CN107304327B - 双组分聚氨酯面漆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双组分聚氨酯面漆，其包含：a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含i)含活泼氢聚合物，其具有70mg KOH/g聚合物或更高的羟值；ii)聚酯树脂，其具有小于50mg KOH/g树脂的羟值和在25℃下小于6000mPa.s粘度；iii)流平剂包，所述流平剂包含具有30wt％或更高的有效硅含量的聚硅氧烷；和重均分子量介于6,000至20,000g/mol之间的丙烯酸类聚合物，其中所述聚硅氧烷与所述丙烯酸类聚合物的重量比在1∶5至1∶15的范围内；以及b)多异氰酸酯固化剂，其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯固化剂的重量比在100∶10至100∶25的范围内。

Description

双组分聚氨酯面漆
技术领域
本发明涉及一种双组分聚氨酯面漆，更具体涉及一种具有高光泽度和高鲜映度(DOI)的双组分聚氨酯面漆。
背景技术
聚氨酯面漆在涂料工业中具有广泛的应用。已知，聚氨酯漆在固化后可以得到对底漆(诸如环氧底漆)具有良好粘附性并且具有良好的耐候性、耐腐蚀性和高光泽的涂层。因而，聚氨酯面漆基本上覆盖了工业漆的所有应用领域，年需求甚至高达100万吨。
从实际应用考虑，聚氨酯面漆的光泽度是决定其应用范围的因素之一。目前，现有的聚氨酯面漆在成膜之后通常获得在20°下至多70％的光泽度。显然，这种面漆不能满足高端应用诸如车辆用漆的要求。对于适用于金属基材的面漆而言，理想的是其具有在20°下80％的光泽度。已知，面漆的流平性能对于涂层的装饰效果特别是光泽度起重要作用。流平性好的面漆可以产生具有高光泽、高鲜映度(DOI)和丰满度的涂层。反之，流平性不良的面漆在成膜后会出现波纹明显的橘皮结构，影响涂层的质量。
因此，为了获得具有高光泽和高DOI的涂层，现有技术需要具有优异流平性的聚氨酯面漆。
发明内容
本发明提供了一种双组分聚氨酯面漆，其包含：a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含i)含活泼氢聚合物，其具有100mg KOH/g聚合物或更高的羟值；ii)聚酯树脂，其具有小于50mg KOH/g树脂的羟值和在25℃下低于6000mPa.s粘度；iii)流平剂包，所述流平剂包含具有30wt％或更高的有效硅含量的聚硅氧烷；和重均分子量介于6,000至20,000g/mol之间的丙烯酸类聚合物，其中所述聚硅氧烷与所述丙烯酸类聚合物的重量比在1∶5至1∶15的范围内；以及b)多异氰酸酯固化剂，其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯固化剂的重量比在100∶10至100∶25的范围内。优选地，所述含活泼氢聚合物与所述聚酯树脂的溶度参数之差小于0.5(J/cm3)1/2。
在本发明的优选双组分聚氨酯面漆中，所述成膜树脂组合物还包含，相对于醋酸丁酯，各自挥发速率介于0.4-1.0之间的溶剂的混合物。
根据本发明，在成膜树脂组合物中，引入包含低羟值、低粘度的聚酯树脂和高羟值的含活泼氢聚合物的复合树脂体系，以及包含具有特定重量比值的聚硅氧烷和丙烯酸类的流平剂包，可以获得具有理想流平性的聚氨酯面漆，从而形成的涂层具有优异光泽度和鲜映度。
已知，光泽度和鲜映度是反映涂层表面平整度的参数，其主要受涂层的流平性能的影响。向涂料组合物中添加流平剂是常见的改善涂层流平性能的方法。
本发明人惊讶地发现，向成膜树脂体系中，引入具有低羟值、低粘度聚酯可以明显改善面漆的流平性，而不会影响面漆对底层的粘附性。本发明的发明人还惊讶地发现，向成膜树脂体系中，引入特定重量比值的聚硅氧烷和丙烯酸类聚合物可以导致面漆具有甚至更优的流平性。由此形成的涂层具有在20°下至少85％，甚至88％或更高的光泽度，以及至少0.85，甚至高达0.89的鲜映度，其远远优于常规工业漆，甚至接近汽车用面漆。
本发明的发明人进一步发现，向成膜树脂组合物中，引入具有梯度挥发速率的溶剂混合物对于提高涂层的流平性是有利的。
