CN108034341A - 一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆及其制备方法 - Google Patents

一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆及其制备方法，由以下重量份数的物质组成，A组分：有机氟型不饱和聚酯树脂乳液50‑80份、活性成膜助剂10‑15份、阳离子表面活性剂0.2‑0.5份、分散剂0.6‑1.2份、流平剂0.2‑0.5份、增稠剂1‑2份、消泡剂0.2‑0.5份、水性色浆0‑10份、颜填料10‑35份、紫外线吸收剂0.5‑0.8份、去离子水10‑30份；B组分：5‑10份质量分数为10％‑20％的引发剂溶液；C组分：4‑8份质量分数为20％‑40％的还原剂。本发明具有以下优点：(1)首次公开了以氟碳键为基础的不饱和水性树脂，所述的汽车漆疏水效果好、耐腐蚀性强、防腐性能优；(2)采用氧化还原引发体系固化，所述汽车漆交联度、硬度更高；(3)选用活性成膜助剂，成膜性能高，不易开裂。

Description

一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性汽车漆，尤其涉及到一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆及其制备方法，属于水性涂料技术领域。
技术背景
国内外相继制定了严厉的环保法规来限制挥发性有机化合物(VOC)向大气排放，高性能、环保化已成为涂料发展的方向。汽车漆就是喷在汽车上的一种保护膜，它是涂料的一种，使车身不容易被腐蚀，更是给人一种美观的评价；汽车漆的性能的主要特点：漆膜丰满度好，光泽高，硬度高，附着力好，漆膜具有优良的机械性能，有极好的光泽保持性、耐候性、耐磨性，具有良好的耐酸、耐碱、耐酒精、耐汽油性能。随着人们环保意识的不断增强，水性汽车漆越来越受到市场的欢迎和消费者的青睐。
中国专利CN200910067250.6公开了一种水性单组份太阳能吸收涂料，其原料及配比范围是：丙烯酸树脂改性聚硅氧烷乳液为50-60份、去离子水为20-30、PbS或FeMnCuO4为20-25份、多官能团聚合物的烷基铵盐溶液为5-10份；上述原料均为重量比。该发明的有益效果是：①具有不燃、不污染环境、节省能源等特点。②对底材具有优良的附着力，涂膜的耐冲击性、耐弯曲性、耐湿热性优良。③本产品具有优良的耐老化性和耐盐雾性。④涂膜的太阳能吸收率高。
但是现有技术存在耐腐蚀性差、疏水持久性差、硬度偏低以及烘烤温度高的缺点。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆及其制备方法。
一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，由以下重量份数的物质组成，A组分：有机氟型不饱和聚酯树脂乳液50-80份、活性成膜助剂10-15份、阳离子表面活性剂0.2-0.5份、分散剂0.6-1.2份、流平剂0.2-0.5份、增稠剂1-2份、消泡剂0.2-0.5份、水性色浆0-10份、颜填料10-35份、紫外线吸收剂0.5-0.8份、去离子水10-30份；B组分：5-10份质量分数为10％-20％的引发剂溶液；C组分：4-8份质量分数为20％-40％的还原剂溶液。
所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液的制备方法，其特征在于，以重量份计，包括如下步骤：
(1)将10-20份十一氟三羟甲基丙烷、5-10份十氟新戊二醇、5-10份八氟丁二醇、10-20份四氟邻苯二甲酸酐、15-25份的二氟马来酸酐、5-10份二甲苯投入至反应装置中，搅拌下加热至120-160℃反应6-8h；然后升温到160-190℃，向反应装置中加入8-15份改性多元醇继续反应2-4h，在温度120-180℃下继续反应3-5h至酸值为40-60mgKOH/g，减压蒸馏除去脱除溶剂，得到亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂；
(2)乳化：将所述的亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂降温至30-60℃，加入5-10份中和剂进行中和反应，然后加入0.2-0.4份自乳化剂和150-200重量份去离子水，高速分散乳化，即得到所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液。
所述的活性成膜助剂为丁二醇单烯丙基醚、丙二醇单烯丙基醚、新戊二醇单烯丙基醚、2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯中的至少一种。
