CN103571321B - 一种抗刮伤涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗刮伤涂料组合物，包括以下重量份数的组份：线性羟基饱和聚酯树脂15-30份、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂30-60份、脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊15-25份、流平剂0-1份、消光粉3-6份、增稠剂2-3份、催干剂1-2份、弹性粉0-4份。该抗刮伤涂料组合物的制备方法包括如下步骤：将线性羟基饱和聚酯树脂、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂与流平剂混合均匀后，依次加入增稠剂、消光粉、弹性粉和催干剂进行高速分散20分钟，然后慢慢加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊并进行低速分散5分钟。本发明的抗刮伤涂料组合物能够在被破坏的时候立刻重新自我修复，如同细胞的再愈合功能，使受损的漆膜在短时间内恢复原始状态，继续提供装饰或者保护功能。

Description

一种抗刮伤涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉涂料领域，特别涉及一种能够抵抗外力损伤漆膜的涂料。

背景技术

涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜，使被涂物体的表面与环境介质相隔离，从而对被涂物体起到的保护和装饰的作用。根据功能不同，涂料分为装饰涂料、防腐涂料、隔热涂料和防火涂料。

当漆膜遭遇恶劣气候（比如沙尘暴天气、烈日照射、酸雨）或在长时间高速运行的机械（比如汽车、飞机、火车等）上使用时，漆膜会因为与灰尘或沙粒等微小颗粒的摩擦或者碰撞导致漆膜破损开裂甚至脱落，从而影响美观，甚至造成事故。

抗刮伤涂料是一类新型工业涂料，能够抵抗与微小颗粒的摩擦或者碰撞，保持漆膜结构完整性，从而不丧失漆膜应有的装饰或保护性能。

现有的抗刮伤涂料包括双组分型和单组份型。双组份抗刮伤涂料包括成膜树脂组分和固化剂组分，使用前将需要两个组分混合后进行涂装。双组分抗刮伤涂料的缺点在于：每次使用前均需要进行调制，操作较为繁琐，调配后的涂料需要在一定时间内使用完毕。相对于双组分的抗刮伤涂料，单组分溶剂的使用较为简便，保质期限也较长，但是不论是双组份还是单组份，共同的缺点是：即使能短暂的保持漆膜完整性，但经过长年累月的使用或者侵蚀，漆膜始终刮伤会被破坏掉，无法自行修复完善，从而必须进行返厂维修，重涂，耗时耗力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种使用简便，又能够自行修复的抗刮伤涂料组合物。

一种抗刮伤涂料组合物，包括以下重量份数的组分：

线性羟基饱和聚酯树脂15-30份、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂30-60份、脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊15-25份。

优选的，所述的脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊的壁壳为聚甲基丙烯酸甲酯。

优选的，所述的脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊按照如下方法制备：将脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶解于有机溶剂中，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液；向所述脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯溶液，得到脂肪族聚异氰酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的混合溶液，将所述混合溶液加到水中，搅拌乳化后蒸发，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊。

优选的，所述的线性羟基饱和聚酯树脂为液态聚酯多元醇。

优选的，所述的轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂为微支链结构聚酯多元醇。

优选的，该抗刮伤涂料组合物，还包括以下重量份数的助剂：流平剂0-1份、消光粉3-6份、增稠剂2-3份、催干剂1-2份、弹性粉0-4份。

优选的，该抗刮伤涂料组合物，还包括以下重量份数的助剂：耐高温流平剂0-0.3份、消光粉3-6份、增稠剂2-3份、催干剂1-2份、弹性粉0-4份。

优选的，所述流平剂为聚醚有机硅共聚物。

优选的，所述耐高温流平剂为芳烷基改性聚二甲基硅氧烷。

相应的，本发明还提供一种抗刮伤涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：将线性羟基饱和聚酯树脂、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂与流平剂混合均匀后，依次加入增稠剂、消光粉、弹性粉和催干剂进行高速分散20分钟，然后慢慢加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊并进行低速分散5分钟，得到抗刮伤涂料组合物。

与现有技术相比，本发明取得了以下的优越技术效果：能够在被破坏的时候立刻重新自我修复，如同细胞的再愈合功能，使受损的漆膜在短时间内恢复原始状态，继续提供装饰或者保护功能。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细描述本发明内容：