本发明的一个或多个实施方案的细节在以下的说明书中阐明。根据说明书和权利要求，本发明其它特征、目的和优点将变得清楚。
定义
在本文中使用时，“一种(a，an)”、“这种(the)”、“至少一种”和“一种或多种”可互换使用。因此，例如包含“一种”添加剂的组分可以被解释为表示该组分包含“一种或多种”添加剂。
在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，预计该组合物中并不排除本发明未涉及的可选组分，并且预计该组合物可由所涉及的组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，预计该方法中并不排除本发明未涉及的可选工艺步骤，并且预计该方法可由所涉及的工艺步骤构成或组成。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文中，术语“鲜映度(DOI)”是用于表征涂层表面平整度的参数。在工业漆领域，涂层通常具有至多0.80的鲜映度。
在本文中，术语“溶度参数”是用于表征聚合物之间相容性的参数。聚合物之间的溶度参数越接近，各聚合物之间的相容性越好。“溶度参数”可以通过使用诸如粘度测量的技术实验性测定或使用Small方程计算。除非另有声明，本文中给出的溶度参数是基于使用Small方程估算得到的。
在本发明的实施方式中，聚合物的溶度参数可以通过如下Small方程估算：
δ＝ρ∑Fi/M
其中，
δ是聚合物的溶度参数，以(J/cm3)1/2计，
ρ是所述聚合物的密度，以g/cm3计，
Fi是所述聚合物的重复结构单元中存在的各个基团或原子的摩尔引力常数，以(J.cm3)1/2/mol计且
M是所述聚合物的重复结构单元的分子量，以g/mol计。
在本文中，针对作为流平剂的“聚硅氧烷”使用时，“有效硅含量”是指，聚硅氧烷中所包含的聚二甲基硅氧烷片段的含量。
在本文中，术语“羟值”是指与每克试样中羟基含量相当的氢氧化钾的毫克数。在本发明的实施方式中，根据GB12009.3-2009通过滴定法测定树脂的羟值。
在“成膜树脂组合物”这样的上下文中使用时，术语“基本上不含”苯乙烯是指，本发明的成膜树脂组合物包含小于1000份每百万(ppm)的苯乙烯。术语“本质上不含”苯乙烯是指，本发明的成膜树脂组合物包含小于100ppm苯乙烯。术语“本质上完全不含”苯乙烯是指，本发明的成膜树脂组合物包含小于5ppm苯乙烯。术语“完全不含”苯乙烯是指，本发明的成膜树脂包含小于20份每十亿(ppb)苯乙烯。
当出现在本说明书和权利要求中时，术语“包含”和“包括”及其变体不具有限制性含义。
术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本发明实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方案的叙述不意味着其他实施方案是不可用的，并且不旨在将其他实施方案排除在本发明范围外。
具体实施方式
本发明提供了一种双组分聚酰胺面漆，其包含：a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含i)含活泼氢聚合物，其具有70mg KOH/g聚合物或更高的羟值；ii)聚酯树脂，其具有小于50mg KOH/g树脂的羟值和在25℃下低于6,000mPa.s粘度；iii)流平剂包，所述流平剂包含具有30wt％或更高的有效硅含量的聚硅氧烷；和重均分子量介于6000至20000g/mol之间的丙烯酸类聚合物，其中所述聚硅氧烷与所述丙烯酸类聚合物的重量比在1∶5至1∶15的范围内；以及b)多异氰酸酯固化剂，其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯固化剂的重量比在100∶10至100∶25的范围内。
成膜树脂组合物
术语“成膜树脂组合物”在本文中是指构成由本发明的双组分聚氨酯面漆形成的涂层的主体的树脂组合物，其可以包含含活泼氢聚合物、聚酯树脂、流平剂包、溶剂以及任选的附加添加剂。优选地，所述成膜树脂组合物包含，基于所述成膜树脂组合物的总重，10-85重量％的含活泼氢聚合物；5-85重量％的所述聚酯树脂；和0.1-5重量％的所述流平剂包。