所述的阳离子表面活性剂为二十二烷基三甲基氯化铵、三甲基十六烷基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
所述的分散剂、流平剂、增稠剂、消泡剂、水性色浆、颜填料、紫外线吸收剂为水性涂料常用组分，其中，所述的分散剂优选为聚羧酸型阴离子分散剂、非离子型高分子水性分散剂中的至少一种；所述的流平剂优选为有机硅流平剂、丙烯酸型流平剂中的至少一种；所述的增稠剂优选为改性纤维素类增稠剂、疏水改性碱溶胀丙烯酸增稠剂、缔合型聚氨酯增稠剂、改性膨润土增稠剂的至少一种；所述的消泡剂优选为有机硅类消泡剂、聚丙烯酸类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、硅烷聚醚类消泡剂、炔二醇类消泡剂中的至少一种；所述的颜填料优选为钛白粉、超细滑石粉、重钙粉、轻钙粉、云母粉、高岭土、沉淀硫酸钡、硅钙粉、玻璃粉中的至少一种；所述的紫外线吸收剂优选为三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍中的至少一种。
所述的引发剂为过双氧水、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二氰基戊酸中的至少一种。
所述的还原剂为巯基丙酸、巯基乙酸、焦磷酸亚铁、氯化亚铁、N，N-二甲基苯胺硫酸亚铁、氯化亚铁中的至少一种。
所述的改性多元醇为聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚环氧丙烷醚二醇中的至少一种。
所述的中和剂为三乙胺、三乙醇胺、三甲胺中的至少一种。
所述的自乳化剂为烯丙基磺基烷氧基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基-2丙基乙磺酸钠、乙烯基-2-丙基乙磺酸钠中的至少一种。
所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先400-800r/s转速下，首先将分散剂、流平剂、水性色浆、颜填料、活性成膜助剂、紫外线吸收剂、去离子水分散均匀后，然后加入有机氟型不饱和聚酯树脂乳液、阳离子表面活性剂，再依次加入增稠剂、消泡剂，搅拌分散，过滤出料A组分。
(2)使用前1h，首先将B组分与A组分混合均匀，然后加入C组分混合均匀，通过喷涂施于汽车表面。
相对于现有技术，本发明具有以下优点或有益效果，(1)通过在含氟多元醇、含氟不饱和酸酐之间聚合反应，首次公开了以氟碳键为基础的不饱和水性树脂，所述的汽车漆疏水效果好、耐腐蚀性强、防腐性能优；(2)采用氧化还原引发体系固化，所述汽车漆交联度、硬度更高；(3)选用活性成膜助剂，本发明所述的树脂在硬度较高的同时成膜性能高，不易开裂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆及其制备方法做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种有机氟型不饱和聚酯树脂乳液X的制备方法，其特征在于，以重量份计，包括如下步骤：
(1)将20份十一氟三羟甲基丙烷、5份十氟新戊二醇、5份八氟丁二醇、10份四氟邻苯二甲酸酐、25份的二氟马来酸酐、5份二甲苯投入至反应装置中，搅拌下加热至160℃反应6h；然后升温到190℃，向反应装置中加入8份聚己二酸丁二醇酯二元醇继续反应2h，在温度180℃下继续反应3h至酸值为55±5mgKOH/g，减压蒸馏除去脱除溶剂，得到亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂；
(2)乳化：将所述的亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂降温至60℃，加入5份三乙胺进行中和反应，然后加入0.4份烯丙基磺基烷氧基琥珀酸双酯钠盐和150份去离子水，高速分散乳化，即得到所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液X。
实施例2
一种有机氟型不饱和聚酯树脂乳液Y的制备方法，其特征在于，以重量份计，包括如下步骤：
(1)将10份十一氟三羟甲基丙烷、10份十氟新戊二醇、10份八氟丁二醇、20份四氟邻苯二甲酸酐、15份的二氟马来酸酐、10份二甲苯投入至反应装置中，搅拌下加热至120℃反应8h；然后升温到160℃，向反应装置中加入15份聚四亚甲基醚二醇继续反应4h，在温度120℃下继续反应5h至酸值为45±5mgKOH/g，减压蒸馏除去脱除溶剂，得到亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂；