本发明的抗刮伤涂料组合物为单组份型涂料，其核心在于包括以下组分：线性羟基饱和聚酯树脂、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂和脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊。

上述抗刮伤涂料组合物组合物中，线性羟基饱和聚酯树脂和轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂是主要成膜物质，其具有优异的弹性性能，由此使得漆膜本身能够较强的抵御外力冲撞挤压，将动力势能转化为弹性势能释放出去而保护了漆膜自身和底材。本发明中，使用的线性羟基饱和聚酯树脂优选为液态聚酯多元醇，具体如德国拜耳无溶剂弹性聚酯树脂Desmophen1652。使用的轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂优选为微支链结构聚酯多元醇，具体如德国拜耳弹性聚酯树脂Desmophen670BA。可以理解的，所述的线性羟基饱和聚酯树脂和轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂具体还可以选用其他厂家生产的产品。

本发明使用的脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊为表面包覆有高分子壁壳的脂肪族聚异氰酸酯固化剂。脂肪族聚异氰酸酯固化剂具体产品优选使用德国拜耳公司的固化剂N3390，该高分子壁壳优选为聚甲基丙烯酸甲酯。所述脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊可按照如下的方法制备：将脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶解于有机溶剂中，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液；向所述脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯溶液，得到脂肪族聚异氰酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的混合溶液，将所述混合溶液加到水中，搅拌乳化后蒸发，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊。可以理解的，所述的脂肪族聚异氰酸酯固化剂还可以选用其他厂家生产的产品；所述的高分子壁壳还可以为其他成膜材料；脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊还可以采用现有技术的其他微胶囊制备技术生产，如：复合凝聚法、复相乳液法、空气悬浮法、溶剂蒸发法。

该脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊的作用在于：涂料使用前，将脂肪族聚异氰酸酯固化剂与羟基饱和聚酯树脂相隔离，避免涂料提前固化；在使用时，在搅拌或挤压等外力作用下微胶囊发生破裂，脂肪族聚异氰酸酯固化剂流出与主要成膜物质发生固化反应；在涂装后，漆膜结构中依然残留有脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊，当漆膜遇到外力作用比如颗粒碰撞，摩擦挤压等，微胶囊壁壳便发生破碎，脂肪族聚异氰酸酯固化剂发挥作用，使涂料迅速固化成膜，修复漆膜结构。

此外，本发明还可以根据实际需要增加以下助剂中的一种或多种：流平剂、消光粉、增稠剂、催干剂、弹性粉。

流平剂的作用在于对涂料体系起到降低漆膜的表面能，从而达到润湿底材，漆膜流平的作用。流平剂具体可以分为常温流平剂和耐高温流平剂。常温流平剂优选为聚醚有机硅共聚物，具体如：德国毕克化学公司产品BYK-306。耐高温流平剂的作用在于使涂料能够在高温环境下依然能够润湿底材，达到快速流平的作用；耐高温流平剂优选为芳烷基改性聚二甲基硅氧烷，具体如：德国毕克化学公司产品BYK-323。可以理解的，根据具体的施工环境的温度选择采用常温流平剂或耐高温流平剂。

消光粉的作用在于降低漆膜表面光泽，防止人眼直视漆膜的时候造成的眩晕感，以及提供协同增稠作用。本发明使用的消光粉优选采用沉淀法二氧化硅，具体如：美国嘉吉公司德固赛OK520。

增稠剂是一种流变助剂，增稠剂的作用在于：调整涂料体系粘稠度，防止施工中出现流挂现象；赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。本发明增稠剂优选采用聚乙烯蜡，具体如：海明斯德谦201P。

催干剂用于提高漆膜固化速度，使漆膜在破损后能够快速的自我修复，而不影响使用。本发明使用的催干剂优选采用二月桂酸二丁基锡，具体如：美国气体公司的T-12。

弹性粉可以在常温下改善漆膜手感，达到爽滑又有类似皮肤的弹性感觉，并且适当增加漆膜弹性以及抗刮伤性，上述弹性粉优选为高分子聚氨酯色珠，具体如：日本大日精化公司的弹性粉5070D。

