CN105001741B - 一种车辆内部件用涂料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆内部件用的涂料组合物，其特征在于：所述涂料组合物包括交联丙烯酸酯、聚氨酯、三聚氰胺、红磷、磷酸二氢铵、丙三醇、乙二醇、乙二醇二丁醚、Na2O·nSiO2、TiO2和水，并且以交联丙烯酸酯的固形份100重量份计，聚氨酯3‑5份、三聚氰胺10‑15份、红磷5‑10份、磷酸二氢铵5‑15份、丙三醇5‑12份、乙二醇3‑5份、乙二醇二丁醚5‑10份、Na2O·nSiO25‑10份、TiO210‑20份、水150‑180份。本发明的涂料组合物既能够获得足够的阻燃性能，又能获得足够的柔软性和均匀性能，以保证车辆内部件的安全性、舒适性和美观性等整体性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料的技术领域，尤其是一种车座、车垫和车厢顶棚等车辆内部件用的涂料组合物。
背景技术
近年来，随着我国汽车工业的不断发展和人们生活水平的日益提高，对于车座、车垫和车厢顶棚等汽车内部件的需求日益增多，而为了提高车辆的整体性能，对于车内的各个部件都提出了更高的要求，例如车辆的阻燃安全性、车辆的乘坐舒适性、车辆内饰的美观性和防水性等等，都是今后车辆内部用件改进的方向。
为了提高车座、车垫和车厢顶棚等汽车内部件的各种性能，最行之有效的方法是在基材部件的表面实施一层涂层，再在涂层中使用不同的涂层组合物来获得相应的性能，而出于汽车安全性最为重要的考虑，在汽车内饰的功能涂层中应用较为广泛的是阻燃涂层。目前大多数汽车内饰阻燃涂层中使用的涂层组合物主要使用了诸如十溴二苯醚等卤系阻燃剂与丙烯酸酯乳液等组成的合成树脂乳液。然而卤系阻燃剂发烟量大，释放出的卤化氢气体具有强腐蚀性，并会产生大量诸如多溴代苯并恶英和多溴代二苯并呋喃等有毒致癌物质，影响人体正常代谢，因此随着人们对于环境问题的日益关注，卤系阻燃剂的使用受到越来越多的限制。特别是在汽车内装部件方面，卤系阻燃剂更容易和内装材料广泛使用的聚酯纤维生成卤化有害气体，迫切的要求采用无卤阻燃材料来替代卤系阻燃剂的应用。
磷系阻燃剂(包括有机和无机系)被发现具有媲美卤系阻燃剂的优异阻燃性能，从而被大量的研究和应用，然而磷系阻燃剂存在严重的防水性问题，在车座或车垫的聚酯纤维面料中使用的磷系阻燃剂甚至仅仅是遭遇温水都会被显著的溶出。同时，磷系阻燃剂由于用量和性能等方面的原因，常常导致涂布涂层后的内装材料的面料柔软性不足，进而使得涂层容易与基材发生开裂甚至剥离等问题，既影响美观，也导致涂层功能的失效。
本发明的目的即在于提供一种具有优异的综合性能的车辆内部件用的涂料组合物，从而既能够获得足够的阻燃性能，又能获得足够的柔软性和均匀性能，以保证车辆内部件的安全性、舒适性和美观性等整体性能。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种具有优异的综合性能的车辆内部件用的涂料组合物，该涂料组合物通过独特的成分选取和优选的组分配比实现了涂有该涂层的车辆内部件具有优异的安全性、舒适性和美观性等整体性能。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种车辆内部件用的涂料组合物，其特征在于：所述涂料组合物包括交联丙烯酸酯、聚氨酯、三聚氰胺、红磷、磷酸二氢铵、丙三醇、乙二醇、乙二醇二丁醚、Na2O·nSiO2、TiO2和水，并且以交联丙烯酸酯的固形份100重量份计，聚氨酯3-5份、三聚氰胺10-15份、红磷5-10份、磷酸二氢铵5-15份、丙三醇5-12份、乙二醇3-5份、乙二醇二丁醚5-10份、Na2O·nSiO25-10份、TiO2 10-20份、水150-180份。
作为优选的，所述交联丙烯酸酯的凝胶率为50％-70％。
作为优选的，所述聚氨酯的份数为4份。
作为优选的，所述三聚氰胺的份数为12份。
作为优选的，所述红磷与磷酸二氢铵的重量比为1∶2，进一步优选的，二者的份数为7份和14份。
作为优选的，所述丙三醇的份数为10份。
作为优选的，所述乙二醇的份数为4份，所述乙二醇二丁醚的份数为8份。
作为优选的，所述Na2O·nSiO2与TiO2的重量比为1∶2，进一步优选的，二者的份数为7份和14份。
作为优选的，所述Na2O·nSiO2中n＝1.8-2.2。
作为优选的，所述TiO2为金红石型，纤维状，纤维径0.3-0.5μm，长度50-80μm。
所述涂料组合物的制备方法为，将交联丙烯酸酯、聚氨酯、三聚氰胺、红磷、磷酸二氢铵、丙三醇、乙二醇、乙二醇二丁醚、Na2O·nSiO2、TiO2原料按配比依次添加到35-40℃的去离子水中，充分搅拌2-3小时后，得到本发明的产品。
