一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆及其制备方法技术领域
本发明涉及一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆及其制备方法。
背景技术
烘漆高温烘烤变色较轻，漆膜耐候性较好，光泽稍强，硬度较高。合成脂肪酸来源
于石油，不受植物油资源限制，所以是一个节约植物油发展生产的途径。
氨基烘漆是一种轻工装饰性涂料，因为要求漆膜色彩鲜艳，丰富多彩，光泽丰满。
并以白色、浅色、彩色和黑色居多。漆膜经高温烘烤后(120-180℃)，颜料应不褪色，不变色；
白色颜料不泛黄，各色颜料呈中性、具有一定的耐化学品性能、耐溶剂性好、不渗色、室外保
色性好、以及着色力、遮盖力强等特点。因此，对颜料性能的选择使用，是保证氨基烘漆质量
的重要手段之一。
然而，作为涂装设施的油漆的一种，现有的烘漆通常会对环境带来危害，烘漆中的
有机溶剂蒸气会刺激眼睛粘膜而使人流泪。若烘漆中的有机溶剂与皮肤接触会溶解皮肤油
脂而渗入组织，干扰生理机能、脱水，从而导致因皮肤干裂而感染污物及细菌。若有机溶剂
接触皮肤表皮，会导致表皮肤角质溶解引起表皮角质化，刺激表皮引起红肿及气泡部份。若
油漆溶剂渗入人体内，则会破坏血球及骨髓等。
现有烘漆的有机溶剂蒸气经由呼吸器官吸入人体后，人往往会产生麻醉作用。蒸
气吸入后大部份经企管而达肺部，然后经血液或淋巴液传送至其他器官，造成不同程度之
中毒现象。常会对呼吸道、神经系统、肺、肾、血液及造血系统产生重大毒害。
随着人们健康和环保意识的不断增强，烘漆的水性化的趋势锐不可挡。
然而，虽然采用水性烘漆可有效减小对环境的影响，但是，作为涂装所用，虽然其
涂覆在内层，但烘漆的漆膜硬度是一项重要指标，涂膜硬度(paint film hardness)是表示
漆膜机械强度的重要性能之一。其物理意义可理解为漆膜表面对作用其上的、另一个硬度
较大的物体所表现的阻力。可以通过测定涂膜在较小的接触面上承受一定质量负荷时所表
现出来的抵抗变形的能力加以确定(包括由于碰撞、压陷或擦划等而造成的变形能力)。
随着市场上对工业机械设备、五金家电、农用机械等金属基材表面硬度要求的升
高，现有的烘漆的漆膜硬度已逐渐无法满足使用要求。
目前，关于烘漆，国内主要存在如下专利文献：
专利公开号：CN103059687A，公开了一种水性环氧氨基烘漆，以水性环氧氨基树脂
液体为基料，与颜料、无机填料、助剂配合，进过研磨、分散工艺加工而成。所述无机填料为
TiO2粉体，其粒径为5-10nm。所述助剂为润湿分散剂、成膜助剂、消泡剂和增稠剂。所述颜料
为炭黑、石墨粉、氧化铁黑、氧化铁红、镉红、偶氮类有机红、高性能有机红。本发明的烘漆可
作为底漆使用，无毒、不燃，对环境无污染，对施工人员身体健康无害，使用安全方便。可采
用刷涂、喷涂、浸涂等多种方法施工，干燥快，漆膜机械强度高，附着力强，防腐性能优异。适
用于交通工具、桥梁、贮罐、管道、机械设备等钢铁材料设施件的防腐涂装。然而，该专利所
提供的烘漆，在强调涂膜机械强度的同时，也采用了过多的有机溶剂，长期使用，依然可能
会对人体带来影响。
此外，现有烘漆的涂装方式大多采用喷涂，喷涂是通过喷枪或碟式雾化器，借助于
压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。喷涂中的主要问
题是高度分散的漆雾和挥发出来的溶剂(即挥发性有机污染物，VOCs)，既污染环境，不利于
人体健康，又浪费烘漆，造成经济损失。挥发、扩散到空气中的烘漆，则形成挥发性有机污染
物，危害人体健康。在喷涂车间，烘漆作为挥发性有机污染物的主要来源，喷涂车间内空气
中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、
呕吐、或呈酩醉状；重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。长期待在挥
发性有机化合物污染的喷涂车间内，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、引起全身无
力、瞌睡、皮肤瘙痒等。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘
漆及其制备方法，所述烘漆以特制的纳米TiO2改性丙烯酸树脂、聚乙二醇改性氨基树脂配
合钛酸酯偶联剂作为主要成分，改性后的丙烯酸树脂和氨基树脂，可有效提升烘漆漆膜硬
度，提高附着力，且增强防腐能力，组成成分设计合理，以去离子水为溶剂进行稀释，代替有
机溶剂，对环境友好，提高耐磨性能，且附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采
用辊涂代替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆，所述烘漆包括如下重量份的成分：纳米TiO2
改性丙烯酸树脂：40～60份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～20份，钛酸酯偶联剂：10～15份，
流平剂：1～5份，消泡剂：1～5份，增稠剂：1～5份，乳化剂：1～5份，pH中和剂：5～10份，颜
料：10～20份，异丙醇：20～30份，去离子水：30～40份。
进一步，所述烘漆包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40～50份，
聚乙二醇改性氨基树脂：10～15份，钛酸酯偶联剂：13～15份，流平剂：2～5份，消泡剂：3～5