上述抗刮伤涂料组合物组合物可以按照如下方法进行涂装：

将涂料进行搅拌后刷涂、辊涂，喷涂均可，其中喷涂时需要另配稀释剂用以降低体系粘度，稀释剂优先选用常规的聚氨酯稀释剂，具体如深圳展辰涂料集团股份有限公司的ZPX2001，用量可以自行调整以取得最佳喷涂效果。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的抗刮伤涂料组合物组合物及其制备方法进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

以下实施例中的各组分来源如下：

线性羟基饱和聚酯树脂均购自德国拜耳无溶剂弹性聚酯树脂Desmophen1652；

轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂均购自德国拜耳弹性聚酯树脂Desmophen670BA；

脂肪族聚异氰酸酯固化剂均购自德国拜耳公司，产品牌号为N3390；

常温流平剂均购自德国毕克化学公司，产品牌号为BYK-306；

耐高温流平剂均购自德国毕克化学公司，产品牌号为BYK-323；

消光粉均购自美国嘉吉公司德固赛，产品牌号为德固赛OK520；

增稠剂均购自美国海明斯特殊助剂公司，产品牌号为德谦201P；

催干剂均购自美国气体公司，产品牌号为T-12；

弹性粉均购自日本大日精化公司，产品牌号为5070D；

脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊按照如下方法制备而成：将脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶解于二甲苯中，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液；将聚甲基丙烯酸甲酯溶液加到脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液中，然后将得到的混合溶液加入水中，搅拌乳化后蒸发去除二甲苯，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊。

实施例1：

组份如下（按重量份数计）：

线性羟基饱和聚酯树脂30份，轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂36份，常温流平剂1份，消光粉3份，增稠剂3份，弹性粉4份，催干剂1份，脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊22份。

制备方法如下：

将线性羟基饱和聚酯树脂、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂与常温流平剂混合均匀后，依次加入增稠剂、消光粉、弹性粉和催干剂进行高速分散20分钟，然后慢慢加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊并进行低速分散5分钟，得到抗刮伤涂料组合物。

将本实施例制备的抗刮伤涂料组合物直接刷涂、喷涂或辊涂于擦拭干净的水泥底材，金属底材上面即可，使用环境属于不存在大于200℃的温度下，并且没有恶劣的气候条件比如沙尘暴，只是一般的市政建筑涂装，涂装的机械设备不允许处于高温高速运转情况。

实施例2：

组份如下（按重量份数计）：

线性羟基饱和聚酯树脂15份，轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂51份，常温流平剂1份，消光粉5份，增稠剂2份，弹性粉2份，催干剂2份，脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊22份。

制备方法如下：

将线性羟基饱和聚酯树脂、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂与常温流平剂混合均匀后，依次加入增稠剂、消光粉、弹性粉和催干剂进行高速分散20分钟，然后慢慢加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊并进行低速分散5分钟，得到抗刮伤涂料组合物。

将本实施例制备的抗刮伤涂料组合物直接刷涂、喷涂或辊涂于擦拭干净的水泥底材，金属底材上面即可，使用环境属于不存在大于150℃的温度下，允许存在恶劣的气候条件比如沙尘暴，涂装的机械设备允许处在不大于150℃高温中低速运转情况。

实施例3：

组份如下（按重量份数计）：

线性羟基饱和聚酯树脂30份，轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂36.75份，耐高温流平剂0.3份，消光粉6份，增稠剂2.7份，弹性粉0份，催干剂2份，脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊22.25份。

制备方法如下：

将线性羟基饱和聚酯树脂、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂与耐高温流平剂混合均匀后，依次加入增稠剂、消光粉、弹性粉和催干剂进行高速分散20分钟，然后慢慢加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊并进行低速分散5分钟，得到抗刮伤涂料组合物。

将本实施例制备的抗刮伤涂料组合物直接刷涂、喷涂或辊涂于擦拭干净的水泥底材，金属底材上面即可，允许存在恶劣的气候条件比如沙尘暴，涂装的机械设备允许处在不大于200℃高温高速速运转情况，使用条件非常广泛。

