技术领域

本发明涉及一种混合溶剂和含有该混合溶剂的 卷钢涂料组合物以及一种施覆该卷 钢涂料组合物的卷钢材料的制备方法。 背景技术

卷钢涂料是适用于金属卷钢涂装工艺的一种特 种涂料。 由于涂装工艺的要求和卷钢 日益广泛的应用， 使得对卷钢涂料的要求越来越高。 例如， 涂装工艺是使用辊涂机对带 材进行连续涂装， 这就要求卷钢涂料在高温下要迅速干燥； 同时， 干燥过程中， 钢板温 度高达 220-260°C， 在通过烘烤炉的时候， 周围环境温度更高达 400度， 因此， 卷钢涂 料的耐热性就变得极其重要； 另外， 当卷钢涂料使用于家用器具表面时， 由于经常和家 用化学品或清洁剂接触， 也必须考虑其耐化学品性能、 低毒性等。 除此之外， 卷钢涂料 还要同时具备涂料的一些基本性能， 如光泽度， 流平性和附着力等等。

但是现有技术中， 作为卷钢涂料的各种组合物很难同时满足上述 各种要求， 这与卷 钢涂料中使用的溶剂有关， 卷钢涂料中常用的溶剂有很多种， 可列举的有乙酸乙酯、 醋 酸丁酯、 醋酸仲丁酯、 尼龙酸二甲酯混合物 （DBE)、 丙二醇醚醋酸酯、 乙基乳酸酯等 酯类溶剂； 乙二醇醚、 丙二醇醚等醚类溶剂； 丙酮、 甲基乙基酮、 甲基异丁基酮、 2-庚 酮、 环己酮、 异佛尔酮类的酮类溶剂 （日本特开昭 63-69563号公报）。 在这些溶剂中， 虽然乙酸丁酯具有优良的溶解速度， 但挥发性过高， 而丙二醇单甲醚醋酸酯及乙基乳酸 酯的溶解速度较慢， 存在不能除去的缺点， 难以单独使用， 乙二醇单乙基醚醋酸酯虽然 具有优良的溶解速度， 但怀疑有诱发不孕症的毒性而禁止使用。

为了弥补这样的单一组合物的缺点， 开发了混合溶剂， 例如由丙二醇烷基醚和 3-烷 氧基丙酸烷基酯类组成的溶剂组合物 （日本特开平 7-146562号公报）、 由丙二醇烷基醚 乙酸酯和丙二醇烷基醚组成的溶剂的组合物 （美国专利第 4,983,490号公报）。 上述组合 物由于恶臭引起作业者不快感和反感的同时， 存在由于有毒性而损伤健康的顾虑。因此， 以往的混合溶剂在溶解性、挥发性、有毒性等 方面存在问题；尼龙酸二甲酯混合物（DBE) 为生产己二酸副产物， 各厂家生产的混合物组分比例差异较大， 溶剂性能难以稳定且用 量较大， 也仅限于在某些领域使用 （CN 101402814A) ; 芳烃溶剂油类溶剂对施工、 装 修等的工作人员、 家庭成员的健康受到危害， 同时对环境也造成了污染。 发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述缺陷 的混合溶剂和含有该混合溶剂的卷 钢涂料组合物及使用该卷钢涂料组合物制备卷 钢材料的方法。

本发明提供了一种混合溶剂， 其特征在于， 所述溶剂含有醋酸仲辛酯和共溶剂， 所 述共溶剂为能够与醋酸仲辛酯完全混溶的有机 溶剂， 其中， 醋酸仲辛酯和共溶剂的重量 比为 1 : 0.1-30。