根据本发明，“含活泼氢聚合物”是指本身含有能够提供活泼氢的官能团的任意聚合物。已知的是，活泼氢与异氰酸酯基团具有反应性，其可以由诸如-COOH、-OH、-SH、仲氨基和伯氨基的官能团来提供。在本发明的一个实施方式中，活泼氢由羟基提供。
优选地，含活泼氢聚合物具有80mgKOH/g聚合物或更高的羟值，优选90mgKOH/g聚合物或更高的羟值，更优选100mgKOH/g聚合物或更高的羟值。从实际应用考虑，含活泼氢聚合物的羟基含量不应过高，例如不超过150mgKOH/g聚合物，优选不超过120mgKOH/g聚合物。业已观察到，具有过高羟值的含活泼氢聚合物的引入可以对涂层的机械性能带来不利影响。
根据本发明，含活泼氢聚合物被用于为成膜树脂组合物以及双组分聚氨酯面漆提供树脂组分。一方面，这种树脂组分作为粘合剂，用于提供涂层与基材或底层的粘附性，并且使成膜树脂组合物中的各组分(诸如颜料)保持在一起并赋予涂层一定的内聚强度。另一方面，这种树脂组分与多异氰酸酯固化剂具有良好的反应性，从而实现聚合链的交联，由此形成具有适宜机械强度的涂层。
优选地，所述含活泼氢聚合物在约25℃下具有至少4,000mPa.s的粘度、优选至少6,000mPa.s的粘度、更优选至少6,500mPa.s的粘度、甚至更优选至少8,000mPa.s的粘度。对含活泼氢聚合物的粘度的上限没有限定。但是从实际应用考虑，含活泼氢聚合物的粘度优选不超过20,000mPa.s@25℃，更优选不超过10,000mPa.s@25℃。所述粘度采用Brookfield粘度计，使用3号锭子并且在10rpm的转速下测定。业已观察到，以上粘度范围导致双组分聚氨酯面漆具有适当的施工性能。
优选地，所述含活泼氢聚合物具有15,000g/mol或更高的重均分子量，20,000g/mol或更高的重均分子量，30,000g/mol或更高的重均分子量，优选35,000g/mol或更高的重均分子量，更优选40,000g/mol或更高的重均分子量，甚至更优选50,000g/mol或更高的重均分子量。对含活泼氢聚合物的重均分子量的上限没有限定。但是从实际应用考虑，所述含活泼氢聚合物的重均分子量优选不超过100,000g/mol。所述重均分子量可以使用GPC来测定。业已观察到，使用具有较高重均分子量的含活泼氢聚合物导致双组分聚氨酯面漆具有更高的机械强度。
优选地，所述含活泼氢聚合物的固体含量在约60％至约90％的范围内，优选在约65％至约85％的范围内，其中固体含量被理解为所述含活泼氢聚合物中非挥发物的重量百分比。具体地，所述含活泼氢聚合物的固体含量为约67.5％、约70.0％、约72.5％、约75.0％、约77.5％、约80.0％、约82.5％。
在本发明的一个实施方式中，所述含活泼氢聚合物包括具有羟基的丙烯酸类聚合物。
以上所公开的含活泼氢聚合物可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的聚合方法诸如溶液聚合制备。或者，作为含活泼氢聚合物的实例，可以使用任合适当的可商购产品，苏州加点树脂的AP-541。
所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约10重量％至约85重量％、优选约20重量％至约75重量％的含活泼氢聚合物。具体地，所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约25重量％、约30重量％、约35重量％、约40重量％、约45重量％、约50重量％、约55重量％、约60重量％或约65重量％的含活泼氢聚合物。
根据本发明，聚酯树脂与上述活泼氢聚合物配合使用，从而构成成膜树脂组合物的树脂组分。在本文中，“聚酯树脂”被理解为，分子链骨架中含有至少一个-C(O)O-酯基的低聚物或聚合物，这种低聚物或聚合物例如可以通过如下制备：使多元酸或酸酐与多元醇或双酚在适当的酯化条件下进行缩合反应。
在本发明中，所述聚酯树脂具有小于50mg KOH/g树脂的羟值和在25℃下小于3500mPa.s的粘度。优选地，聚酯树脂具有更低的羟值，优选具有小于45mg KOH/g树脂、更优选小于40mg KOH/g树脂、还要更优选小于30mg KOH/g树脂、甚至更优选小于20mg KOH/g树脂的羟值。可以使用例如羟值为约10mg KOH/g树脂或更低的聚酯树脂。这种低羟值聚酯树脂的引入被认为不会对双组分聚氨酯面漆的固化性能产生实质性影响。而且优选地，聚酯树脂具有较低的粘度，优选具有在25℃下约小于5500mPa.s的粘度、更优选小于5000mPa.s的粘度、还要更优选小于4500mPa.s的粘度、甚至更优选小于4000mPa.s的粘度、更优选在2500至3000mPa.s的范围内的粘度。所述粘度采用Brookfield粘度计，使用3号锭子并且在20rpm的转速下测定。
