CN108463522A - 多层涂层和包括该多层涂层的成形制品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层涂层以及包括该多层涂层的成形制品，所述多层涂层使用比常规溶剂型涂料更少量的VOC，并且可以在常规热吹风区段或比所述区段更短的条件下获得优异的外观、粘合性、防水性和耐候性。

Description

多层涂层和包括该多层涂层的成形制品

技术领域

本发明涉及多层涂层以及包括该多层涂层的成形制品。

背景技术

用于汽车保险杠的涂料涂覆在EMPP(弹性体改性的聚丙烯)类材料上作为由底漆涂层-清漆涂层组成的多层涂层，并且每层通常使用溶剂类涂料进行涂覆。但是，随着VOC监控等环境问题开始涌现，对水性涂料的需求日益增加。

在应用水性涂料的情况下，重要的是需要用于干燥涂层中的水分的热吹风区段，以确保涂层的必要外观和物理性质。该区段的常规涂覆生产线为80℃下10-15分钟，在短时间的热吹风条件下，存在显著降低涂层物理性能的缺陷。

韩国专利公开No.2006-0078973公开了一种用于汽车保险杠的底漆涂料组合物，其具有改进的粘合性、填充性能和磨蚀性，该组合物包含氯化聚烯烃改性的丙烯酸树脂和氯化聚烯烃树脂，但仍具有在短时间的热吹风条件下使涂膜的物理性能劣化的缺陷。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面是提供一种多层涂层以及包括该多层涂层的成形制品，该多层涂层与常规的溶剂类涂料相比使用更少量的VOC，并且在常规热吹风区段或相对更短的条件下，可以确保优异的外观和粘合性、防水性和耐候性。

技术方案

本发明的多层涂层包括：通过使用第一组合物形成的底漆涂层，所述第一组合物包含水分散型聚烯烃乳液树脂、丙烯酸乳液树脂(A)、水分散型聚氨酯树脂(A)和颜料；使用第二组合物形成的底色漆涂层(base coating layer)，所述第二组合物包含丙烯酸乳液树脂(B)，不同于所述水分散型聚氨酯树脂(A)的水分散型聚氨酯树脂(B)和颜料，其中所述水分散型聚氨酯树脂(A)和所述水分散型聚氨酯树脂(B)各自分别为两种或更多种水分散型聚氨酯树脂的混合物。

本发明的成形制品包括多层涂层。

有益效果

本发明的多层涂层包含改善涂层的外观和可操作性的丙烯酸乳液树脂和改善涂层的物理性能的水分散型聚氨酯树脂，并且具有比常规溶剂类涂料更低的VOC含量。因此，在将该多层涂层应用于汽车保险杠等成形制品的情况下，在常规热吹风区段或相对更短的条件下，可以确保优异的外观和粘合性、防水性、耐候性和再上漆性。

具体实施方式

下文将更详细地阐述本发明。

本发明的多层涂层包括：通过使用第一组合物形成的底漆涂层，所述第一组合物包含水分散型聚烯烃乳液树脂、丙烯酸乳液树脂(A)、水分散型聚氨酯树脂(A)和颜料；以及通过使用第二组合物形成的底色漆涂层，所述第二组合物包含丙烯酸乳液树脂(B)，水分散型聚氨酯树脂(B)和颜料，其中所述水分散型聚氨酯树脂(A)和所述水分散型聚氨酯树脂(B)各自分别为两种或更多种水分散型聚氨酯树脂的混合物。

第一组合物的丙烯酸乳液树脂(A)与第二组合物的丙烯酸乳液树脂(B)不同，并且类似地，第一组合物的水分散型聚氨酯树脂(A)与第二组合物的水分散型聚氨酯树脂(B)不同。

本发明的多层涂层包括使用第一组合物形成的底漆涂层和使用第二组合物形成的底色漆涂层，并且可以确保优异的外观和粘合性、防水性、耐候性和再上漆性。例如，多层涂层可以用作用于汽车保险杠的EMPP类材料上的水溶性底漆-水溶性底色漆-油溶性清漆的多层涂层类型。

即，通过将改善涂层的外观和可操作性的丙烯酸乳液树脂和改善涂层的物理性能的水分散型聚氨酯树脂应用于诸如汽车保险杠的成形制品，在常规热吹风区段或相对更短的条件下，可以确保优异的外观和粘合性、防水性和耐候性，并且特别是可以防止在防水条件下涂层的水解。