本发明提供了一种卷钢涂料组合物， 其特征在于， 以组合物的总量为基准， 所述组 合物含有：

( 1 ) 1-50重量％的上述混合溶剂；

(2) 10-70重量％的主体树脂， 所述主体树脂为聚氨酯树脂、 聚丙烯酸树脂、 聚酯 树脂、 醇酸树脂、 环氧树脂中的至少一种；

(3 ) 1-40重量％的二氧化钛；

(4) 0.1-1重量％的气相二氧化硅。

本发明提供了一种卷钢材料的制备方法，该方 法包括在卷钢基材表面施覆涂料组合 物并使该涂料组合物固化， 其特征在于， 所述涂料组合物为上述卷钢涂料组合物。

使用本发明提供的混合溶剂作为溶剂获得的卷 钢涂料组合物即本发明提供的卷钢 涂料组合物流动性好， 固含量高， 稳定性强， 无苯毒， 形成的漆膜清晰透明， 具有好的 流平性， 能够避免卷钢板界面发生拖尾。

采用本发明提供的卷钢材料的制备方法获得的 卷钢材料表面平坦， 光泽度高， 涂料 的附着性好。 具体实施方式

本发明提供了一种混合溶剂， 其特征在于， 所述溶剂含有醋酸仲辛酯和共溶剂， 所 述共溶剂为能够与醋酸仲辛酯完全混溶的有机 溶剂， 其中， 醋酸仲辛酯和共溶剂的重量 比为 1 : 0.1-30。

使用本发明提供的混合溶剂作为溶剂获得的卷 钢涂料组合物即本发明提供的卷钢 涂料组合物流动性好， 固含量高， 稳定性强， 无苯毒， 用该组合物复配的卷钢涂料， 形 成的漆膜清晰透明， 具有好的流平性， 能够避免卷钢板界面发生拖尾。 这可能是因为， 对于溶剂型卷钢涂料中的溶剂来说， 决定其性能的重要因素有相溶性、 粘度和挥发性。

相溶性是指所使用的溶剂需要对多种树脂都具 有很好的混溶性，从而起到稀释剂的 作用， 这样喷涂的漆膜才会清晰透明。

粘度是溶剂对树脂溶解能力的一项重要参数， 不同的溶剂因溶解树脂的性能差异， 所得溶液的粘度也有较大的差异。 在利用喷嘴喷射时， 如果粘度太高， 使得喷射压力变 高， 从而增加了不必要的溶剂的使用量， 增加了成本。 另一方面， 如果粘度太低， 树脂 则不能集中的喷涂在卷钢板的界面上。

挥发性是涉及溶剂是否迅速挥发而不残留在基 板表面的重要因素， 挥发性太低时， 不仅导致溶剂不挥发而残留， 在卷钢板界面衍生出拖尾现象， 而且在后续工序中， 还会 出现使加工工序生产效率降低等问题。 另一方面， 挥发性太高时， 卷钢板急速冷却， 喷 涂的树脂不能完全溶解附着， 从而容易引起漆膜爆孔和过烘烤导致的缺陷。 醋酸仲辛酯 （2-octyl acetate, 简称 20A)， 分子式为 C _1Q H _2Q 0 ₂ ， 为无色透明液体， 略带芳香味，且低毒。国内外对醋酸仲辛酯作 为溶剂在清洁剂和香料中的应用有所报道， 但对于其在卷钢涂料中的应用尚无任何研究。

本发明的发明人发现， 醋酸仲辛酯具有优良的溶解性， 与聚氨酯树脂、 聚酯树脂、 醇酸树脂、 环氧树脂等相溶性极好； 同时， 醋酸仲辛酯的沸点较高， 不易挥发， 但是随 着温度的升高， 其挥发速度比其他溶剂提高的更快； 此外， 醋酸仲辛酯略带芳香味且毒 性很低。 由于醋酸仲辛酯具有的各种性质， 将其与其他溶剂形成混合溶剂并用于卷钢涂 料中， 能够取得非常好的效果。

优选地， 所述混合溶剂中， 醋酸仲辛酯和共溶剂的重量比为 1 : 0.5-20。

根据本发明， 所述共溶剂可以为环酮、 总碳原子数为 3-8的乙酸烷基酯、 芳烃溶剂 油、 具有式 （1 ) 所示结构的化合物、 具有式 （2) 所示结构的化合物、 具有式 （3 ) 所 示结构的化合物和具有式 （4) 所示结构的化合物中的至少一种，