本发明的发明人惊讶地发现，在成膜树脂组合物中，将上述聚酯树脂与含活泼氢聚合物进行组合形成成膜树脂组合物中的树脂组分明显增强了组合物对基材的润湿性，明显改善了面漆的流平性。与此同时，组合物对基材或底漆的粘附性不但未受到不利地影响，反而进一步改善了。
优选地，所述聚酯树脂具有在15000-20000g/mol范围内的重均分子量。所述重均分子量可以使用GPC来测定。业已观察到，采用具有上述重均分子量的聚酯树脂导致双组分聚氨酯面漆具有适当的机械强度。
在本发明的优选实施方式中，所述聚酯树脂的固体含量在约70％至约90％的范围内，优选在约75％至约90％的范围内，其中固体含量被理解为所述聚酯树脂中非挥发物的重量百分比。具体地，所述聚酯树脂的固体含量为约77.5％、约80.0％、约82.5％、约85.0％、约87.5％。
以上公开的聚酯树脂可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的聚合方法制备。或者作为上述聚酯树脂的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如美国Valspar公司的聚酯树脂AK1188P。
优选地，所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约10重量％至约85重量％、优选约10重量％至约55重量％的聚酯树脂。具体地，所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约12.5重量％、约15重量％、约20重量％的聚酯树脂。
在本发明的一个优选实施方式中，所述聚酯树脂与含羟基聚合物是相容的。优选地，所述含活泼氢聚合物的溶度参数与所述聚酯树脂的溶度参数之差小于0.5(J/cm3)1/2。更优选地，所述含活泼氢聚合物与所述聚酯树脂的溶度参数之差小于0.1(J/cm3)1/2。本发明的发明人惊讶地发现，在成膜树脂组合物中，引入与含活泼氢聚合物相容性良好的聚酯树脂可以进一步改善涂层对基材或底材的润湿性，从而提高面漆的流平性。
根据本发明，成膜树脂组合物还包含流平剂包。本文使用的术语“流平剂”是指起使成膜树脂组合物流平作用的试剂，其包括但不限于聚硅氧烷、丙烯酸类聚合物或其组合。在本发明的成膜树脂组合物中，流平剂包包括聚硅氧烷和丙烯酸类聚合物。
在本发明的上下文中，聚硅氧烷是这样的试剂，其能够降低包含该试剂的涂层的表面张力，使该涂层能够有效贴合基材或底层流动，从而消除基材或底层的表面缺陷。在本文中，“聚硅氧烷”是指分子骨架包含-Si-O-结构单元的聚合物。
在本发明的实施方式中，所述聚硅氧烷具有下式I的结构：
Figure BDA0000968840890000081
其中，R1在每次出现时独立地选自由C1-C6烷基组成的组，优选甲基；
R表示聚醚残基或聚酯残基，优选聚酯残基；
m与n之和为在30至250之间的整数；并且
m与n的比值在3∶7至9∶1的范围内。
在本发明的一个优选实施方式中，所述聚硅氧烷包括聚酯改性的聚硅氧烷。业已观察到，在本发明的成膜树脂组合物中使用这种聚硅氧烷作为流平剂特别有益。
优选地，聚硅氧烷具有40wt％或更高的有效硅含量，优选具有50wt％或更高的有效硅含量，更优选具有60wt％或更高的有效硅含量，还要更优选具有65wt％或更高的有效硅含量，甚至更优选具有70wt％或更高的有效硅含量，还要甚至更优选具有75wt％或更高的有机硅含量。根据本发明，作为流平剂，聚硅氧烷具有较高有效硅含量是特别有利的。但是，从实践出发考虑，有效硅含量不超过99wt％，优选不超过95wt％，更优选不超过90wt％。发明人发现，如果有效硅含量过低，那么该试剂降低涂层表面张力的能力不足，导致涂层不能有效地贴合基材或底层流动。