第一组合物

基于总计100重量％的用于形成底漆涂层的第一组合物，该第一组合物可以包含25重量％至30重量％的水分散型聚烯烃乳液树脂、5重量％至10重量％的丙烯酸乳液树脂(A)、10重量％至15重量％的水分散型聚氨酯树脂(A)、3重量％至10重量％的颜料、5重量％至10重量％的溶剂和25重量％至35重量％的离子交换水。

水分散型聚烯烃乳液树脂用于改善物理性质(如对材料的粘合性和防水性)，并且优选地，可以使用水分散型无氯烯烃。基于总重量计，水分散型聚烯烃乳液树脂可以具有20％至35％的固体含量和60,000至80,000的重均分子量(Mw)，但不特别限于此。相对于第一组合物的总量100重量％，水分散型聚烯烃树脂的用量可以为25至30重量％。如果其用量小于25重量％，则与材料的粘合性和防水性劣化，并且如果该用量大于30重量％，则涂料的可操作性和涂层的外观可能会劣化。

丙烯酸乳液树脂(A)用于改善外观和可操作性的目的。可以使用固体含量(基于总重量计)为30％至50％且玻璃化转变温度(Tg)为60℃至80℃的丙烯酸乳液树脂，但不特别限于此。

第一组合物可以包含5重量％至10重量％的丙烯酸乳液树脂(A)。如果该含量小于5重量％，则外观和可操作性可能会降低，并且如果该含量大于10重量％，则涂层的物理性能、特别是防水性可能会降低。在此，丙烯酸乳液树脂可以是通过混合烯属不饱和丙烯酸单体和单烯属不饱和酸单体而获得的共聚物。例如，丙烯酸单体可以包括70重量％至99.5重量％的(甲基)丙烯酸酯单体，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸氨基烷基酯、(甲基)丙烯酸-N-烷基氨基烷基酯和(甲基)丙烯酸-N,N二烷基氨基烷基酯，并且所述单烯属不饱和酸单体可以包含0.5重量％至30重量％的单烯属不饱和酸单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、甲基丙烯酸磺乙酯、甲基丙烯酸磷酸乙酯、富马酸、马来酸、衣康酸单甲酯、富马酸单甲酯、富马酸单丁酯和马来酸酐，但不特别限于此。

为了实现涂层的优异物理性能，故包含本发明的水分散型聚氨酯树脂(A)。水分散型聚氨酯树脂(A)为两种以上聚氨酯树脂的混合物，例如可以使用选自由聚醚型聚氨酯树脂、聚酯型聚氨酯树脂、聚碳酸酯型聚氨酯树脂、聚醚酯型聚氨酯树脂、聚醚碳酸酯型聚氨酯树脂、聚己内酯型聚氨酯树脂、烃聚氨酯树脂、脂肪族聚氨酯树脂和芳香族聚氨酯树脂所构成的组中的一种或多种，但不特别限于此。

本发明的水分散型聚氨酯树脂(A)的基于总重量的固体含量可为35重量％至55重量％，例如其可以是重均分子量为45,000至55,000、pH为6至9、粘度为40mpa.s至600mpa.s且固体含量为49％至51％的聚酯聚氨酯树脂(a)和固体含量为45％至55％、玻璃化转变温度为-10至10℃且pH为6至8的聚酯聚氨酯树脂(b)的混合物。例如，以重量比计，聚酯型聚氨酯树脂(a)和聚酯型聚氨酯树脂(b)的混合比可以为1:0.4至1:1.6。

基于100重量％的第一组合物，第一组合物包含10重量％至15重量％的水分散型聚氨酯树脂(A)。如果水分散型聚氨酯树脂(A)的含量小于10重量％，则防水性降低，并且如果该含量大于15重量％，则涂料施工性劣化。

本发明的第一组合物可以包含颜料以呈现出颜色。可以使用选自由铝粉浆、云母、钛白、炭黑、体质颜料、有机颜料以及它们的组合组成的组中的至少一种，但不特别限于此。这些颜料可以通常用于第一组合物和第二组合物中。

基于总计100重量％的第一组合物，颜料的含量可以为3重量％至10重量％。如果颜料的含量过低，则难以确保适当的颜色和隐藏力，如果该含量过高，则涂料施工性可能会降低。