本发明方法的有益效果为：通过独特的成分选取和优选的组分配比实现了涂有该涂层的车辆内部件具有优异的安全性、舒适性和美观性等整体性能。
具体实施方式
实施例1
按交联丙烯酸酯的固形份100重量份计，聚氨酯3份、三聚氰胺10份、红磷5份、磷酸二氢铵5份、丙三醇5份、乙二醇3份、乙二醇二丁醚5份、Na2O·nSiO2 5份、TiO2 10份配比准备原料，将准备好的原料依次添加到38℃的150去离子水中，充分搅拌2小时后，得到本发明实施例1的产品。
其中交联丙烯酸酯的凝胶率为70％。
其中Na2O·nSiO2中n＝2.0；TiO2为金红石型，纤维状，纤维径0.4μm，长度70μm。
实施例2-9对各个组分的含量进行了调整，具体的含量比例列于表1。
将上述涂料组合物产品均匀涂布在PET纤维片材表面，在170℃的条件下干燥3分钟，使得涂层的涂布量为70g/m2，得到试验片材用以测试涂料组合物的性能。
表1中阻燃性的测试条件为将试验片材裁切为30mm×30mm×1mm，采用UL94标准评价涂料的阻燃性能，具体为○：V-0及以上为相当耐燃；△：V-1、V2较为耐燃；×：HB为不耐燃。
表1中防水性的测试条件为，将5mm的水滴滴涂于试验片材的表面，检查涂层表面的浸润和变粘情况，具体为○：不粘，且未见水渗入涂层表面；△：不粘，但有水渗入涂层表面的迹象；×：粘，且有水渗入涂层表面的明显迹象。
表1中柔软性的测试条件为将涂层试样让10位测试者用手触摸，通过测试者的触感来确认涂层的柔软舒适度，感觉柔软人数超过8人的定为柔软(○)，感觉柔软人数5-8人的定为较柔软(△)，5人以下的定为较硬(×)。
表1中均匀致密性的测试条件是将涂层表面划分为100个1mm×1mm的小方格，然后在其上紧紧粘附粘性胶带，随后将胶带剥离，计算涂层完好小方格的数量，当超过90个时，认为涂层均匀致密、粘附性优异(○)，当为50-90个时，认为涂层较为均匀致密、粘附性好(△)，当不足50个时，则认为涂层致密性粘附性差(×)。
以下对于本发明涂料体系的配方作进一步的说明：
本发明涂料中的交联丙烯酸酯是一种具有优异阻燃性能的耐热阻燃树脂，其在燃烧时具有缓慢的燃烧速度，作为本发明涂料的主要成分。特别是采用凝胶率50-70％这样的较高交联度的交联丙烯酸酯能够在控制成本的前提下最大限度的发挥阻燃效果。
本发明涂料中聚氨酯作为增粘剂对于涂料的涂覆性能非常重要，其含量过低会使得涂层组分过多渗入基材而影响涂层性能，然而其含量过高也不利于涂层的均匀涂覆，还会影响舒适性，因此控制其含量在3-5份。
本发明涂料中三聚氰胺具有很好的阻隔作用，能够很好地防止红磷阻燃剂等无机材料的吸湿，从而保证涂料的防水性，然而其含量也不能太高，否则将会影响涂料的阻燃、柔软性的整体效果，因此控制其含量在10-15份。
本发明涂料中的红磷和磷酸二氢铵，红磷具有非常优异的阻燃效果，为了发挥其优异的效果，其含量最好在5份以上，然而其含量过高则会导致涂料的涂覆性和防水性变差，因此最好控制其含量在10份以下；磷酸二氢铵能够与红磷协同发挥阻燃效果，可以添加5份以上，然而过高的添加影响红磷的效果和整体的组分配比，因此最好控制在15份以下；申请人尤其发现二者的比例为1∶2时能够发挥最好的阻燃效果。
本发明涂料中的丙三醇能够很好地辅助交联丙烯酸酯的阻燃性能，为了使其与交联丙烯酸酯增效阻燃，其添加量至少应为5份，然而过多的添加并不能提高体系的阻燃性能，反而会导致涂料的涂覆性变差，因此控制其含量在12份以下。
本发明涂料中的乙二醇能够发挥分散均匀的作用，对于本发明涂料中添加了较多的红磷、Na2O·nSiO2 5份、TiO2的配方，其作用十分重要，为了发挥其作用，其添加量至少应为3份，然而过多的添加并不会显著提高涂料的稳定均匀性，反而为烘干等造成麻烦，因此控制其含量在5份以下。
本发明涂料中的乙二醇二丁醚具有很好的提高各成分相容性的作用，特别是其与乙二醇的共同使用，显著提高了涂料体系的均匀稳定性，为了发挥其作用，其至少应添加5份，然而其过多的添加并不会显著提高涂料的稳定均匀性，反而为烘干等造成麻烦，因此控制其含量在10份以下。
本发明涂料中的Na2O·nSiO2 5份具有非常好的耐热阻燃性能，其能够显著提高涂料体系的燃烧阈值，为了发挥其作用，其添加量至少应为5份，然而过多添加对于耐热阻燃性能影响不明显，反而会增加体系涂覆的负担，因此控制其含量在10份以下。同时，Na2O·nSiO2中的n的取值最好在1.8-2.2之间，n值过小难以发挥耐热阻燃性能，燃热n值过大，将使得Na2O·nSiO2的溶解性变差，从而影响涂层的涂覆性能。本发明涂料中的TiO2本身即是一种无机阻燃填料，同时其在本发明的涂料体系中能够很好地与Na2O·nSiO2协同发挥载体支撑的作用，一旦涂层部件发生了燃烧，其能够维持涂层的强度和致密性，从而更好的发挥阻燃性能；并且TiO2优选为金红石型，纤维状，纤维径0.3-0.5μm，长度50-80μm，这能够使得涂层获得更好的强韧性，从而保证车内部件的缝纫线疲劳强度等性能。申请人尤其发现Na2O·nSiO2与TiO2的比例为1∶2时能够发挥最好的阻燃效果。