聚硅氧烷流平剂可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的方法制备，例如通过用聚酯改性聚硅氧烷。或者，可以使用任意适当的可商购产品，诸如美国道康宁公司的聚硅氧烷，如DC 56或DC57。
在本发明的上下文中，丙烯酸类聚合物是这样的试剂，其与成膜树脂组合物中的树脂组分具有有限的相容性，能够迁移至涂层表面形成一层新的树脂膜层。在本文中，“丙烯酸类聚合物”包括聚(甲基)丙烯酸酯均聚物或共聚物。
丙烯酸类聚合物的分子量是影响该聚合物与成膜树脂组合物中的其他组分例如树脂组分的相容性的因素。在本发明中，作为流平剂，丙烯酸类聚合物具有在6,000至20,000g/mol范围内的重均分子量，优选具有在8,000至12,000g/mol范围内的重均分子量。所述重均分子量通过GPC测定。分子量过高，相容性太差，导致该聚合物不能均匀地分布在涂层表面；分子量过低，涂膜耐久性变差。具有上述重均分子量的丙烯酸类聚合物具有良好的流平性。
丙烯酸类聚合物流平剂可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的方法制备，例如通过均聚丙烯酸类单体来制备。或者，可以使用任意适当的可商购产品，诸如汽巴公司的丙烯酸类聚合物，如EFKA 3777、EFKA3772、EFKA3600、EFKA3500。
根据本发明，聚硅氧烷流平剂和丙烯酸类聚合物流平剂的重量比在1∶5至1∶15的范围内，优选在1∶5至1∶10的范围内，更优选在1∶5至1∶8的范围内。
在本发明的成膜树脂组合物中，使用上述重量比的聚硅氧烷和丙烯酸类聚合物作为流平剂导致双组分聚氨酯面漆具有甚至更优的流平性。由其形成的涂层具有在20°下至少85％，甚至88％或更高的光泽度，和至少0.85，甚至高达0.89的鲜映度，其远远优于常规工业面漆，甚至接近汽车面漆。本发明的发明人惊讶地发现，上述流平剂的重量比是影响涂层流平性的重要因素。相对于聚硅氧烷流平剂，丙烯酸类聚合物流平剂的用量过高或高低均导致不良的涂层流平性。
可选地，成膜树脂组合物还包含，相对于醋酸丁酯，各自挥发速率介于0.4-1.0之间的溶剂的混合物。本文中所使用的溶剂是本领域已知的任何适用于涂料组合物的溶剂，其包括但不限于脂肪烃溶剂、芳香烃溶剂、萜烯类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、醇醚及酯醚类溶剂、取代烃类溶剂或其任意组合。优选地，所述溶剂包括酯类溶剂、芳香烃溶剂、酯醚类溶剂、取代烃类溶剂或其任意组合。
在本发明的一个实施方式中，所述溶剂混合物包含，相对于所述溶剂混合物的总量，
0-55重量％的醋酸丁酯；
0-30重量％的二甲苯；
0-20重量％的丙二醇甲醚醋酸酯和
0-15重量％的150号溶剂油。
在本发明中，成膜树脂组合物可以进一步包含常用在聚氨酯面漆中的附加添加剂，这些添加剂不会不利地影响涂层组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂层组合物或由其得到的固化组合物的特定功能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂例如是颜料、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、消泡剂、展色剂、蜡、抗氧化剂、附着力促进剂、UV稳定剂、或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响涂层组合物或由其得到的固化涂层。在本发明的优选实施方式中，适当的附加添加剂包括颜料、消泡剂、杀菌剂、防霉剂、或其任意组合。根据本发明，附加添加剂的总量相对于所述成膜树脂组合物的总重在约0.1重量％至约15重量％的范围内。
在本发明的一个优选实施方式中，所述成膜树脂组合物包含，基于所述成膜树脂组合物的总重，
10-85重量％的含活泼氢聚合物；
10-85重量％的聚酯树脂；
0.1-0.5重量％的聚硅氧烷；
0.1-4.9重量％的丙烯酸类聚合物；
0.1-20重量％的溶剂混合物；和
0-15重量％的附加添加剂。
本发明的成膜树脂组合物的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的任何适当的混合方法来实现。例如成膜树脂组合物可以通过如下制成：将含活泼氢聚合物、聚酯树脂、聚硅氧烷、丙烯酸类聚合物、溶剂混合物和附加添加剂(如果有的话)添加到容器中，然后将所得混合物搅拌均匀。