份，增稠剂：1～3份，乳化剂：1～4份，pH中和剂：5～8份，颜料：15～20份，异丙醇：25～30份，
去离子水：35～40份。
优选地，所述烘漆包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：50份，聚乙
二醇改性氨基树脂：15份，钛酸酯偶联剂：13份，流平剂：3份，消泡剂：4份，增稠剂：2份，乳化
剂：3份，pH中和剂：7份，颜料：15份，异丙醇：25份，去离子水：35份。
另，所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：取20～30重量份甲
基丙烯酸缩水甘油酯溶解于20～40重量份乙醇后，加入反应釜中，加入1～5份十二烷基磺
酸钠和5～10份丙烯酸丁酯，加入50～60重量份水，开启搅拌，在200～300r/min的转速下搅
拌10～15min，加热至釜内温度75～80℃，加入1～5重量份过硫酸钠，保温30～40min，加入5
～10份纳米TiO2，以2～3℃/min的速度降温至30～40℃，放料，冷却至室温，干燥得到粉末
状纳米TiO2改性丙烯酸树脂。
另有，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20～30重量份脲醛
树脂，调节pH值至9～10，加热至65～70℃，加入3～6重量份三聚氰胺，保持pH值为9～10，升
温至80～90℃，反应1～2小时，加入1～3重量份聚乙二醇，在80～90℃下，反应3～5小时，在
75～80℃下蒸馏1～3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。
再，所述增稠剂为将干酪素、棕榈酸钙、十二碳醇酯混合，加热到70～80℃，加入聚
乙二醇，搅拌至常温所得混合液，或为甲基羟丙基纤维素。
再有，所述异丙醇为醋酸乙酯、甲醇、丁醇或丙酮。
且，所述流平剂为氟改性丙烯酸流平剂或磷酸酯改性丙烯酸流平剂。
另，所述pH中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-
二甲基乙醇胺、氨水中的一种。
同时，本发明还提供一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆的制备方法，包括如下步
骤：
1)研磨色浆
在分散机中加入20～30份纳米TiO2改性丙烯酸树脂、10～15份异丙醇、15～20份
去离子水、pH中和剂和消泡剂，以900～1000r/min的转速进行分散均匀，分散时间5～
10min，加入颜料，研磨温度40～50℃，研磨3～6min，直至细度为10～20μm，过滤得色浆，备
用；
2)混合调漆：
取20～30份纳米TiO2改性丙烯酸树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、10～15份异丙醇、
15～20份去离子水、钛酸酯偶联剂、流平剂、乳化剂和增稠剂，在1000～1200r/min的转速下
进行分散，分散3～5min，分散均匀后，加入步骤1)所得色浆，调节pH值至7～8，用80～120目
滤网过滤，包装，即得到所述环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆。
本发明的有益效果在于：
所述烘漆以特制的纳米TiO2改性丙烯酸树脂、聚乙二醇改性氨基树脂配合钛酸酯
偶联剂作为主要成分，改性后的丙烯酸树脂和氨基树脂，可有效提升烘漆漆膜硬度，提高附
着力，且增强防腐能力，组成成分设计合理，以去离子水为溶剂进行稀释，代替有机溶剂，对
环境友好，提高耐磨性能，且附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采用辊涂代
替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。辊涂成型快干的辊涂工艺代替喷涂工
艺，涂装时塑胶漆的利用度能达到90％以上，减少了空气中的挥发和浪费，有效降低因喷涂
导致塑胶漆挥发形成的VOCs，辊涂车间内VOCs排放量≤420ppm，环保效果好。所得烘漆漆膜
细度≤100μm，以划圈法测试附着力，级别≤2，在水中浸泡10天，漆膜不起泡，无剥落，无锈
斑；35～45℃、3％NaCl溶液浸泡800h，在600h出现第一个斑点，800h出现6～8个斑点，1500h
盐雾试验，涂层无气泡，无剥落，无锈斑；铅笔硬度高达4～5H，人工气候老化和人工辐射暴
露800h，无起泡、粉化、生锈现象。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护
范围。
本发明所提供的一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆，所述烘漆包括如下重量份的
成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40～60份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～20份，钛酸酯偶联
剂：10～15份，流平剂：1～5份，消泡剂：1～5份，增稠剂：1～5份，乳化剂：1～5份，pH中和剂：
5～10份，颜料：10～20份，异丙醇：20～30份，去离子水：30～40份。
进一步，所述烘漆包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40～50份，
聚乙二醇改性氨基树脂：10～15份，钛酸酯偶联剂：13～15份，流平剂：2～5份，消泡剂：3～5
份，增稠剂：1～3份，乳化剂：1～4份，pH中和剂：5～8份，颜料：15～20份，异丙醇：25～30份，
