CN102010652A

CN102010652A - 一种汽车用双组分聚氨酯涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102010652A
Application number: CN2010105272574A
Authority: CN
Inventors: 袁文辉; 常然然; 李莉
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明公开了一种汽车用双组分聚氨酯涂料及其制备方法，该涂料包含A、B两组分，以A组分羟基丙烯酸树脂B组分脂肪族多异氰酸酯为基本组分，添加线形饱和聚酯、溶剂、助剂与颜填料，其中A组分与B组分重量比为2.5～5.5∶1，A组分包括羟基丙烯酸酯、线形饱和聚酯、润湿分散剂、催化剂、着色颜料、填料、防锈颜料和溶剂，B组分包括脂肪族多异氰酸酯、溶剂。本发明的涂料提高了中涂涂料的光泽度，能够改善中涂涂料与防锈底涂料的层间附着力。能够提高固化后涂料膜的耐候性与抗石击性能，同时提高了固化后膜的耐冲击性与耐水性。

Description

一种汽车用双组分聚氨酯涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯涂料，特别是涉及一种汽车用双组分聚氨酯涂料及其制备方法。

技术背景

在汽车工业发达的国家中，汽车涂料的用量在涂料产量中占有极其重要的地位，一般仅次于建筑用涂料。但它在涂料的销售额中所占的比例最大，且高于建筑涂料。因此，各国涂料生产厂家非常重视汽车涂料的发展动向及开发，以适应汽车工业发展的需要，汽车涂料的生产和技术开发有集团化、国际化的倾向。在近10多年里，汽车涂料在其耐候性、耐石击性、外观装饰性、高艺术观赏性等方面都取得了很大的进展。但是，随着人们环保意识的增强，使汽车用涂料又面临种种新的课题。

双组分聚氨酯涂料是近年来发展起来的高质量、环境友好的新型汽车涂料。目前我国的聚氨酯涂料以双组分醇酸聚氨酯涂料为主，是以预聚物与含羟基的醇酸树脂拼用制成的。但因其泛黄性严重，只能用于深色室内用涂料。随着涂料工业的迅速发展，尤其是高装饰性耐候涂料品种需求量的增长，聚氨酯涂料的需求量也迅速增长。近来使用不泛黄的脂肪族聚氨酯原料，以改进泛黄性和提高耐候性。这些脂肪族异氰酸酯在涂料中使用的有六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)，使用最多、最重要的是HDI。二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)在涂料工业中也有相当的应用，但也存在泛黄问题，只能在深色内用涂料中有所选用。

双组分丙烯酸树脂涂料由A羟基组分(羟基丙烯酸树脂)及B组分(多异氰酸酯)组成。其主要涉及的反应机理有：

R-OH+R′-NCO→R′NHCOO-R聚氨酯

R-NCO+H₂O→R-NHCOOH→RNH₂+CO₂

R-NH₂+NCOR→RNHCONHR

通过特定水性多羟基聚合物与含-NCO基团的异氰酸酯交联，形成具有特定功能的聚氨酯。它具有高附着力、抗酸抗碱、耐老化的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组分聚氨酯汽车中涂涂料，该涂料不仅具有较好的耐候性，更具有高光泽性，还进一步提高了中涂涂料膜的机械强度和抗石击性，对基材进行涂布时不易出现气泡、形成涂料膜缺陷等问题。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种汽车用双组分聚氨酯涂料，该涂料包括A组分和B组分；

以质量百分比计，所述A组分原料包括如下组分：

羟基丙烯酸酯 30～35％

线形饱和聚酯 8～10％

润湿分散剂 1～1.5％

催化剂 0.5～0.8％

着色颜料 10.06～12％

填料 16～22％

防锈颜料 13～16％

溶剂 10～15％

所述的羟基丙烯酸酯的羟基含量为30～50mgKOH/g，酸价为10～30mgKOH/g；

所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或醋酸锡；

所述的着色颜料为钛白粉、炭黑；

所述的填料为滑石粉、硫酸钡和碳酸钙；

所述的防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝和锌粉；

所述B组分由异氰酸酯固化剂和溶剂组成；

以质量百分比计，所述B组分原料组成为：

异氰酸酯固化剂 55％

溶剂 45％

所述的异氰酸酯固化剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体；

所述A组分和B组分中的溶剂选自乙二醇乙醚醋酸酯、甲苯、甲基异丁基酮和丙二醇丁醚一种或多种。

为进一步实现本发明目的，所述A组分原料还优选包括0～2％的流平剂。

所述A组分原料还优选包括0～3％的紫外线吸收剂。

使用时，所述A组分与B组分重量比为2.5～5.5∶1；其异氰酸酯基的含量与丙烯酸树脂的羟基含量之比为1～1.4∶1。

所述的汽车用双组分聚氨酯涂料的制备方法：将所述的A组分各原料混合均匀、过滤、研磨，得到A组分混合物；将权利要求1所述的B组分中的各原料混合，搅拌均匀得到B组分混合物。