CH ₂ =CH-CO-0-R6-0-R ₇ (3 )

R ₈ -CO-R ₉ (4)

其中， 、 R4和 各自独立地为 C ₂ -C ₅ 的亚烷基， R ₂ 、 R ₃ 、 R ₅ 、 R ₇ 、 R ₈ 和 R ₉ 各自 独立地为 d-C ₅ 的烷基。

根据本发明， 符合上述条件的共溶剂可以列举的有， S-1000型芳烃溶剂油、 S-1500 型芳烃溶剂油、 S-800型芳烃溶剂油、 S-200型芳烃溶剂油、 乙二醇单甲醚、 乙二醇单乙 醚、 乙二醇单正丙醚、 乙二醇单异丙醚、 乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚 、 丙二醇单丁醚、 乙二醇单甲醚乙酸酯、 丙二醇单乙醚甲酸酯、 丙二醇单乙醚乙酸酯、 丙 二醇单丁醚乙酸酯、 丙烯酸乙氧基甲酯、 丙烯酸乙氧基乙酯、 丙烯酸乙氧基丁酯、 乙酸 乙酯、 乙酸正丁酯、 乙酸异丁酯、 甲基乙基酮、 甲基异丁基酮、 环己酮。

进一步优选情况下， 所述共溶剂为 S-1000型芳烃溶剂油、 S-1500型芳烃溶剂油、 S-200型芳烃溶剂油、 乙二醇单丁醚、 丙二醇单甲醚、 乙二醇单甲醚乙酸酯、 丙烯酸乙 氧基甲酯、 丙二醇单甲醚乙酸酯、 环己酮和甲基异丁基酮。

本发明提供了一种卷钢涂料组合物， 其特征在于， 以组合物的总量为基准， 所述组 合物含有：

( 1 ) 1-50重量％的上述混合溶剂；

(2) 10-70重量％的主体树脂， 所述主体树脂为聚氨酯树脂、 丙烯酸树脂、 聚酯树 月旨、 醇酸树脂、 环氧树脂中的至少一种；

(3 ) 1-40重量％的二氧化钛； (4) 0.1-1重量％的气相二氧化硅。

优选地， 以组合物的总量为基准， 所述混合溶剂的含量为 5-30重量％； 所述主体树 脂的含量为 30-55重量％; 所述二氧化钛的含量为 20-40重量％; 所述气相二氧化硅的 含量为 0.2-0.5重量％。

根据本发明， 所述混合溶剂为上述混合溶剂， 因此， 所述混合溶剂中共溶剂的种类 和醋酸仲辛酯与共溶剂的比例等也与上述相同 ， 在此不再赘述。

根据本发明，对所述各种主体树脂没有特别地 要求，可以为本领域常规的各种树脂， 优选情况下， 所述聚氨酯树脂的重均分子量为 1000-8000， 进一步优选为 6000-8000; 所 述丙烯酸树脂的重均分子量为 1000-8000，进一步优选为 2000-5000; 聚酯树脂的重均分 子量为 1000-8000， 进一步优选为 3000-6000; 醇酸树脂重均分子量为 1000-8000， 进一 步优选为 3000-6000; 环氧树脂的重均分子量为 1000-8000， 进一步优选为 4000-6000; 所述主体树脂只要满足上述重均分子量要求即 可获得性能优异的涂料组合物，可以列举 的如聚酯树脂可以为 Dynapol LH 818-05聚酯树脂和 /或 Dynapol LH 826-05聚酯树脂； 聚氨酯树脂可以为 Hw 180Pc聚氨酯树脂； 丙烯酸树脂可以为 HB-225型丙烯酸树脂； 环氧树脂可以为环氧树脂 601和 /或壳牌环氧树脂 834。