去离子水：35～40份。
优选地，所述烘漆包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：50份，聚乙
二醇改性氨基树脂：15份，钛酸酯偶联剂：13份，流平剂：3份，消泡剂：4份，增稠剂：2份，乳化
剂：3份，pH中和剂：7份，颜料：15份，异丙醇：25份，去离子水：35份。
另，所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：取20～30重量份甲
基丙烯酸缩水甘油酯溶解于20～40重量份乙醇后，加入反应釜中，加入1～5份十二烷基磺
酸钠和5～10份丙烯酸丁酯，加入50～60重量份水，开启搅拌，在200～300r/min的转速下搅
拌10～15min，加热至釜内温度75～80℃，加入1～5重量份过硫酸钠，保温30～40min，加入5
～10份纳米TiO2，以2～3℃/min的速度降温至30～40℃，放料，冷却至室温，干燥得到粉末
状纳米TiO2改性丙烯酸树脂。
另有，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20～30重量份脲醛
树脂，调节pH值至9～10，加热至65～70℃，加入3～6重量份三聚氰胺，保持pH值为9～10，升
温至80～90℃，反应1～2小时，加入1～3重量份聚乙二醇，在80～90℃下，反应3～5小时，在
75～80℃下蒸馏1～3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。
再，所述增稠剂为将干酪素、棕榈酸钙、十二碳醇酯混合，加热到70～80℃，加入聚
乙二醇，搅拌至常温所得混合液，或为甲基羟丙基纤维素。
再有，所述异丙醇为醋酸乙酯、甲醇、丁醇或丙酮。
且，所述流平剂为氟改性丙烯酸流平剂或磷酸酯改性丙烯酸流平剂。
另，所述pH中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-
二甲基乙醇胺、氨水中的一种。
同时，本发明还提供一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆的制备方法，包括如下步
骤：
1)研磨色浆
在分散机中加入20～30份纳米TiO2改性丙烯酸树脂、10～15份异丙醇、15～20份
去离子水、pH中和剂和消泡剂，以900～1000r/min的转速进行分散均匀，分散时间5～
10min，加入颜料，研磨温度40～50℃，研磨3～6min，直至细度为10～20μm，过滤得色浆，备
用；
2)混合调漆：
取20～30份纳米TiO2改性丙烯酸树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、10～15份异丙醇、
15～20份去离子水、钛酸酯偶联剂、流平剂、乳化剂和增稠剂，在1000～1200r/min的转速下
进行分散，分散3～5min，分散均匀后，加入步骤1)所得色浆，调节pH值至7～8，用80～120目
滤网过滤，包装，即得到所述环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆。
其中，表1为本发明各实施例所述一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆成分列表。表
2为本发明各实施例所述一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆中纳米TiO2改性丙烯酸树脂的
成分列表。表3为本发明各实施例所述一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆中聚乙二醇改性
氨基树脂的成分列表。
表1(单位：重量份)
表2(单位：重量分)
表3(单位：重量分)
将本发明实施例所述一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆通过辊涂方式涂覆，在
200℃下固化后，冷却至室温，放置48小时，其中，耐冲击性能测试方法参照国家标准GB/
T1732-93规定的测定漆膜耐冲击性能的方法，以固定质量(1kg)的重锤落于试板上而不引
起漆膜破坏的最大高度(cm)表示漆膜耐冲击性能，高达50～60cm。
采用本发明所提供的一种环保高硬度丙烯酸氨基清烘漆，T弯性能可达1T。在230
℃高温下不开裂、不变色，抗老化能力强，放置在户外连续日照10～15年不泛黄、不变色。耐
酸耐腐蚀能力强，将辊涂好的产品放入85℃水内煮2H生再逐渐加热到100℃，产品无变色、
掉漆、起泡。在常温下用5％的Nad溶液浸泡24H后，产品表面无锈蚀、变色及镀层脱落。把纯
棉布蘸满95％酒精包在500g砝码上，以每分钟40-60次的速度(20mm)左右的行程在产品表
面擦试50个循环，无掉色脱油。
所得烘漆漆膜细度≤100μm，以划圈法测试附着力，级别≤2，在水中浸泡10天，漆
膜不起泡，无剥落，无锈斑；35～45℃、3％NaCl溶液浸泡800h，在600h出现第一个斑点，800h
出现6～8个斑点，1500h盐雾试验，涂层无气泡，无剥落，无锈斑；铅笔硬度高达4～5H，人工
气候老化和人工辐射暴露800h，无起泡、粉化、生锈现象。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较
佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术
方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权
利要求范围中。