CN105733431A

CN105733431A - 高弹性底漆组合物

Info

Publication number: CN105733431A
Application number: CN201510690808.1A
Authority: CN
Inventors: 杨智元
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: US10030152B2; US20160185974A1; KR20160081370A; DE102015218866A1; CN105733431B

Abstract

本发明涉及一种高弹性底漆组合物。该高弹性底漆组合物基于底漆组合物的总重量包含：含量为约10～20wt％的硬质聚氨酯改性聚酯、含量为约5～20wt％的软质聚氨酯改性聚酯、含量为约1～10wt％的聚己内酯、含量为约20～50wt％的聚合树脂、含量为约0.1～20wt％的体质颜料、以及含量为约15～50wt％的溶剂。

Description

高弹性底漆组合物

技术领域

本公开涉及高弹性底漆组合物。高弹性底漆组合物可以包括含有柔性链段的软质聚氨酯改性聚酯以及聚己内酯，从而使用底漆的涂覆膜的冲击吸收性可以得以改善，涂覆膜的分离和基底暴露可以减少，从而提供高弹性、高韧度和柔韧性，并同时将崩裂之后的红锈现象降至最低。

背景技术

通常而言，车辆的外部涂覆膜基本具有电沉积层、底漆层、基底层和透明层的结构。具体而言，底漆层为提供耐崩裂性的涂覆膜，然而，用在车身中的常规底漆涂覆膜层具有内部质量问题，例如由于涂覆膜分离引起的红锈现象以及崩裂后基底(例如，铁片)的过度暴露，因而，客户满意度下降。在本文中，耐崩裂性可以是指在行驶过程中由飞来的小石头块、防冻盐、砂子等造成的损伤程度。

在相关技术中，日本专利公开第3,097,989号公开了一种包含多元醇类反应产物的聚氨酯涂覆组合物，其包含具有两个或更多个异氰酸根官能团的低粘度脂肪族或芳香族聚异氰酸酯。然而，聚氨酯组合物涂覆组合物无法通过使用硬质聚氨酯改性多元醇和软质聚氨酯改性多元醇的混合物来对涂覆膜提供高弹性和高韧度。

此外，美国专利第5,151,315号公开了一种由含有聚己内酯的中间层与含有两种聚氨酯的外层组成的多层复合材料。然而，多层复合材料可以不包含芳香族二异氰酸酯、以及包含硬链段和柔性链段的氨酯聚合物。

因而，存在对一种涂料的需要，其即使在涂覆膜被飞来的石头损伤的情况下也能够防止电沉积层之上的涂覆膜的彻底分离，能够吸收在底漆层上的大部分冲击，并且同时将涂覆膜的分离和崩裂后的红锈现象降至最低。

以上在背景部分公开的信息仅用于增强对本公开背景的理解，因而可能包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在优选的方面，本发明提供底漆组合物来解决在现有技术中的上述问题。具体而言，当将含有柔性链段的软质聚氨酯改性聚酯以及聚己内酯添加至底漆组合物中时，底漆涂覆膜本身的冲击吸收性可以得到改善，且涂覆膜的分离和基底的暴露可以减少，从而将崩裂后红锈现象的发生降至最低。

在一个方面，本发明提供高弹性底漆组合物，从而使用底漆组合物的涂覆膜的内应力可以得到缓解，且柔韧性可以得到改善。此外，本发明提供具有改善的耐崩裂性的高弹性底漆组合物。

在示例性实施方式中，本发明提供高弹性底漆组合物，其基于底漆组合物的总重量可以包含：含量为约10～20wt％的硬质聚氨酯改性聚酯、含量为约5～20wt％的软质聚氨酯改性聚酯、含量为约1～10wt％的聚己酸内酯、含量为约20～50wt％的聚合树脂、含量为约0.1～20wt％的体质颜料、以及含量为约15～50wt％的溶剂。

软质聚氨酯改性聚酯可以包含通过添加芳香族二异氰酸酯而形成的柔性链段。具体而言，芳香族二异氰酸酯可以以基于软质聚氨酯改性聚酯的总重量约5～10wt％的含量添加。

聚合树脂可以是选自封闭异氰酸酯(B.I)、环氧树脂和三聚氰胺中的至少一种。

体质颜料可以合适地为例如BaSO₄。

溶剂可以是芳香烃、酯或其混合物。

底漆组合物还可以包含：含量为约0.1～10wt％的有机颜料、含量为约0.01～1wt％的二氧化钛、含量为约0.1～1wt％的表面改性剂、含量为约0.1～1wt％的分散剂、含量为约0.1～1wt％的存储稳定剂、以及含量为约0.1～5wt％的增稠剂，所有这些wt％均基于底漆组合物的总重量。

