本發明涉及一種帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料的制備，尤其涉及一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂的合成與應用。
背景技術：
目前工業漆、汽車漆普遍使用的是傳統的溶劑型涂料，VOC含量極高，對人體造成巨大傷害，同時也危及大氣環境，因此涂料行業面臨的環保壓力也越來越大。而水性涂料含有大量的水，有機溶劑僅做為成膜助劑存在，VOC含量極低，甚至可以做到零污染，是涂料行業目前的發展趨勢。
黑度是指色素炭黑所具有的黑色呈現強度，可用國際照明委員會(CIE)的Lab系統表示黑度。L值代表涂料的黑度，而a值、b值代表涂料的色相。當a為正值時表示色相為紅相，當b值為負值時表示色相為藍相。黑色涂料在工業領域應用極為廣泛，例如汽車OEM涂裝及汽車修補涂料，五金裝飾漆對黑度及色相都有著很高的要求，特別需要既帶有藍相，又具有高黑度的黑色涂料。為達到黑色涂料的應用要求，首先要選用高色素炭黑，例如FW200、1600，1800，而高色素炭黑通常具有原生粒徑非常小的特性，一般屬于納米級別，分散極為困難，同時細小的炭黑粒子容易聚集在一起，導致黑色涂料在儲存過程中容易產生“返粗”現象。鑒于炭黑的這種特性，炭黑研磨樹脂對炭黑的潤濕分散和后期儲存穩定性尤其重要。因此，合成一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂并開發一種帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料有重大的實際意義。
技術實現要素：
本發明的目的是為了制備一種帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料。本發明提供一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂及使用其制備的帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料，既具有高黑度，同時又帶有藍相。
本發明技術解決方案是提供一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂的制造與用途，它利用分子間范德華力緊緊吸附在炭黑粒子表面，又有活性基團可以與后添加的超分散劑錨定基團相結合，充分發揮超分散劑的作用，使用其制備的水性黑色丙烯酸涂料，具有高黑度的同時又帶有藍相。
本發明提供了一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂的制備方法：
⑴含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物的合成
在裝有攪拌槳、溫度計、冷凝器反應釜中，加入20-30重量份的丙二醇甲醚，通入氮氣升溫至回流溫度；在此溫度下滴加15-25重量份的甲基丙烯酸甲酯、10-20重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5-10重量份的甲基丙烯酸、5-10重量份的丙烯腈、3-5重量份的二羥甲基丙酸、5-10重量份的酞菁衍生物，1-2重量份引發劑，在2-2.5h內滴加完畢，保溫0.5-1h，之后再補加0.5-1重量份的引發劑，保溫1-2h，即可得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物。
⑵含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物的水性化
將上述得到的含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物真空蒸餾脫除部分溶劑，使溶劑的用量在樹脂中的含量為5％以下；將脫除部分溶劑的樹脂溶液倒入容器中，待樹脂溫度降至70℃時，緩慢加入中和劑，在高速籃式砂磨分散機下以2000r/min進行中和反應，調節pH至7.2-7.5，反應時間為1-2h；中和反應后，緩慢滴加去離子水，以2500r/min速度進行分散1-1.5h，得到最終分散體，控制最終分散體產品的固含為45-47％，所述最終分散體為水性酞菁藍衍生物丙烯酸樹脂。
以上(1)項所述裝有攪拌槳、溫度計、冷凝器反應釜中，加入22重量份的丙二醇甲醚，通入氮氣升溫至回流溫度；在此溫度下滴加20重量份的甲基丙烯酸甲酯、14重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5重量份的甲基丙烯酸、7重量份的丙烯腈、3重量份的二羥甲基丙酸、8重量份的酞菁衍生物，1.5重量份引發劑，在2.5h內滴加完畢，保溫1h，之后再補加0.8重量份的BPO，保溫1.5h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物。
本發明所述的含酞菁衍生物為銅酞菁磺酰胺衍生物。
上述引發劑為：BPO過氧化苯甲酰或AIBN偶氮二異丁腈。
上述的中和劑為：三乙胺或二甲基乙醇胺。
本發明包括一種帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料。
