一種產品包裝金屬盒用改性丙烯酸樹脂節能環保涂料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種產品包裝金屬盒用改性丙烯酸樹脂節能環保涂料。
【背景技術】
[0002] 丙烯酸樹脂是由丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯以及其他烯屬單體共聚制成的樹脂，與 其他合成高分子樹脂相比，丙烯酸樹脂具有許多突出的優點，如優異的耐光、耐候性，戶外 暴曬耐久性強，耐紫外光照射不易分解和變黃，能長期保持原有的光澤和色澤，耐熱性好， 有較好的耐酸、堿、鹽、油脂和洗滌劑等化學品沾污及腐蝕性能，極好的柔韌性和最低顏料 反應性。因此，在汽車、家電、金屬家具、卷材工業、儀器儀表、建筑、紡織品、木制品、造紙和 塑料制品等工業上有著廣泛的應用。
[0003] 然而，丙烯酸樹脂的線形結構導致的熱黏冷脆、抗回黏性和耐熱性不佳等缺點對 其應用范圍有一定限制。丙烯酸樹脂的均相結構使得它的耐寒性能和耐熱性能難以兼顧， 如要增加耐低溫性能，則會損失耐高溫性能，反之亦然，因而普通的丙烯酸類涂飾材料就不 可避免地存在上述缺點。
[0004] 要克服丙烯酸樹脂"熱粘冷脆"的缺點，拓寬其耐候性能，最佳的方法是改變材料 的聚集態結構，使材料的玻璃化溫度和粘流溫度不再相互關連。其中采用聚氨酯改性丙烯 酸樹脂是一種較為可取的方法，也是目前國內外研究得較多、較深入的方法。
[0005] 聚氨酯是通過逐步加聚反應制得的、由聚醚軟段和氨基甲酸酯硬段構成的嵌段高 分子材料，其獨特的聚集態結構賦予了聚氨酯優良的耐候性能。聚氨酯的兩相結構為它提 供了極佳的耐候性能。采用聚氨酯改性丙烯酸樹脂的目的即是通過相應的改性技術，將聚 氨酯分子鏈引入丙烯酸樹脂中，使改性后的材料呈兩相或多相結構，從而使材料的玻璃化 溫度和粘流溫度由不同相區決定，以拓寬材料的耐候性能。
[0006]目前，國內存在如下聚氨酯改性丙烯酸樹脂涂料：
[0007] 中國專利CN201010269992.X，公開了一種丙烯酸樹脂-聚氨酯樹脂保溫涂料，它 主要是由下列原料按照重量配比攪拌制成：60份丙烯酸樹脂，30份閉孔珍珠巖，25份環烷 酸鈷，10份甲基纖維素，75份聚氨酯樹脂，12份重質碳酸鈣，10份硅藻土，6份砂漿王，10份 香蕉水，65份水，2份消泡劑，8份增稠劑，6份成膜助劑。然而，其僅僅羅列了丙烯酸樹脂與 聚氨酯樹脂，但二者并未有機結合形成聚氨酯改性丙烯酸樹脂，仍然無法實現聚氨酯改性 丙稀fe樹脂的性能。
[0008]此外，現有丙烯酸樹脂涂料的涂裝方式大多采用噴涂涂裝，例如中國專利CN201310607469. 7,公開了一種粉末涂料用熱固性丙烯酸樹脂，該樹脂酯配以其他物料制 成的熱固性粉末涂料，噴涂后所形成的涂膜，具有優異的耐候性、良好的流平性能、優異的 表面硬度和高光澤性、耐久性和裝飾性能；可用于室內或室外金屬型材或建筑材料。能夠在 一定程度上替代TGIC，避免了毒性物的使用。
[0009]然而，其中，噴涂是通過噴槍或碟式霧化器，借助于壓力或離心力，分散成均勻而 微細的霧滴，施涂于被涂物表面的涂裝方法。噴涂中的主要問題是高度分散的漆霧和揮發 出來的溶劑（即揮發性有機污染物，VOCs)，既污染環境，不利于人體健康，又浪費涂料，造 成經濟損失。揮發、擴散到空氣中的涂料，則形成揮發性有機污染物，危害人體健康。在噴 涂車間，涂料作為揮發性有機污染物的主要來源，噴涂車間內空氣中揮發性有機化合物濃 度過高時很容易引起急性中毒，輕者會出現頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐、或呈酩醉狀；重者 會出現肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險。長期待在揮發性有機化合物污染的 噴涂車間內，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經系統、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等。有 的還可能引起內分泌失調、影響性功能；苯和二甲苯還能損害系統，以至引發白血病。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的在于提供一種產品包裝金屬盒用改性丙烯酸樹脂節能環保涂料，所 述涂料采用聚氨酯改性丙烯酸樹脂，使得所述涂料具有優異的阻燃和耐磨性能，而且固化 速度快，還具有較好的力學性能、耐老化性能及耐化學腐蝕性能，附著力強、延展性好、耐高 溫、使用壽命長，改變加工工藝，在產品包裝金屬盒板坯上集中完成輥涂處理，簡化加工手 續，無需單獨設置噴涂車間。