(2)乳化：将所述的亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂降温至30℃，加入10份三乙醇胺进行中和反应，然后加入0.2份乙烯基-2-丙基乙磺酸钠和200份去离子水，高速分散乳化，即得到所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液Y。
实施例3
一种有机氟型不饱和聚酯树脂乳液Z的制备方法，其特征在于，以重量份计，包括如下步骤：
(1)将13份十一氟三羟甲基丙烷、7份十氟新戊二醇、9份八氟丁二醇、18份四氟邻苯二甲酸酐、21份的二氟马来酸酐、6份二甲苯投入至反应装置中，搅拌下加热至140℃反应6.5h；然后升温到175℃，向反应装置中加入11份聚四氢呋喃醚二醇继续反应3h，在温度140℃下继续反应3-5h至酸值为47±5mgKOH/g，减压蒸馏除去脱除溶剂，得到亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂；
(2)乳化：将所述的亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂降温至反相乳化转变温度45℃，加入8份三乙胺进行中和反应，然后加入0.3份烯丙基-2丙基乙磺酸钠和180份去离子水，高速分散乳化，即得到所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液Z。
实施例4
一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，由以下重量份数的物质组成，A组分：有机氟型不饱和聚酯树脂乳液X 68份、新戊二醇单烯丙基醚14份、十二烷基三甲基氯化铵0.4份、非离子型高分子水性分散剂0.8份、有机硅流平剂0.4份、改性纤维素类增稠剂1.5份、磷酸酯类消泡剂0.2份、水性色浆10份、钛白粉35份、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑0.8份、去离子水30份；B组分：10份10％的双氧水溶液；C组分：8份20％的氯化亚铁溶液。
实施例5
一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，由以下重量份数的物质组成，A组分：有机氟型不饱和聚酯树脂乳液Y 80份、2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯15份、十八烷基三甲基溴化铵0.2份、分散剂0.6份、丙烯酸型流平剂0.2份、缔合型聚氨酯增稠剂2份、有机硅类消泡剂0.2份、超细滑石粉10份、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶0.5份、去离子水10份；B组分：6份20％的偶氮二氰基戊酸溶液；C组分：7份40％的巯基丙酸溶液。
实施例6
一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，由以下重量份数的物质组成，A组分：有机氟型不饱和聚酯树脂乳液Z 50份、丁二醇单烯丙基醚10份、十八烷基三甲基溴化铵0.5份、聚羧酸型阴离子分散剂1.2份、有机硅流平剂0.5份、疏水改性碱溶胀丙烯酸增稠剂2份、炔二醇类消泡剂0.5份、水性色浆5份、钛白粉14份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.6份、去离子水18份；B组分：5份17％的异丙苯过氧化氢溶液；C组分：4份32％的巯基乙酸溶液。
实施例4-6所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先400-800r/s转速下，首先将分散剂、流平剂、水性色浆、颜填料、活性成膜助剂、紫外线吸收剂、去离子水分散均匀后，然后加入有机氟型不饱和聚酯树脂乳液、阳离子表面活性剂，再依次加入增稠剂、消泡剂，搅拌分散，过滤出料A组分。
(2)使用前1h，首先将B组分与A组分混合均匀，然后加入C组分混合均匀，通过喷涂施于汽车表面。
实施例1-3中所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液技术指标如表1所示：
表1有机氟型不饱和聚酯树脂乳液技术指标
实施例 粘度 玻璃化温度Tg 粒径
实施例1 400～440mPa·s 47℃ 89nm±5nm
实施例2 380～420mPa·s 39℃ 105nm±5nm
实施例3 410～450mPa·s 44℃ 95nm±5nm
实施例4-6所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，施于汽车发动机盖样表面，相同条件下与市售双组份水性氟碳漆(对比例)相同条件吓进行对比(65℃干燥6h)，其检测参数数据如表2所示：
表2检测参数数据