在本发明的实施方式中，所述成膜树脂组合物基本上不含苯乙烯，优选本质上不含苯乙烯，更优选本质上完全不含苯乙烯，甚至更优选完全不含苯乙烯。
固化剂
本文使用的术语“多异氰酸酯固化剂”指多异氰酸酯化合物、异氰酸酯低聚物或其组合。所述多异氰酸酯固化剂含有两个或更多个异氰酸酯官能团，其能够与活泼氢聚合物发生扩链和交联反应，从而在涂层中形成三维网络结构。
适当的多异氰酸酯固化剂包括脂族多异氰酸酯、芳族多异氰酸酯或其任意组合。本文使用的术语“脂族多异氰酸酯”指异氰酸酯基直接连接到脂族链或环上的多异氰酸酯化合物。本文使用的术语“芳族多异氰酸酯”指异氰酸酯基直接连接到芳族环上的多异氰酸酯化合物。
作为适当的多异氰酸酯化合物的实例，可以使用六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、环戊烷-1，3-二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯-2，4-二异氰酸酯、萘-1，4-二异氰酸酯、联苯-4，4’-二异氰酸酯、苯-1，2，4-三异氰酸酯、二甲苯-1，4-二异氰酸酯、二甲苯-1，3-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烷-1，2，3-三异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯。作为适当的异氰酸酯化合物的实例，可以使用商购自德国BAYER的N-3390。
作为适当的异氰酸酯低聚物的实例，可以使用以上列举的任意多异氰酸酯化合物的聚氨酯型预聚物、以上列举的任意多异氰酸酯化合物的聚酯型预聚物或以上列举的任意多异氰酸酯化合物的聚醚型预聚物及其任意组合。聚氨酯型预聚物、聚酯型预聚物或聚醚型预聚物可以通过本领域普通技术人员已知的任何适当方法制成。例如，聚氨酯型预聚物可以通过如下制成：使多元醇单体与多异氰酸酯化合物中的一种或多种在适当的条件下进行反应；聚酯型预聚物或聚醚型预聚物可以通过如下制成：使聚酯多元醇或聚醚多元醇与多异氰酸酯化合物中的一种或多种在适当的条件下进行反应。或者，作为聚氨酯型预聚物、聚酯型预聚物或聚醚型预聚物，可以使用任何适当的商品，例如购自购自德国BASF的N-75，购自日本ASAHIKASEI的TPA-90。
在本发明的优选实施方式中，多异氰酸酯固化剂可以是二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的聚酯型预聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯的聚醚型预聚物或其任意组合。在本发明的进一步优选实施方式中，使用多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的聚酯型预聚物或二苯基甲烷二异氰酸酯的聚醚型预聚物。
根据本发明，多异氰酸酯固化剂与成膜树脂组合物的重量比可以在10∶100至25∶100的范围内变化。一般而言，当多异氰酸酯固化剂与成膜树脂组合物的重量比小于10∶100时，所得涂层的固化性能不良；当多异氰酸酯固化剂与成膜树脂组合物的重量比大于25∶100时，那么所得双组分聚氨酯面漆的操作性能以及/或者所得涂层的机械性质可能会下降。根据实际需要，可以在成膜树脂组合物和/或多异氰酸酯固化剂的制备期间添加额外的不会对以上成膜树脂组合物和多异氰酸酯固化剂的反应性造成影响的惰性稀释剂，以例如降低各组分的粘度。因而，成膜树脂组合物与多异氰酸酯固化剂的重量比并不局限于上述范围，可以根据实际需要调整。根据本发明，双组分聚氨酯面漆可以通过如下制备：应用前，将成膜树脂组合物与多异氰酸酯固化剂以预定重量比在混合装置中进行简单混合。混合的聚氨酯面漆可使用本领域技术人员熟悉的各种方法来涂覆，包括喷涂(例如，空气辅助、无空气或静电喷涂)、刷涂、辊涂、溢涂和浸渍。在本发明的一个实施方式中，混合的聚氨酯面漆通过喷涂来进行涂覆。聚氨酯面漆可被涂成各种湿膜厚度。在本发明的实施方式中，湿膜厚度优选地提供约13至约260μm(约0.5至约10密耳)的干膜厚度，且更优选地是约25至约75μm(约1至约3密耳)。可以通过使涂覆的涂层风干或通过使用本领域技术人员熟悉的各种干燥装置(例如，烘箱)加速固化来使其固化。