[0011] 為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：
[0012] -種產品包裝金屬盒用改性丙烯酸樹脂節能環保涂料，所述涂料中各成分質量分 數如下：聚氨酯改性丙烯酸樹脂：70~80份，羥丙基纖維素：3~5份，氨基樹脂：5~10份， 二氨基環己烷：10~15份，二氨基二苯基甲烷：3~8份，硅酸鈉水玻璃：5~15份，十六烷 基三甲基溴化銨：1~5份，硅酸鋁：10~20份，高嶺土 ：15~20份，聚二甲基硅氧烷：2~ 6份，聚醚消泡劑：2~5份，云母氧化鐵灰：5~8份，羧甲基纖維素鈉：4~8份，聚酰胺蠟 衆：5~10份，乙二醇丁醚：30~40份，水：90~100份。
[0013] 進一步，所述涂料中各成分質量分數如下：聚氨酯改性丙烯酸樹脂：70~73份，羥 丙基纖維素：3~5份，氨基樹脂：5~7份，二氨基環己烷：10~13份，二氨基二苯基甲烷： 3~4份，硅酸鈉水玻璃：5~8份，十六烷基三甲基溴化銨：1~3份，硅酸鋁：10~13份， 高嶺土 ： 15~18份，聚二甲基硅氧烷：2~5份，聚醚消泡劑：2~3份，云母氧化鐵灰：5~ 7份，羧甲基纖維素鈉：4~5份，聚酰胺蠟漿：5~6份，乙二醇丁醚：30~34份，水：90~ 94份。
[0014] 優選地，所述涂料中各成分質量分數如下：聚氨酯改性丙烯酸樹脂：70份，羥丙基 纖維素：3份，氨基樹脂：7份，二氨基環己烷：13份，二氨基二苯基甲烷：4份，硅酸鈉水玻 璃：6份，十六烷基三甲基溴化銨：2份，硅酸鋁：10份，高嶺土 ： 15份，聚二甲基硅氧烷：3 份，聚醚消泡劑：2份，云母氧化鐵灰：6份，羧甲基纖維素鈉：5份，聚酰胺蠟漿：6份，乙二醇 丁釀：32份，水：90份。
[0015] 另，所述聚氨酯改性丙烯酸樹脂的制備，包括如下步驟：
[0016] 1)配制核乳化液
[0017] 取30~40質量分的端0H基聚氨酯預聚體，加入到60~80質量分的水中，攪拌 混勻，得核乳化液；
[0018] 2)配制殼乳化液
[0019] 將50~60質量分的甲基丙烯酸甲酯，5~10質量分的甲基丙烯酸乙酯，5~10 質量分的苯乙烯，1~3質量分的乳化劑及40~50質量分的水混合，攪拌，乳化，得殼乳化 液；
[0020] 3)配制聚氨酯改性丙烯酸樹脂
[0021] 取反應瓶，向瓶內加入30~40質量分的水，1~5質量分的引發劑，1~3質量分 的乳化劑，0. 5~2質量分的緩沖劑，攪拌混勻，然后加入所述核乳化液，加入升溫至70~ 80 °C后，保溫40~60min，然后向所述反應瓶內滴加殼乳化液，勻速滴加，1. 5~2h內滴加 完畢，其中，在殼乳化液余量為1/5~1/3時，加入還原劑，殼乳化液滴加完畢后，在75~ 80°C下，保溫1~1. 5h，冷卻至室溫，過濾得所述聚氨酯改性丙烯酸樹脂。
[0022] 另有，所述步驟2)和步驟3)中的乳化劑選自乙氧基酚醚硫酸銨、壬基酚聚氧乙烯 醚、烯丙基醚羥丙基磺酸鈉中的一種。
[0023] 再，步驟3)中所述引發劑為偶氮二異丁腈、過氧化二酰、過硫酸鹽中的一種。
[0024]再有，步驟3)中所述緩沖劑選自磷酸氫鈉、磷酸氫二鈉和碳酸氫鈉中的一種。
[0025] 且，步驟3)中所述還原劑為硫酸鈉鹽或次磷酸鈉。
[0026]另，所述涂料通過輯涂方式涂覆到產品包裝金屬盒板還表面，輯涂溫度230~ 240°C，輥涂次數為1~2次。
[0027]本發明的有益效果在于：
[0028]所述涂料采用聚氨酯改性丙烯酸樹脂，具有優異的阻燃和耐磨性能，而且固化速 度快，還具有較好的力學性能、耐老化性能及耐化學腐蝕性能，附著力強、延展性好、耐高 溫、使用壽命長，改變加工工藝，在產品包裝金屬盒板坯上集中完成輥涂處理，簡化加工手 續，無需單獨設置噴涂車間。
[0029]在產品包裝金屬盒板坯階段即可通過輥涂將本發明所提供的涂料涂裝在產品包 裝金屬盒板坯表面，形成涂層，可直接進行后續加工，得成型產品包裝金屬盒，即使結構復 雜的產品包裝金屬盒結構，也在板坯階段完成了涂料涂裝，無需后續涂裝，代替了現有工藝 中"先加工成所需形狀，然后再噴涂得到成型產品"的工藝，涂料與產品包裝金屬盒板坯附 著力強，不會因加工工藝而產生裂紋或脫落。由于是輥涂成型快干的輥涂工藝代替噴涂工 藝，涂裝時涂料的利用度能達到90%以上，減少了空氣中的揮發和浪費，有效降低因噴涂導 致涂料揮發形成的VOCs，輥涂車間內VOCs排放量< 420ppm，涂料環保效果好。對輥涂涂裝 完成的廣品包裝金屬盒制品進彳丁加工，廣品包裝金屬盒T彎性能可達0T