本发明提供一种双组份聚氨酯涂料，其中丙烯酸树脂优选为江苏融泰化工有限公司生产的RT-9020；本发明所述助剂包括润湿分散剂、流平剂、紫外线吸收剂，皆为本领域常用助剂。

相对于现有技术，本发明具有以下优点和进步：

(1)提高了中涂涂料的光泽度，能够改善中涂涂料与防锈底涂料的层间附着力。

(2)提高了固化后涂料膜的耐候性与抗石击性能。

(3)提高了固化后膜的耐冲击性与耐水性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明的实施方式不限如此。

实施例1

以质量百分比计，一种汽车用双组份聚氨酯涂料A组分混合物各原料组分含量为：

RT-9020 30％

PBA2000 8％

硫酸钡 10％

滑石粉 8％

碳酸钙 2％

钛白粉 12％

炭黑 0.06％

磷酸锌 9％

三聚磷酸铝 3％

锌粉 1.8％

Anti-Terra-203 1.5％

BYK-310 2％

T-12 0.64％

UV1130 2％

混合溶剂 10％

羟基丙烯酸树脂为江苏融泰化工有限公司生产的RT-9020。线形饱和聚酯为PBA2000(广州石油化工总厂售)。填料为硫酸钡、滑石粉和碳酸钙。着色颜料为钛白粉和炭黑。防腐颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝和锌粉。助剂包括润湿分散剂Anti-Terra-203(广州市尚国化工原料有限公司售)，流平剂BYK-310(广州市尚国化工原料有限公司售)，催化剂T-12(广州伟伯化工有限公司售)以及紫外光吸收剂UV1130(广州志一化工有限公司)。混合溶剂由乙二醇乙醚醋酸酯、甲苯和甲基异丁基酮按质量比1∶1∶1组成。

A组分混合物的配制：取的线形饱和聚酯与羟基丙烯酸树脂混合均匀，按顺序加入填料、着色颜料、防腐颜料、助剂以及混合溶剂，混合搅拌1h，转速为800rpm，混合均匀后采用400目的不锈钢网过滤，得A组分混合物。

B组分混合物的配制：将55重量份的HDI三聚体与45重量份的混合溶剂，在转速为500rpm下混合搅拌30min，得到B组分混合物，其中混合溶剂是由乙二醇乙醚醋酸酯、甲苯和甲基异丁基酮按照重量比为1∶1∶1的比例配置组成。

稀释剂为乙二醇乙醚醋酸酯∶甲苯∶丙二醇丁醚＝1∶2∶2。

按照重量比A/B/稀释剂＝2.5∶1∶1，喷涂在经过杜邦产的防锈底涂料铁板上，干燥5min后，在60℃下烘烤30min，得到中涂涂料铁板D1，再于D1上喷涂杜邦产的面涂料，得到铁板D2。

实施例2

以质量百分比计，一种双组份聚氨酯涂料A组分混合物各原料组分含量为：

RT-9020 33％

PBA2000 9％

硫酸钡 8％

滑石粉 7％

碳酸钙 1％

钛白粉 10％

炭黑 0.1％

磷酸锌 9％

三聚磷酸铝 3％

锌粉 3％

Anti-Terra-203 1.3％

BYK-310 1.8％

T-12 0.8％

UV1130 3％

混合溶剂 10％

按照实例1所述方法与步骤配制A组分混合物。

按照实施例1所述的配方制备B组分混合物。

稀释剂为乙二醇乙醚醋酸酯∶甲苯∶丙二醇丁醚＝1∶2∶2。

按照重量比A/B/稀释剂＝5/1/1，喷涂在经过杜邦产的防锈底涂料铁板上，干燥5min后，在60℃下烘烤30min，得到中涂涂料铁板E1，再于E1上喷涂杜邦产的面涂料，得到铁板E2。

实施例3：

RT-9020 33％

PBA2000 8％

硫酸钡 10％

滑石粉 8％

碳酸钙 4％

钛白粉 11.9％

炭黑 0.1％

磷酸锌 9％

三聚磷酸铝 4％

锌粉 3％

Anti-Terra-203 1％

T-12 0.5％

UV1130 3％

混合溶剂 4.5％

按照实例1所述方法与步骤配制A组分混合物。

按照实施例1所述的配方制备B组分混合物。

稀释剂为乙二醇乙醚醋酸酯∶甲苯∶丙二醇丁醚＝1∶2∶2。

按照重量比A/B/稀释剂＝5/1/1，喷涂在经过杜邦产的防锈底涂料铁板上，干燥5min后，在60℃下烘烤30min，得到中涂涂料铁板F1，再于F1上喷涂杜邦产的面涂料，得到铁板F2。