根据本发明， 对所述二氧化钛和气相二氧化硅没有特别的限 定， 可以为本领域常规 的二氧化钛和气相二氧化硅， 优选地， 所述二氧化钛为钛白粉， 所述二氧化钛的颗粒粒 径可以为 0.2-0.6微米， 优选为 0.2-0.4微米， 气相二氧化硅的颗粒粒径可以为 10-100纳 米， 优选为 10-50纳米， 进一步优选为 10-30纳米。

根据本发明， 所述组合物的制备方法可以为常规的方法， 优选地， 包括混合和研磨 步骤，所述混合步骤优选通过搅拌方式完成， 所述搅拌的速率可以为 300-10000转 /分钟， 进一步优选为 1000-5000转 /分钟；时间可以为 10-50分钟。研磨的方式包括砂磨和球磨， 优选地， 使用砂磨的研磨方式。 研磨的目的是为了使混合物的细度降低， 优选地， 所述 研磨使得组合物的细度为 10-50微米， 进一步优选为 10-15微米。

本发明提供了一种卷钢材料的制备方法，该方 法包括在卷钢基材表面施覆涂料组合 物并使该涂料组合物固化， 其特征在于， 所述涂料组合物为上述卷钢涂料组合物。

根据本发明的卷钢材料的制备方法， 相对于每平方米的卷钢基材， 所述涂料组合物 的涂布量可以为常规使用的各种涂布量，例如 可以为 200-1000克，进一步优选为 300-800 克。

根据本发明的卷钢材料的制备方法， 所述固化的条件可以为本领域公知的固化条 件， 包括固化温度可以为 200-260 °C， 优选为 200-235 °C， 固化时间可以为 15-85秒， 优 选为 25-65秒。

根据本发明的卷钢材料的制备方法， 所述方法使得制备得到的卷钢材料的厚度为 10-20微米， 进一步优选为 13-17微米。 下面， 通过实施例对本发明的内容做进一步的说明。 实施例 1

将 42.2重量份的 Dynapol LH 818-05聚酯树脂（重均分子量为 6000)， 0.2重量份的 Aerosil 200气相二氧化硅（颗粒直径为 12纳米）， 27.5重量份的 RCL 310钛白粉（颗粒 直径为 0.28微米）， 4.2重量份的 S-200芳烃溶剂油， 8.3重量份的醋酸仲辛酯混合， 经 高速（2000转 /分钟）搅拌 40min， 再经砂磨研磨分散至细度达到 10-15μηι， 得到卷钢涂 料组合物 Pl。

将卷钢涂料组合物 PI以每平方米 500克的用量通过喷涂的方式施覆到卷钢基材 (宝 钢热镀锌板， 型号为 DC51D+Z) 上， 在 230°C下烘干 50秒使其固化， 得到厚度为 15 微米的卷钢材料 Cl。 对比例 1

按照实施例 1 的方法制备卷钢涂料组合物， 不同的是， 4.2重量份的 S-200芳烃溶 剂油和 8.3重量份的醋酸仲辛酯由 2.3重量份的丙二醇单甲基醚和 10.5重量份的 3-甲氧 基丙酸乙酯代替， 得到卷钢涂料组合物 DP1。

采用上述材料， 按照实施例 1的方法制备卷钢材料 DC1。 实施例 2

将 20.0重量份的 Dynapol LH 826-05聚酯树脂（重均分子量为 6000)， 0.3重量份的

CABOT M-5气相二氧化硅（颗粒直径 12纳米）， 24重量份的 R 706钛白粉（0.26微米）， 10重量份的乙二醇单丁醚， 5.7重量份的醋酸仲辛酯混合， 经高速（3000转 /分钟）搅拌 30min, 再经砂磨研磨分散至细度达到 10-15μηι， 得到卷钢涂料组合物 Ρ2。

将卷钢涂料组合物 Ρ2以每平方米 800克的用量通过喷涂的方式施覆到卷钢基材 (马 钢， 型号为 SGCC ) 上， 在 200°C下烘干 65秒使其固化， 得到厚度为 16微米的卷钢材 料 C2。 实施例 3