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，由以下重量份数的物质组成：
A组分：有机氟型不饱和聚酯树脂乳液50-80份、活性成膜助剂10-15份、阳离子表面活性剂0.2-0.5份、分散剂0.6-1.2份、流平剂0.2-0.5份、增稠剂1-2份、消泡剂0.2-0.5份、水性色浆0-10份、颜填料10-35份、紫外线吸收剂0.5-0.8份、去离子水10-30份；
B组分：5-10份质量分数为10％-20％的引发剂溶液；
C组分：4-8份质量分数为20％-40％的还原剂溶液。
2.根据权利要求1所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液制备方法，以重量份计，包括如下步骤：
(1)将10-20份十一氟三羟甲基丙烷、5-10份十氟新戊二醇、5-10份八氟丁二醇、10-20份四氟邻苯二甲酸酐、15-25份的二氟马来酸酐、5-10份二甲苯投入至反应装置中，搅拌下加热至120-160℃反应6-8h；然后升温到160-190℃，向反应装置中加入8-15份改性多元醇继续反应2-4h，在温度120-180℃下继续反应3-5h至酸值为40-60mgKOH/g，减压蒸馏除去脱除溶剂，得到亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂；
(2)乳化：将所述的亲水型有机氟型不饱和聚酯树脂降温至30-60℃，加入5-10份中和剂进行中和反应，然后加入0.2-0.4份自乳化剂和150-200份去离子水，高速分散乳化，即得到所述的有机氟型不饱和聚酯树脂乳液。
3.根据权利要求1所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于所述的活性成膜助剂为丁二醇单烯丙基醚、丙二醇单烯丙基醚、新戊二醇单烯丙基醚、2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，所述的阳离子表面活性剂为二十二烷基三甲基氯化铵、三甲基十六烷基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，
所述的分散剂为聚羧酸型阴离子分散剂、非离子型高分子水性分散剂中的至少一种；
所述的流平剂为有机硅流平剂、丙烯酸型流平剂中的至少一种；
所述的增稠剂为改性纤维素类增稠剂、疏水改性碱溶胀丙烯酸增稠剂、缔合型聚氨酯增稠剂、改性膨润土增稠剂的至少一种；
所述的消泡剂为有机硅类消泡剂、聚丙烯酸类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、硅烷聚醚类消泡剂、炔二醇类消泡剂中的至少一种；
所述的颜填料为钛白粉、超细滑石粉、重钙粉、轻钙粉、云母粉、高岭土、沉淀硫酸钡、硅钙粉、玻璃粉中的至少一种；
所述的紫外线吸收剂为三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，所述的引发剂为过双氧水、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二氰基戊酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，所述的还原剂为巯基丙酸、巯基乙酸、焦磷酸亚铁、氯化亚铁、N，N-二甲基苯胺硫酸亚铁、氯化亚铁中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，所述的改性多元醇为聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚环氧丙烷醚二醇中的至少一种。
9.根据权利要求2所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆，其特征在于，所述的中和剂为三乙胺、三乙醇胺、三甲胺中的至少一种；所述的自乳化剂为烯丙基磺基烷氧基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基-2丙基乙磺酸钠、乙烯基-2-丙基乙磺酸钠中的至少一种。
10.一种如权利要求1所述的基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在400-800r/s转速下，首先将分散剂、流平剂、水性色浆、颜填料、活性成膜助剂、紫外线吸收剂、去离子水分散均匀后，然后加入有机氟型不饱和聚酯树脂乳液、阳离子表面活性剂，再依次加入增稠剂、消泡剂，搅拌分散，过滤出料A组分；
(2)使用前1h，首先将B组分与A组分混合均匀，然后加入C组分混合均匀，即得一种基于有机氟不饱和聚酯树脂乳液的汽车漆。
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