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CN105368150B - 一种水性耐候玻璃油墨 - Google Patents

一种水性耐候玻璃油墨 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性耐候玻璃油墨，由有机硅改性丙烯酸树脂主体成分以及偶联剂组分组成，有机硅改性丙烯酸树脂主题中还包括乙二醇单丁醚、钛白粉、滑石粉、消泡剂和流平剂，偶联剂组分由氨基硅烷偶联剂和水性钛酸酯偶联剂组成。本发明中的水性耐候玻璃油墨不仅性质稳定、耐储存，而且耐候性佳。

Description

一种水性耐候玻璃油墨
技术领域
本发明涉及一种水性油墨，具体涉及一种耐候性好的应用于玻璃上的水性油墨。
背景技术
传统的溶剂型的涂料以有机溶剂苯、醇、醚等作为分散介质，干燥后，有机溶剂挥发到空气中，造成VOC的排放，对人体和环境造成不可逆的伤害。近年来，随着涂料行业的发展以及大众对绿色环保型涂料的需求日益增加，水性涂料和高固份涂料得到越来越多消费者的青睐。水性涂料采用无污染的水代替有机溶剂作为涂料基体材料的分散介质，从而大大降低VOC的排放，极大地减少涂料工业对环境和人体的伤害。水性涂料作为未来涂料行业的主导方向，具备诸多优异的性能，不仅节能环保而且绿色无毒。但是水性涂料在耐存储、耐候性、耐水性、耐溶剂擦洗等方面的性能远低于溶剂型涂料。目前如何提高水性涂料的性能，使其在使用的各方面超越传统涂料是目前水性涂料的重要研究方向。
申请号为201110047659.9的名为《一种水性玻璃涂料及其制备方法》的中国专利中提供了一种水性玻璃涂料的配方：环氧树脂10% -32%、丙烯酸树脂30%-50%、有机硅树脂3% -11%、氨基树脂3%-12%、助剂1%-3%、纳米胶体2%-7%、偶联剂1% -3%、颜色染料3%-15%。该方案中提供的涂料绿色环保安全无毒，但是对于玻璃涂料的耐存储性和耐候性无进一步改进。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种可长时间存储的耐候性好的玻璃油墨。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明中的水性耐候玻璃油墨包括A组分与B组分，其中A组分与B组分的组成及质量百分比分别为：
A组分：有机硅改性水性丙烯酸树脂 50-70%
乙二醇单丁醚 8-18%
钛白粉 15-25%
滑石粉 5-10%
消泡剂 0.5-1%
流平剂 0.5-1%
B组分：氨基硅烷偶联剂 80%
水性钛酸酯偶联剂 20%
所述水性耐候油墨由A组分、B组分和去离子水以质量比20:1:5混合制得。
本发明中采用的是有机硅改性的丙烯酸树脂作为油墨主体成分，丙烯酸树脂具备良好的耐候性、高透明度、优良的耐化学性和力学性能，成膜光滑亮泽，在传统涂料中应用广泛。丙烯酸酯类多种多样，各类单体因其所含官能团的不同而具备各自的特殊性能，作为涂料应用的聚丙烯酸酯类聚合物若仅采用一种则很难满足成膜的条件。本发明中采用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯作为单体。
丙烯酸树脂是由丙烯酸酯类单体共聚所得，其主链以饱和的碳-碳单键为主。侧基则是由共聚单体引入的带有极性基团的官能团，二者共同作用赋予涂料良好的耐酸碱性、耐候性和光泽度。但是丙烯酸酯类树脂一般为长链结构，交联度不高，属于热塑性材料，对温度敏感，尤其是其外侧的酯基为亲水基团，易发生水解反应。而有机硅聚合物分子主链上含有-Si(OR)3，能够形成空间的网络状结构，侧基为有机基团可以与丙烯酸酯类单体反应，将有机聚合物分子结构引入到硅氧键外围，使其具有良好的憎水性。硅化合物同时也检具一部分无机物的特质，具有高的化学稳定性，再加上聚硅氧烷分子体积大，是硅氧烷化合物具有良好的耐候性、透气性和耐紫外光照等性能。将有机硅组分引入到有机聚丙烯酸树脂中，可以兼具二者的优异性能。
本发明中采用的是化学改性法制备改性水性丙烯酸树脂，有机硅改性水性丙烯酸树脂的具体制备方法为：
（1）将正硅酸乙酯、丙醇、去离子水以摩尔比1:3:10混合投入反应容器中，用硫酸调节pH值为2-4之间，在60-70℃下保温2-4小时；待保温结束后，将硅烷偶联剂滴入前一步骤中的反应容器中，在60-70℃下继续反应8-12小时，硅烷偶联剂与正硅酸乙酯的摩尔比为1：40-50，得到改性硅溶胶。
该步骤中使用的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、异丁基三乙氧基硅中的一种或几种的混合物。
（2）将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯以质量比为2:1:1:1混合，再加入上述单体质量3-6%的过氧化苯甲酰，充分溶解。
（3）室温条件下将步骤（2）中的溶液滴加入步骤（1）中的改性硅溶胶中，搅拌均匀，直至pH为7-8，然后升温至95-105℃，搅拌保温反应6-8小时，冷却后将制得的产物用无水乙醇冲洗2-3次，即得所需有机硅改性的丙烯酸酯树脂。
本发明中玻璃油墨的配方中，添加钛白粉增添涂料质感以及作为填充料，钛白粉优选为金红石型钛白粉，同时采用与本发明中的油墨相匹配的的添加剂，
所使用的消泡剂为二乙基硅酮，所使用的流平剂为有机硅流平剂。
一种制备本发明中所述水性耐候玻璃油墨的方法：
将A组分混合均匀后研磨至固体颗粒粒度为1-3μm，然后将A组分、B组分和去离子水以质量比20:1:5混合，在3500-4500r/min高速下搅拌1.5-2小时。