此外提供包含上述高弹性底漆组合物的车辆。例如，底漆组合物可以涂覆在车身的外部作为底漆层，并且可以涂敷在外部涂覆膜的电沉积层上。此外，外部涂覆膜的基底层可以涂覆在含有本发明底漆组合物的底漆层上。本发明的其他方面和优选实施方式将在下文中讨论。

附图说明

现在将参考在附图中示出的其某些示例性实施方式对本发明的以上和其他特征进行详细说明，这些实施方式仅以示例说明的方式在下文给出，因此不是对本发明的限制，其中：

图1示出根据本发明示例性实施方式的示例性软质聚氨酯改性聚酯的化学结构；

图2示出常规底漆涂料(a)以及通过根据本发明示例性实施方式改善耐崩裂性的示例性底漆涂料(b)；以及

图3A～3B示出在比较例中制备的示例性底漆涂料以及在根据本发明示例性实施方式的实施例中制备的示例性底漆涂料。

应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。

在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。

本文使用的术语仅为说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。

除非特别指出或从上下文清晰得到，本文使用的术语“约”应理解为在本领域的正常公差范围内，例如在均值的2个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清晰得出，本文中提供的所有数值都被术语“约”修饰。

下文中将对本发明的多种示例性实施方式做出具体参考，实施方式的实施例在附图中示出并在以下说明。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明意在不仅涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其他实施方式。

本发明的高弹性底漆新组合物可以包含：含量为约10～20wt％的硬质聚氨酯改性聚酯、含量为约5～20wt％的软质聚氨酯改性聚酯、含量为约1～10wt％的聚己酸内酯、含量为约20～50wt％的聚合树脂、含量为约0.1～20wt％的体质颜料、以及含量为约15～50wt％的溶剂，所有这些wt％均基于底漆组合物的总重量。

高弹性底漆组合物可以如上所述通过添加软质聚氨酯改性聚酯以及聚己内酯来改善使用底漆组合物的涂覆膜本身的冲击吸收性，从而减少涂覆膜的分离以及基底(例如，铁片)的暴露。因此，在崩裂后发生的红锈现象可以最小化。此外，当车辆在结构方面具有较差的耐崩裂性时，由于涂覆膜改善的冲击吸收性，在设计车身中可以减少对前夹角的限制。具体而言，硬质聚氨酯改性聚酯可以包含硬链段，且当硬质聚氨酯改性聚酯与软质聚氨酯改性聚酯混合然后应用在底漆组合物中或作为涂料组分时，涂覆膜的弹性和韧度可以得到相当的改善。当硬质聚氨酯改性聚酯的含量少于约10wt％时，涂料的其他重要物理特性会变差，且当其大于约20wt％时，耐崩裂性会变差。

软质聚氨酯改性聚酯可以包含柔性链段，柔性链段可以通过添加芳香族二异氰酸酯而形成。具体而言，芳香族二异氰酸酯可以以基于软质聚氨酯改性聚酯的总重量为约5～10wt％的量进行添加。此外，由于其网状结构，柔性链段可以改善树脂之间的结合强度。

本文所用的术语“硬质聚氨酯”或“软质聚氨酯”可以由聚合物形态例如聚氨酯纤维的形成、弹性体的物理或化学特性、粘合剂或某些结构特征确定。在某些实施方式中，硬质聚氨酯或软质聚氨酯可以基于其相对弹性特性而确定。例如，硬质聚氨酯可以是硬且不活动的，而软质聚氨酯相对于硬质聚氨酯可以更加柔韧且活动的，这些差异取决于聚合物结构中弹性扩链剂的量。此外，在某些实施方式中，本文中所用的“硬链段”和“柔性链段”是指柔韧和活动的聚合特性。例如，硬链段可以通过刚性(短)链二元醇(例如，约1～8个碳的链长)而形成，以具有高极性或大大增加的高极性聚氨酯基团密度。同时，柔性链段可以用柔韧的长链二元醇(例如，大于约8个碳的链长)形成，从而柔性链段可以具有低极性或大大降低的聚氨酯基团密度。

图1是根据本发明示例性实施方式的软质聚氨酯改性聚酯的示例性化学结构。如图1所示，以点环示出的部分显示柔性链段。柔性链段可以对涂料提供高韧度，并通过分散或吸收施加至涂覆膜的冲击能而防止涂覆膜被冲击力破坏。当该软质聚氨酯改性聚酯的含量低于约5wt％时，涂料的其他重要物理特性会变差，且当其高于约20wt％时，涂覆膜会被推挤。

聚己内酯是由以下化学式表示的化合物。聚己内酯具有相当流动性的结构，从而缓解涂覆膜的内应力和柔韧性。当聚己内酯的含量低于约1wt％时，涂覆膜的柔韧性会变差，且当其高于约10wt％时，涂覆膜会受到推挤。