表1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 交联丙烯酸酯 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 聚氨酯 | 3 | 4 | 4 | 5 | 5 | 1 | 4 | 5 | 3 |
| 三聚氰胺 | 10 | 11 | 12 | 14 | 15 | 5 | 12 | 13 | 12 |
| 红磷 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 6 | 2 | 7 | 6 |
| 磷酸二氢铵 | 5 | 9 | 14 | 7 | 15 | 8 | 3 | 12 | 12 |
| 丙三醇 | 5 | 8 | 10 | 10 | 12 | 9 | 2 | 9 | 8 |
| 乙二醇 | 3 | 4 | 4 | 5 | 5 | 4 | 4 | 1 | 4 |
| 乙二醇二丁醚 | 5 | 7 | 8 | 9 | 10 | 7 | 7 | 1 | 7 |
| Na2O·nSiO2 | 5 | 6 | 7 | 9 | 10 | 8 | 7 | 8 | 3 |
| TiO2 | 10 | 12 | 14 | 16 | 20 | 18 | 10 | 13 | 5 |
| 水 | 150 | 160 | 160 | 170 | 180 | 160 | 170 | 180 | 160 |
| 阻燃性 | △ | △ | ○ | △ | ○ | △ | × | × | × |
| 防水性 | △ | △ | ○ | ○ | ○ | × | △ | △ | △ |
| 柔软性 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | ○ | △ | △ | ○ |
| 均匀致密性 | △ | ○ | ○ | △ | △ | × | △ | × | △ |
虽然本发明通过上述实施例来说明本发明涂料效果，但本发明并不局限于上述实施例。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (7)
1.一种车辆内部件用的涂料组合物，其特征在于：所述涂料组合物由交联丙烯酸酯、聚氨酯、三聚氰胺、红磷、磷酸二氢铵、丙三醇、乙二醇、乙二醇二丁醚、Na2O·nSiO2、TiO2和水组成，并且以交联丙烯酸酯的固形份100重量份计，聚氨酯3-4份、三聚氰胺10-15份、红磷5-10份、磷酸二氢铵5-15份、丙三醇5-12份、乙二醇3-5份、乙二醇二丁醚5-10份、Na2O·nSiO25-10份、TiO2 10-20份、水150-180份；
所述交联丙烯酸酯的凝胶率为50％-70％；
所述红磷与磷酸二氢铵的重量比为1∶2；
所述Na2O·nSiO2与TiO2的重量比为1∶2；
所述Na2O·nSiO2中n＝1.8-2.2；
所述TiO2为金红石型，纤维状，纤维径0.3-0.5μm，长度50-80μm。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述聚氨酯的份数为4份。
3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述三聚氰胺的份数为12份。
4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述红磷与磷酸二氢铵的份数为7份和14份。
5.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述丙三醇的份数为10份。
6.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述乙二醇的份数为4份，所述乙二醇二丁醚的份数为8份。
7.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述Na2O·nSiO2与TiO2的份数为7份和14份。
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