将 45重量份的 Hw 180Pc聚氨酯树脂， 0.2重量份的 Aerosil 202气相二氧化硅 （颗 粒直径 14纳米）， 30重量份的 R 960钛白粉（0.35微米）， 0.5重量份的丙二醇单甲醚乙 酸酯和 7.5重量份的醋酸仲辛酯混合， 经高速（4000转 /分钟）搅拌 20min， 再经砂磨研 磨分散至细度达到 10-15μηι， 得到卷钢涂料组合物 Ρ3。

将卷钢涂料组合物 Ρ3以每平方米 300克的用量通过喷涂的方式施覆到卷钢基材 (宝 钢， 型号为 DX52D+Z) 上， 在 210°C下烘干 25秒使其固化， 得到厚度为 14微米的卷 钢材料 C3。 实施例 4

将 50.0重量份的 HB-225型丙烯酸树脂， 0.2重量份的 Aerasil 200气相二氧化硅， 27.5重量份的 RCL 310钛白粉， 3.6重量份的丙烯酸乙氧基甲酯和 15.0重量份的醋酸仲 辛酯混合，经高速（4000转 /分钟）搅拌 20min，再经砂磨研磨分散至细度达到 10-15μηι， 得到卷钢涂料组合物 Ρ4。

根据实施例 1所述的方法施覆， 在 230°C下烘干 50秒使其固化， 得到厚度为 15微 米的卷钢材料 C4。 实施例 5

将 45.0重量份的环氧树脂 601， 0.2重量份的 Aerasil 200气相二氧化硅， 27.5重量 份的 R 706钛白粉， 9.6重量份的甲基异丁基酮和 6.9重量份的醋酸仲辛酯混合， 经高速 ( 5000转 /分钟）搅拌 10min， 再经砂磨研磨分散至细度达到 10-15μηι， 得到卷钢涂料组 合物 Ρ5。

根据实施例 1所述的方法施覆， 在 240°C下烘干 25秒使其固化， 得到厚度为 13微 米的卷钢材料 C5。 实施例 6

将 50.0重量份的壳牌环氧树脂 834， 0.2重量份的 Aerasil 202气相二氧化硅， 27.5 重量份的 RCL 310钛白粉， 8.6重量份的环己酮和 4.9重量份的醋酸仲辛酯混合， 经高 速（1000转 /分钟）搅拌 50min， 再经砂磨研磨分散至细度达到 10-15μηι， 得到卷钢涂料 组合物 Ρ6。

根据实施例 1所述的方法施覆， 在 230°C下烘干 50秒使其固化， 得到厚度为 17微 米的卷钢材料 C6。 测试例 1

通过下述方法对卷钢涂料组合物 Pl-P6、 DPI和卷钢材料 Cl-C6、 DC1进行测试。 外观目测： 包括卷钢涂料组合物 P1-P6和 DPI的液体形态， C1-C6和 DC1是否有 拖尾现象； 粘度测试： 通过涂 -4杯粘度计 NDJ-5进行测定； 附着力测试： 进行膜划格实 验； 流平性测试： 使用刮涂测定法； 光泽度： 通过光泽仪测定； 细度： 通过刮板细度仪 测定。

测定的结果如表 1所示。 表 1

由表 1可以看出， 与对比例 1相比， 本发明的卷钢涂料组合物清澈透明， 固含量 高， 说明本发明的混合溶剂具有极好的溶解能力。

本发明的卷钢涂料组合物粘度适中； 在 5-30°C恒温储存 1年无异常变化， 说明本 发明的卷钢涂料组合物具有良好的稳定性， 本发明的卷钢涂料组合物的 VOC值相比对 比例 1低， 说明本发明的卷钢涂料组合物毒性低， 环保性好。

根据本发明制得的卷钢涂料施覆在卷钢基材上 后， 形成的漆膜具有优秀的细度和 附着力， 与对比例相比， 在保持细度和附着力的同时还具有更好的流平 性和光泽度。