在化学式I中，R可以是H、或烷基，该烷基合适地具有例如1～12个碳原子；且各个l、m和n相同或不同，且为正整数。

图2示出常规底漆涂料(a)以及根据本发明示例性实施方式的包含具有改善的崩裂特性的示例性底漆组合物的示例性涂料(b)。

聚合树脂可以是选自封闭异氰酸酯(B.I)、环氧树脂和三聚氰胺中的至少一种。具体而言，聚合树脂可以包含含量为约1～10wt％的B.I、含量为约5～20wt％的环氧树脂、以及含量为约10～20wt％的三聚氰胺，所有这些wt％均基于底漆组合物的总重量。当B.I的含量低于约1wt％时，涂覆膜的柔韧性会变差，且当其高于约10wt％时，涂覆膜可能无法硬化。当环氧树脂的含量低于约5wt％时，涂料的粘合性会变差，且当其高于约20wt％时，涂覆膜的韧度会变差。此外，当三聚氰胺树脂的含量低于约10wt％时，涂覆膜可能无法硬化，且当其高于约20wt％时，涂覆膜外部的质量会变差。

体质颜料可以是，但不限于BaSO₄。当BaSO₄的含量基于底漆组合物的总重量为低于0.1wt％时，其可能难以表现涂覆膜的颜色，且当其高于约20wt％时，涂覆膜的主要物理特性会变差。

溶剂可以是芳香烃、酯或其混合物。具体而言，溶剂可以是含量为约10～30wt％的芳香烃类溶剂、含量为约5～20wt％的酯类溶剂、或其混合物。当芳香烃类溶剂的含量低于约10wt％时，涂料的分散性会变差，当其高于约30wt％时，涂覆膜外部的质量会变差。此外，当酯类溶剂的含量低于约5wt％时，涂料的分散性会变差，且当其高于约20wt％时，涂料的流动性会变差。

具体而言，有机颜料可以是黄色、红色或黑色颜料。当有机颜料的含量低于约0.1wt％时，可能难以表现涂覆膜的颜色，且当其高于约10wt％时，颜色可能比所需颜色要深。相似地，当二氧化钛的含量在范围外时，可能难以表现涂覆膜的颜色。

当表面改性剂的含量低于约0.1wt％时，涂覆膜可能是粗糙的，且当其高于约1wt％时，涂覆膜外部的质量会变差。此外，当分散剂的含量低于约0.1wt％时，在涂料中的成分会粘合，且当其高于约1wt％时，涂覆膜外部的质量会变差。

此外，当存储稳定剂的含量低于约0.1wt％时，涂料的存储稳定性会变差，且当其高于约1wt％时，涂覆膜外部的质量会变差。当增稠剂的含量低于约0.1wt％时，涂覆膜形成会不完整，且当其高于约5wt％时，涂料的存储稳定性会变差。

根据本发明多种示例性实施方式的底漆组合物可以通过混合含硬链段的硬质聚氨酯改性聚酯(提供弹性)和柔性软质聚氨酯改性聚酯(提供高韧度)并在之后将其作为涂料材料进行涂覆而对涂覆膜提供高弹性和高韧度。此外，通过向涂料添加聚己内酯，内应力可以得到缓解，且柔韧性可以得以改善。此外，通过使用本发明的高弹性底漆涂料来改善底漆涂覆膜本身的冲击吸收性，可以减少涂覆膜的分离以及基底(例如，铁片)的暴露，从而可以使在崩裂后发生的红锈现象最小化。此外，当车辆在结构方面具有较差的耐崩裂性时，在设计车身中可以通过改善底漆涂覆膜的冲击吸收性而减少对前夹角的限制。

实施例

以下实施例示例说明本发明，且并不意在限制本发明。

实施例1

如以下表1所示，将含量为13.8wt％的硬质聚氨酯改性聚酯、含量为12wt％的软质聚氨酯改性聚酯、含量为3.02wt％的B.I、含量为6.46wt％的环氧树脂、含量为2.63wt％的聚己内酯、含量为17.71wt％的三聚氰胺、含量为0.03wt％的二氧化钛、含量为8.99wt％的体质颜料、含量为2.26wt％的有机颜料、含量为0.39wt％的表面改性剂、含量为0.30wt％的分散剂、含量为0.22wt％的存储稳定剂、含量为1.66wt％的增稠剂、含量为20.08wt％的芳香烃类溶剂以及含量为10.45wt％的醇类溶剂(所有wt％均基于底漆涂料组合物的总重量)混合以制备底漆涂料组合物。之后，将底漆涂料组合物涂覆在要涂覆的材料上，之后在80℃的温度下硬化30分钟来制备底漆涂料。

