優(yōu)異，VOC含量低，節(jié)約大量有機溶劑，減少對環(huán)境的污染，屬于環(huán)境友好型涂料。
文檔編號C08F220/14GK103102788SQ20121056210
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者韓征安, 豐國敏 申請人:天津市瑞寶綠色納米涂料有限公司