下述实施例更具体地描述了本发明公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本发明公开内容的范围内进行各种修正和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购并且可直接使用而无需进一步处理。
实施例
测试部分
粘附性根据国家标准GB/T 9779-2005中的规定进行。
硬度采用铅笔硬度测试仪测定根据GB/T 6739标准测定。
光泽度根据国家标准GB/T 1743-1989中的规定进行。
鲜映度采用Dorigon鲜映度测定仪测定根据ASTM D5767标准测定。
材料
各实例中使用的原料列在如下表1中。
Figure BDA0000968840890000131
Figure BDA0000968840890000141
实施例1
成膜树脂组合物的制备
将450g的AP-451、150g的AK1188P、250g的颜料、2g的DC56、20g的EFKA 3777和50的溶剂混合物(包含0-55重量％的醋酸丁酯、0-30重量％的二甲苯、0-20重量％的丙二醇甲醚醋酸酯和0-15重量％的150号溶剂油)添加到混合容器中并混合，然后在800-1000rpm下搅拌至均匀，从而得到成膜树脂组合物。
双组分聚氨酯面漆的制备
在使用前，将由此制备的成膜树脂组合物与N3390(得自BAYER的多亚甲基多苯基多异氰酸酯固化剂)以100∶20的重量比混合。
涂层的形成
将适当量的上述双组分聚氨酯面漆涂覆在商购自Valspar公司的Duraspar 200FC环氧底漆上，从而形成干膜厚度为约50微米的涂层。
根据测试部分所述，测定该涂层的粘附性、硬度、光泽度和DOI。结果示于下表2中。
对比例A
将商购自PPG的双组分聚氨酯面漆涂覆在商购自Valspar公司的Duraspar 200FC环氧底上，从而形成干膜厚度为约50微米的涂层。
根据测试部分所述，测定该涂层的粘附性、硬度、光泽度和DOI。结果示于下表2中。
Figure BDA0000968840890000151
由以上结果可见，与仅使用活泼氢聚合物作为成膜树脂并且单独地包含聚硅氧烷流平剂的常规聚氨酯面漆相比，本发明的双组分聚氨酯面漆具有更优的对底漆层的粘附性和硬度，并且由其形成的涂层具有特别优异光泽度和鲜映度，甚至接近汽车用涂层。
尽管本发明参照大量实施方式和实施例进行描述，但是本领域普通技术人员根据本发明公开的内容能够认识到可以设计其它实施方式，这并未脱离本发明的保护范围和精神。

Claims (18)

1.一种双组分聚氨酯面漆，其包含：
a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含
i)含活泼氢聚合物，其具有70mg KOH/g聚合物或更高的羟值；
ii)聚酯树脂，其具有小于50mg KOH/g树脂的羟值和在25℃下小于6,000mPa.s粘度；
iii)流平剂包，所述流平剂包包含具有30wt％或更高的有效硅含量的聚硅氧烷；和重均分子量介于6000至20000g/mol之间的丙烯酸类聚合物，
其中所述聚硅氧烷与所述丙烯酸类聚合物的重量比在1:5至1:15的范围内；以及
b)多异氰酸酯固化剂，
其中，组分a)成膜树脂组合物与多异氰酸酯固化剂的重量比在100：10至100：25的范围内。
2.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述成膜树脂组合物包含，基于所述成膜树脂组合物的总重，
10-85重量％的所述含活泼氢聚合物；
5-85重量％的所述聚酯树脂；和
0.1-5重量％的所述流平剂包。
3.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述含活泼氢聚合物在25℃下具有至少4,000mPa.s的粘度。
4.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述含活泼氢聚合物具有10,000g/mol或更高的重均分子量。