实施例2以及比较例1和2

重复实施例1的过程，除使用如以下表1所示的成分和组成比之外，以制备底漆涂料。

表1

测试例

为确定在实施例1和2以及比较例1和2中制备的底漆涂料的物理特性，如下进行测试。测试在样本状态下评测，且结果示于以下表2中。

1)耐冲击性评测

使用杜邦冲击测试机来测量掉落距离。

2)粘度评测

使用切割器将穿孔线拉伸至涂覆膜的基底侧，做出100个2mmx2mm的正方形，并将粘合性透明胶带粘附至其表面并在90°快速分离，之后检查在方盒中剩余的涂覆膜的数量。

3)耐水性和耐潮湿性的评测

使用温控恒温水箱使样本暴露规定时间，进行粘合度测试，之后检查分离的涂覆膜的数量。

4)耐盐雾性评测

使用耐盐雾测试机使样本暴露规定时间，并检查涂覆膜在交叉切割部分的分离和膨胀等。

5)耐崩裂性评测

使用耐崩裂性测试机喷射石头碎片，并在之后确定涂覆膜的分离程度。

表2

根据表2的结果，可以确定，在实施例1和2中制备的底漆涂料满足涂覆材料标准，在物理特性例如耐冲击性、粘合性、耐潮湿性/耐水性、耐刮擦性、耐盐雾性和耐化学品性方面与常规产品的比较例底漆涂料处于相当水平。具体而言，发现对于耐崩裂性，实施例1和2均达到2级目标。

图3A示出在以上比较例中制备的示例性底漆涂料，且图3B示出在根据本发明示例性实施方式的实施例中制备的示例性底漆涂料。如图3A～3B所示，证实在实施例的底漆涂料的情况下，由于改善的耐崩裂性，与比较例的底漆涂料相比，红锈现象得到大大缓解。

因此，可以确定，通过向底漆组合物添加含有柔性链段的软质聚氨酯改性聚酯以及聚己内酯，在实施例中制备的具有高弹性的底漆涂料可以通过满足对于涂层的现有物理特性例如耐冲击性、粘合性、耐刮擦性并还对涂覆膜提供高弹性、高韧性和柔韧性而改善耐崩裂性。

根据本发明的高弹性底漆组合物具有如下优势：

1)高弹性底漆组合物可以通过混合含有硬链段来提供弹性的硬质聚氨酯改性聚酯以及提供高韧度的软质聚氨酯改性聚酯然后将其作为涂料而涂敷，从而向涂覆膜提供高弹性和高韧度。此外，底漆组合物可以通过向涂料添加聚己内酯来缓解内应力并改善柔韧性。

2)高弹性底漆组合物可以通过使用底漆涂料组合物来改善底漆涂覆膜本身的冲击吸收性，从而降低涂覆膜的分离以及基底例如铁片的暴露，从而可以将在崩裂之后发生的红锈现象降至最低。

3)虽然车辆在结构方面具有较差的耐崩裂性，但是高弹性底漆组合物可以通过开发改善耐崩裂性的涂料来缓解车身设计中对前夹角的限制。

本发明已经参照其多种示例性实施方式进行了具体描述。然而，本领域技术人员将意识到，可以在这些实施方式中做出改变，而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围在所附权利要求及其等同方式中限定。

Claims

1.一种底漆组合物，其包含

含量为10～20wt％的硬质聚氨酯改性聚酯；

含量为5～20wt％的软质聚氨酯改性聚酯；

含量为1～10wt％的聚己内酯；

含量为20～50wt％的聚合树脂；

含量为0.1～20wt％的体质颜料；以及

含量为15～50wt％的溶剂，

其中所有wt％均基于所述底漆组合物的总重量。

2.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中，

所述软质聚氨酯改性聚酯通过添加芳香族二异氰酸酯而包含柔性链段。

3.根据权利要求2所述的底漆组合物，其中，

以基于所述软质聚氨酯改性聚酯的总重量为5～10wt％的含量添加所述芳香族二异氰酸酯。

4.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中，

所述聚合树脂为选自封闭异氰酸酯(B.I)、环氧树脂和三聚氰胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中，

所述体质颜料为BaSO₄。

6.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中，

所述溶剂为芳香烃、酯或其混合物。

7.根据权利要求1所述的底漆组合物，还包含：

含量为0.1～10wt％的有机颜料；

含量为0.01～1wt％的二氧化钛；

含量为0.1～1wt％的表面改性剂；

含量为0.1～1wt％的分散剂；

含量为0.1～1wt％的存储稳定剂；以及

含量为0.1～5wt％的增稠剂，

其中所有wt％均基于所述底漆组合物的总重量。

8.一种车辆，其包含权利要求1所述的底漆组合物。