实施例4：

RT-9020 30％

PBA2000 8％

硫酸钡 9％

滑石粉 7％

碳酸钙 2％

钛白粉 11％

炭黑 0.06％

磷酸锌 9％

三聚磷酸铝 3％

锌粉 1％

Anti-Terra-203 1.5％

BYK-310 1.8％

T-12 0.64％

混合溶剂 16％

按照实例1所述方法与步骤配制A组分混合物。

按照实施例1所述的配方制备B组分混合物。

稀释剂为乙二醇乙醚醋酸酯∶甲苯∶丙二醇丁醚＝1∶2∶2。

按照重量比A/B/稀释剂＝5/1/1，喷涂在经过杜邦产的防锈底涂料铁板上，干燥5min后，在60℃下烘烤30min，得到中涂涂料铁板G1，再于G1上喷涂杜邦产的面涂料，得到铁板G2。

对比例1：

将实施例1中的线性饱和聚酯去除，溶剂由10重量份变为18重量份。A组分混合物、B组分混合物和稀释剂按照重量比为2.5∶1∶1的比例混合均匀，喷涂在经过杜邦产的防锈底涂料铁板上，干燥5min后，在60℃下烘烤30min，得到中涂涂料铁板X1，再于X1上喷涂杜邦产的面涂料，得到铁板X2。

测试方法如表1所示：

表1

检测项目	检测方法
		外观	目测
抗石击性(级)	VDA-508型石击仪检测
		耐冲击性(cm)	GB/T 1732-93
耐水性(h)	GB/T 1733-93

光泽度	BYK多角度光泽度测量仪
		附着力-划格法(级)	GB 1720-79

注：抗石击性采用德国埃里克森公司产VDA-508型石击仪检测，用压力为2巴的压缩空气加速1Kg钢屑(带有棱角，粒度4～5mm)击打在测试样板上，按0～10级进行评定(0级涂膜无击穿，10级涂膜大面积击穿)。

测试结果如表2所示：

表2

对比实施例1、2与3的测试结果可以得知，如果在合成过程中不加流平剂，涂层的外观会出现针孔与暗泡，进而导致耐水有所下降。从实施例1、2与4的测试结果可以得知，添加紫外光吸收剂能够提高中涂涂料的光泽度。比较本发明与对比例测试结果可知，本发明能够改善中涂涂料与防锈底涂料的层间附着力，同时提高了固化后涂料膜的耐候性与抗石击性能。本发明所提供的涂料提高了固化后膜的抗石击性、耐冲击性与耐水性。并改善了中涂涂层与表面涂层的附着力。

Claims

1.一种汽车用双组分聚氨酯涂料，其特征在于，该涂料包括A组分和B组分；

以质量百分比计，所述A组分原料包括如下组分：

羟基丙烯酸酯 30～35％

线形饱和聚酯 8～10％

润湿分散剂 1～1.5％

催化剂 0.5～0.8％

着色颜料 10.06～12％

填料 16～22％

防锈颜料 13～16％

溶剂 10～15％

所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或醋酸锡；

所述的着色颜料为钛白粉、炭黑；

所述的填料为滑石粉、硫酸钡和/或碳酸钙；

所述的防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝和/或锌粉；

所述B组分由异氰酸酯固化剂和/或溶剂组成；

以质量百分比计，所述B组分原料组成为：

异氰酸酯固化剂 55％

溶剂 45％

所述的异氰酸酯固化剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体；

2.根据权利要求1所述的汽车用双组分聚氨酯涂料，其特征在于：所述A组分原料还包括0～2％的流平剂。

3.根据权利要求1所述的汽车用双组分聚氨酯涂料，其特征在于：所述A组分原料还包括0～3％的紫外线吸收剂。

4.根据权利要求1所述的汽车用双组分聚氨酯涂料，其特征在于：使用时，所述A组分与B组分重量比为2.5～5.5∶1；其异氰酸酯基的含量与丙烯酸树脂的羟基含量之比为1～1.4∶1。

5.根据权利要求1所述的汽车用双组分聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于将所述的A组分各原料混合均匀、过滤、研磨，得到A组分混合物；将权利要求1所述的B组分中的各原料混合，搅拌均匀得到B组分混合物。