5.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述聚酯树脂在25℃下具有2,500至3,000mPa.s的粘度。
6.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述聚酯树脂具有15,000-20,000g/mol的重均分子量。
7.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述含活泼氢聚合物与所述聚酯树脂的溶度参数之差小于0.5(J/cm3)1/2。
8.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述聚硅氧烷具有60wt％或更高的有效硅含量。
9.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述聚硅氧烷具有下式I的结构：
Figure FDA0002360859320000021
其中，R1在每次出现时独立地选自由C1-C6烷基组成的组；
R表示聚醚残基或聚酯残基；
m与n之和为在30至250之间的整数；并且
m与n的比值在3:7至9:1的范围内。
10.如权利要求9所述的双组分聚氨酯面漆，其中，R1为甲基。
11.如权利要求1所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述丙烯酸类聚合物具有8,000g/mol至12,000g/mol的重均分子量。
12.如权利要求1-11中任意一项所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述含活泼氢聚合物包括一种或多种含有-COOH、-OH、-SH、仲氨基或伯氨基的聚合物。
13.如权利要求12所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述含活泼氢聚合物选自具有羟基的丙烯酸类聚合物。
14.如权利要求1至11中任意一项所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述成膜树脂组合物还包含，相对于醋酸丁酯，各自挥发速率介于0.4-1.0之间的溶剂的混合物。
15.如权利要求14所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述溶剂混合物包含，相对于所述溶剂混合物的总量，
0-55重量％的醋酸丁酯；
0-30重量％的二甲苯；
0-20重量％的丙二醇甲醚醋酸酯和
0-15重量％的150号溶剂油。
16.如权利要求14所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述成膜树脂组合物包含，基于所述成膜树脂组合物的总重，
10-85重量％的所述含活泼氢聚合物；
10-85重量％的所述聚酯树脂；
0.1-0.5重量％的所述聚硅氧烷；
0.1-4.9重量％的所述丙烯酸类聚合物；和
0.1-20重量％的所述溶剂混合物。
17.如权利要求1至11中任意一项所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述多异氰酸酯固化剂选自脂族多异氰酸酯、芳族多异氰酸酯及其组合。
18.如权利要求17所述的双组分聚氨酯面漆，其中，所述多异氰酸酯固化剂包括六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、4,4’-二环已基甲烷二异氰酸酯、环戊烷-1,3-二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、萘-1,4-二异氰酸酯、联苯-4,4’-二异氰酸酯、苯-1,2,4-三异氰酸酯、二甲苯-l,4-二异氰酸酯、二甲苯-l,3-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烷-1,2,3-三异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、其聚氨酯型预聚物、其聚酯型预聚物或其聚醚型预聚物中的一种或多种或其任意组合。
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