对实施例1-3制备的抗刮伤涂料组合物固化后形成漆膜进行力学性能和耐腐蚀性能，测试结果列于表1。

表1固化后的漆膜机械性能和耐腐蚀性能测试结果

测试项目	测试条件说明	实施例1	实施例2	实施例3
					适用期	涂装后的漆膜自修复有效期	6个月	6个月	6个月
硬度	铅笔硬度	1H	1H	1H
					耐磨性	重物500g，400次循环	无异状	无异状	无异状
耐湿热	40℃Χ98%RHΧ240h	无异状	无异状	无异状
					耐冷热循环	-30℃Χ2h，60℃Χ2h为一个循环周期，共40次循环	无异状	无异状	无异状
耐洗刷性	50%浓度洗发水，400次洗刷	无异状	无异状	无异状
					耐醇性	99.7%乙醇，400次摩擦	无异状	无异状	无异状
耐手汗	手汗腐蚀测试	无异状	无异状	无异状
					抗冲击	漆膜测试	50cm正常	50cm正常	50cm正常
柔韧性	漆膜测试	2mm正常	2mm正常	2mm正常
					断裂拉伸率	漆膜测试	200%	200%	200%

本产品可以通过ROHS检测

由上述结果可知，本发明提供的抗刮伤涂料组合物固化后形成的漆膜具有较高的附着力、硬度、抗冲击强度和柔韧性和较强的弹性性能。同时，其还具有较高的耐水、耐湿热和耐碱性能。

本发明的抗刮伤涂料组合物本身在没有破损的时候，就拥有出色的耐老化性能和抗刮伤性能，比其他不能自我修复的涂料在抗刮伤性方面更优，而且由于漆膜本身拥有优良的弹性性能，在受到外力撞击摩擦时候，将动能转化成热能，散发到空气中，提高漆膜使用期限，延长使用寿命；而且漆膜拥有优良的耐老化性能，长期暴露户外也不会老化降解，甚至在没有受力的情况下自己破裂，软化，同时拥有优良的耐酸碱性能，尤其耐酸雨的侵蚀。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而不是对本发明权利要求的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种抗刮伤涂料组合物，其特征在于包括以下重量份数的组分：

线性羟基饱和聚酯树脂15-30份、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂30-60份、脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊15-25份；

所述的脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊的壁壳为聚甲基丙烯酸甲酯，该脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊按照如下方法制备：

将脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶解于有机溶剂中，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液；向所述脂肪族聚异氰酸酯固化剂溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯溶液，得到脂肪族聚异氰酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的混合溶液，将所述混合溶液加到水中，搅拌乳化后蒸发，得到脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊；

所述的线性羟基饱和聚酯树脂为液态聚酯多元醇；所述的轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂为微支链结构聚酯多元醇；

在使用时，在搅拌或挤压等外力作用下微胶囊发生破裂，脂肪族聚异氰酸酯固化剂流出与主要成膜物质发生固化反应；在涂装后，漆膜结构中依然残留有脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊，当漆膜遇到外力作用比如颗粒碰撞，摩擦挤压等，微胶囊壁壳便发生破碎，脂肪族聚异氰酸酯固化剂发挥作用，使涂料迅速固化成膜，修复漆膜结构。

2.根据权利要求1所述的抗刮伤涂料组合物，其特征在于，还包括以下重量份数的助剂：流平剂0-1份、消光粉3-6份、增稠剂2-3份、催干剂1-2份、弹性粉0-4份。

3.根据权利要求2所述的抗刮伤涂料组合物，其特征在于，还包括以下重量份数的助剂：耐高温流平剂0-0.3份、消光粉3-6份、增稠剂2-3份、催干剂1-2份、弹性粉0-4份。

4.根据权利要求2所述的抗刮伤涂料组合物，其特征在于：所述流平剂为聚醚有机硅共聚物。

5.根据权利要求3所述的抗刮伤涂料组合物，其特征在于：所述耐高温流平剂为芳烷基改性聚二甲基硅氧烷。

6. 一种如权利要求2所述的抗刮伤涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将线性羟基饱和聚酯树脂、轻度支链化的羟基饱和聚酯树脂与流平剂混合均匀后，依次加入增稠剂、消光粉、弹性粉和催干剂进行高速分散20分钟，然后慢慢加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂微胶囊并进行低速分散5分钟，得到抗刮伤涂料组合物。