[发明专利]水性气干型涂料用复合催干剂

说明书

技术领域

本发明涉及化学工业领域中的涂料行业，具体地说，涉及一种环 保型的水性涂料用的一种重要配合剂，即催干剂的配合及其制备方 法。

背景技术

在德国标准DIN55901中对催干剂有如下定义：“催干剂，在溶 液状态也称为干料，是一种有机金属化合物，可以溶于有机溶剂和树 脂中。从化学角度上讲，它属于金属皂类，加入到不饱和油类和树脂 中，可以大大缩短干燥时间，即加快固化速度。”

目前，催干剂通常分为以下几类：

1 主催干剂：它们一般是含有多个氧化价态的金属皂，能发生氧 化还原反应。工业上常用的这类催干剂是含有钴、锰、钒和铈的皂。

2 辅助催干剂：只以一种氧化价态存在的金属皂，它本身通常不 起催干作用，只有和主催干剂配合使用时才具有催干作用。通常包括 含有钙、钾、钡和锌的皂。

3 偶联催干剂：如果其在加速反应过程中的机理是基于金属与树 脂中的羟基基团或羧基基团反应，这种催干剂称为偶联催干剂，如含 有锆的皂。

催干剂是气干型涂料中不可缺少的助剂之一。它的作用是加速漆 膜氧化和聚合，促进漆膜干燥。目前常用的催干剂是钴、锰、铅、钡、 钙、锆等金属的盐类与有机酸(如环烷酸和异辛酸)作用生成的金属 皂。

水性涂料由于其含有较少量的VOC，符合环保要求。通过空气 氧化交联固化的水性涂料树脂(即水性气干型涂料树脂)主要包括： 醇酸水分散体、不饱和脂肪酸改性树脂水分散体，以及与其他聚合物 分散体的混合体。它们是通过水或助溶剂的物理挥发作用，以及其后 树脂的氧化交联作用而实现干燥的。

虽然水性气干型涂料的氧化交联过程基本上与传统溶剂型体系 的氧化交联过程基本一致，因而催干剂也能显著地加快该氧化交联过 程，但是，传统的催干剂在这类水性气干型涂料体系中的性能欠佳。

由于传统的催干剂是有机金属皂，容易溶解在有机溶剂中，但不 容易溶于水中，因此直接把催干剂掺入到水性体系中，可能会出现诸 如沉淀、漆膜光泽度下降和催干效率降低等一些问题。为了克服这些 问题，使催干剂容易混于水性体系中，预先将催干剂乳化是很有必要 的。

需要注意的是，水性气干型涂料在组成上与传统的以石油溶剂稀 释的气干型涂料有很大的差异，尤其是在溶剂、基料和中和剂的使用 等方面，加之，水性气干型涂料在干燥过程中伴随着从极性向非极性 的转变，为了适应这些特殊情况，有必要对涂料干燥体系的组成和金 属浓度等进行合理调整。

从制备水性气干型涂料之初，人们就已意识到，加入传统的催干 剂会导致如下问题：

●初始干燥不良

●储藏时催干剂容易失干

●催干剂与树脂的混溶性变差

●漆膜表面容易产生缺陷

●分散体体系稳定性下降

●光泽降低

发明内容

针对传统催干剂存在的一系列问题，本发明旨在提供一种专门适 用于水性气干型涂料的“核-壳”结构催干剂乳液，它能保证这类水 性气干型涂料的稳定性和催干的有效性，减少漆膜的缺陷，提高漆膜 的光泽度。

本发明是这样实现的，它是一种具有“核-壳”结构的用于水性 气干型涂料的复合催干剂乳液，其特征是，该复合催干剂乳液是一种 采用有机金属皂为“核”，以反应性非迁移表面活性剂为“壳”，配以 特殊乳化剂经复合而成的含多种金属成份的紫色乳液，固体份为 45～72重量％。

所述复合催干剂乳液的合成配方的主要成分包括：

成分名称                  重量％

有机金属皂                45～60

反应性非迁移表面活性剂    5～15

助溶剂      5～10

去离子水    25～30

在上述配方中：有机金属皂选自环烷酸钴、环烷酸锆、环烷酸钡、 环烷酸钙、环烷酸铅、环烷酸锰、环烷酸钾、异辛酸钴、异辛酸锆、 异辛酸钡、异辛酸钙、异辛酸铅、异辛酸锰、异辛酸钾中的一种或多 种；反应性非迁移表面活性剂是英国ICI公司出品的商品名为 Atsurf3969产品；助溶剂选自150^#汽油、200^#汽油或它们的并用。