本发明中的水性耐候油墨优选丝网印刷的涂装方式，一种本发明中所述水性耐候玻璃油墨的涂装方法：
将所述油墨进行丝网印刷，印刷完成后，将印刷件置于烘箱内于160-180℃条件下烘烤5-10分钟使油墨固化成型。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中的水性耐候玻璃油墨与玻璃基体的附着力强、耐候性佳。
2、本发明中的水性耐候玻璃油墨绿色环保，对环境和生产操作人员无伤害。
3、本发明中的水性耐候玻璃油墨制备方式简单易行，涂装方式采用常用的丝网印刷，涂装效果好，印刷件表面所成的膜流平性佳、光泽度高。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
有机硅改性水性丙烯酸树脂的制备：
（1）将正硅酸乙酯、丙醇、去离子水以摩尔比1:3:10混合投入反应容器中，用硫酸调节pH值为2-4之间，在65℃下保温2.5小时；待保温结束后，将硅烷偶联剂滴入前一步骤中的反应容器中，在70℃下继续反应12小时，硅烷偶联剂与正硅酸乙酯的摩尔比为1：42，得到改性硅溶胶，该步骤中使用的硅烷偶联剂为KH570。
（2）将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯以质量比为2:1:1:1混合，再加入上述单体质量4%的过氧化苯甲酰，充分溶解。
（3）室温条件下将步骤（2）中的溶液滴加入步骤（1）中的改性硅溶胶中，搅拌均匀，直至pH为7-8，然后升温至100℃，搅拌保温反应8小时，冷却后将制得的产物用无水乙醇冲洗3次，即得所需有机硅改性的丙烯酸酯树脂。
水性耐候玻璃油墨按照下表配方进行，其中太保分选用金红石型钛白粉，消泡剂为二乙基硅酮，流平剂选用市售有机硅流平剂。
A组分配方：
B组分为质量百分比为80%的氨基硅烷偶联剂及20%的水性钛酸酯偶联剂混合而成。
水性耐候玻璃油墨的制备：
将A组分混合均匀后研磨至固体颗粒粒度为1μm，然后将A组分、B组分和去离子水以质量比20:1:5混合，在4000r/min高速下搅拌2小时即得到所需水性耐候玻璃油墨。
将上述实施例中所得油墨用用200目的网板在玻璃试片上进行丝网印刷，印刷完成后，将印刷件置于烘箱内于180℃条件下烘烤5分钟使油墨固化成型，然后对干燥后的油墨膜层进行测试。
对实施例中油墨涂层进行附着力测试、中性盐雾测试及漆膜硬度测试，测试方法按照《GB/T 1720-1979漆膜附着力测定法》、《GB/T 6739-2006 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》、《GB/T 10125-2012 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行，测试结果如下。
由测试结果可知，本发明中的实施例附着力好，耐环境腐蚀能力强，漆膜硬度可达2H。
将实施例中的油墨按照市售油墨的正常存储方式置于仓库中，静置180天后取出查看油墨状态，除实施例1、2表层略有出水以外，实施例3-20皆为均匀成品，取出后可直接用于丝网印刷。可见，本实施例中的实施例3-20存储性能好，可静置180天以上不分层不变质。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种水性耐候玻璃油墨，包括A 组分与B 组分，其特征在于A 组分与B 组分的组成及质量百分比分别为：
A 组分：有机硅改性水性丙烯酸树脂 50-70%
乙二醇单丁醚 8-18%
钛白粉 15-25%
滑石粉 5-10%
二乙基硅酮消泡剂 0.5-1%
流平剂 0.5-1%
B 组分：氨基硅烷偶联剂KH570 80%
水性钛酸酯偶联剂 20%
所述水性耐候油墨由A 组分、B 组分和去离子水以质量比20:1:5 混合制得；
所述有机硅改性水性丙烯酸树脂的制备方法为：
（1）将正硅酸乙酯、丙醇、去离子水以摩尔比1:3:10 混合投入反应容器中，用硫酸调节pH 值为2-4 之间，在65℃下保温2.5小时；待保温结束后，将硅烷偶联剂滴入前一步骤中的反应容器中，在70℃下继续反应12小时，硅烷偶联剂与正硅酸乙酯的摩尔比为1 :42，得到改性硅溶胶；
（2）将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯以质量比为2:1:1:1 混合，再加入上述单体质量4% 的过氧化苯甲酰，充分溶解；
（3）室温条件下将步骤（2）中的溶液滴加入步骤（1）中的改性硅溶胶中，搅拌均匀，直至pH 为7-8，然后升温至100℃，搅拌保温反应8 小时，冷却后将制得的产物用无水乙醇冲洗3次，即得所需有机硅改性的丙烯酸酯树脂。
2.如权利要求1 所述水性耐候玻璃油墨，其特征在于：所述钛白粉为金红石型钛白粉。
3.如权利要求1 所述水性耐候玻璃油墨，其特征在于：所述流平剂为有机硅流平剂。
4.一种制备如权利要求1-3任一所述水性耐候玻璃油墨的方法，其特征在于：将A 组分混合均匀后研磨至固体颗粒粒度为1-3μm，然后将A 组分、B 组分和去离子水按比例混合后，在3500-4500r/min 高速下搅拌1.5-2 小时。
5.一种如权利要求1-4 任一所述水性耐候玻璃油墨的涂装方法，其特征在于：将所述油墨进行丝网印刷，印刷完成后，将印刷件置于烘箱内于160-180℃条件下烘烤5-10 分钟使油墨固化成型。
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