本發明的積極效果體現于以下三個優點：
(1)本發明合成了提供一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂，既可利用分子間范德華力緊緊吸附在炭黑粒子表面，又有活性基團可以與后添加的超分散劑錨定基團相結合，充分發揮超分散劑的作用，使用其制備的水性黑色丙烯酸涂料，具有高黑度的同時又帶有藍相。
(2)制得的水性黑色丙烯酸涂料VOC含量低，具有環保特性。
(3)納米級硫酸鋇的加入有利于增強炭黑顏料研磨時的剪切力，使得炭黑粒子更細更均勻；同時，有效延長了炭黑粒子在儲存過程中因為布朗運動產生的碰撞而重新絮凝成大的顆粒或者延長絮凝返粗產生的時間。
具體實施方式
實施例1
本發明的實施案例1-樹脂的合成
(1)含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物的合成：
在裝有攪拌槳、溫度計、冷凝器反應釜中，加入22重量份的丙二醇甲醚，通入氮氣升溫至回流溫度；在此溫度下滴加20重量份的甲基丙烯酸甲酯、14重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5重量份的甲基丙烯酸、7重量份的丙烯腈、3重量份的二羥甲基丙酸、8重量份的銅酞菁磺酰胺衍生物，1.5重量份偶氮二異丁腈，在2.5h內滴加完畢，保溫1h，之后再補加0.8重量份的過氧化苯甲酰，保溫1.5h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物。
(2)含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物的水性化：
將上述得到的含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物真空蒸餾脫除部分溶劑，使溶劑的用量在樹脂中的含量為4％；將脫除部分溶劑的樹脂溶液倒入容器中，待樹脂溫度降至70℃時，緩慢加入二甲基乙醇胺，在高速籃式砂磨分散機下以2000r/min進行中和反應，調節pH至7.5，反應時間為2h；中和反應后，緩慢滴加去離子水，以2500r/min速度進行分散1.5h，得到最終分散體，控制最終分散體產品的固含為45.5％，所述最終分散體為本發明的水性含酞菁藍衍生物丙烯酸樹脂預聚物。
實施例2
同實施例1，僅只在(1)項內的重量上可為：
在裝有攪拌槳、溫度計、冷凝器反應釜中，加入20重量份的丙二醇甲醚，通入氮氣升溫至回流溫度；在此溫度下滴加15重量份的甲基丙烯酸甲酯、10重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、8重量份的甲基丙烯酸、5重量份的丙烯腈、4重量份的二羥甲基丙酸、5重量份的銅酞菁磺酰胺衍生物，1重量份BPO，在2h內滴加完畢，保溫0.5h，之后再補加1重量份的BPO，保溫1h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物。
實施例3
同實施例1，僅只在(1)項內的重量上可為：
在裝有攪拌槳、溫度計、冷凝器反應釜中，加入30重量份的丙二醇甲醚，通入氮氣升溫至回流溫度；在此溫度下滴加25重量份的甲基丙烯酸甲酯、20重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、10重量份的甲基丙烯酸、10重量份的丙烯腈、5重量份的二羥甲基丙酸、10重量份的銅酞菁磺酰胺衍生物，2重量份BPO，在2.2h內滴加完畢，保溫0.7h，之后再補加0.5重量份的AIBN偶氮二異丁腈，保溫2h，得到含酞菁衍生物丙烯酸樹脂預聚物。
實施例4
一種適用于高色素炭黑研磨的水性丙烯酸樹脂用途，包括帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料，各成分配比及制法如下：
在本發明中的水性丙烯酸樹脂中添加超分散劑、消泡劑、納米級硫酸鋇、高色素炭黑、水，其中各組分的添加量如下：
以上材料于攪拌情況下緩慢加入，分散均勻后，研磨至細度〈10微米，然后再依次按量加入以下材料
水性丙烯酸樹脂 400
破泡聚硅氧烷混合物 1
疏水基改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，縮寫為HEUR 2
以上原材料均為攪拌情況下緩慢加入，并高速分散30分鐘。最后獲得帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料成品，即組份A。
將親水改性的多異氰酸酯與PMA按照4：1的比例混合均勻，即為組份B
將組分A與組分B按照A：B：水＝5：1：1的重量比例混合均勻，即可進行施工噴涂。
使用涂料領域中常用測試方法，獲得該涂料相關性能如下表所示：
表一 藍相水性黑色丙烯酸涂料性能指標
使用多角度測色儀測試黑度及色相，數據如下：
表二 藍相水性黑色丙烯酸涂料Lab值
本發明實踐檢測數據：
1、研磨100KG黑漿時間約1h，可以達到10微米。
2、組份A帶藍相的水性黑色丙烯酸涂料成品在50℃時，至少可以儲存一個月。
3、組份A+組份B含水性酞菁藍衍生物丙烯酸樹脂預聚物+水后，已經是施工狀態，由于組份B是固化劑，約6h后開始固化，24h后會變成固體狀態。在施工狀態未固化之前，細度可以維持在10微米。