基于总计100重量％的第一组合物，溶剂的含量可以为5重量％至10重量％。如果溶剂的含量过低，则材料的润湿性降低，反之，如果含量过高，则可能出现超过VOC监控量的问题。

溶剂可以选自丁基乙二醇、烃、醇以及它们的组合，但不特别限于此。这些溶剂可以通常用于第一组合物和第二组合物中。

基于总计100重量％的第一组合物，离子交换水的含量可以为25重量％至35重量％。如果离子交换水的含量过低，则会出现涂料施工性降低的缺陷，相反，如果含量过高，离子交换水可能在通过热吹风区段期间残留，并且涂层的物理性质可能会劣化。

本发明的组合物可进一步包含选自由表面润滑剂、增稠剂、表面调节剂、消泡剂、沉淀抑制剂、中和剂和UV添加剂所构成的组中的一种或多种添加剂。例如，可以使用聚醚硅氧烷类表面润滑剂等作为表面润滑剂，可以使用改性丙烯酸聚合物增稠剂等作为增稠剂，可以使用乙氧基化聚合物类表面调节剂作为表面调节剂。另外，可以使用聚硅氧烷类消泡剂等作为消泡剂。

基于总计100重量％的组合物，添加剂的含量可以为0.1重量％至10重量％，但是不特别限于此。添加剂可以通常用于第一组合物和第二组合物中。

第二组合物

基于总计100重量％的本发明的第二组合物，第二组合物可以包含10重量％至15重量％的丙烯酸乳液树脂(B)、25重量％至35重量％的水分散型聚氨酯树脂(B)、1重量％至10重量％的颜料、10重量％至20重量％的溶剂和20重量％至40重量％的离子交换水。

本发明的第二组合物包含用于改善涂层外观和可操作性的丙烯酸乳液树脂，并且该丙烯酸乳液树脂可具有30,000-50,000的重均分子量(Mw)，基于总重量的固体含量为35％-50％，玻璃化转变温度(Tg)为-15℃至0℃。

基于总计100重量％的第二组合物，丙烯酸乳液树脂(B)的含量为10重量％至15重量％，例如12重量％至15重量％。如果丙烯酸乳液树脂的含量大于15重量％，则涂层的物理性能、特别是防水性降低，如果该含量小于10重量％，涂料的可操作性降低。

本发明的第二组合物包含水分散型聚氨酯树脂(B)以实现涂层的优异物理性质。水分散型聚氨酯树脂(B)为两种以上聚氨酯树脂的混合物，例如可以为重均分子量为45,000至55,000、pH为6至9、粘度为40mpa.s至600mpa.s且固体含量为49％至51％的聚酯型聚氨酯树脂(a)和重均分子量(Mw)为20,000至30,000、玻璃化转变温度为10℃至30℃、固体含量为35％至45％、pH值为7至9且粘度为30mpa.s.至40mpa.s.的聚酯型聚氨酯树脂(c)的混合物。优选地，基于重量比，聚酯型聚氨酯树脂(a)和聚酯型聚氨酯树脂(c)的混合比可以为1:1至1:1.2。

基于总计100重量％的第二组合物，水分散型聚氨酯树脂(B)的含量可以为25重量％至35重量％，例如30重量％至35重量％。如果水分散型聚氨酯树脂(B)的含量小于25重量％，则防水性降低，如果含量大于35重量％，则涂料施工性降低。

基于总计100重量％的第二组合物，颜料的含量为1重量％至10重量％。如果颜料的含量过低，则难以确保适当的颜色和隐藏力，如果颜料的含量过高，则涂料施工性可能会降低。

基于总计100重量％的第二组合物，溶剂的含量可以为10重量％至20重量％，例如10重量％至15重量％。如果溶剂的含量过低，材料的润湿性降低，反之，如果含量过高，则会出现超过VOC监控量的缺陷。

基于总计100重量％的第二组合物，离子交换水的含量可以为20重量％至40重量％，例如20重量％至30重量％。如果离子交换水的含量过低，则会出现涂料施工性降低的缺陷，相反，如果含量过高，离子交换水可能在通过热吹风区段期间残留，并且涂层的物理性质可能会劣化。

根据本发明的另一方面，提供了包括多层涂层的成形制品。成形制品的材料可以是聚丙烯和ABS类材料，其用途可以是汽车的部件，例如汽车保险杠，但不特别限于此。

在下文中，将参照实施方案更详细地解释本发明。然而，这些实施方案仅用于帮助理解本发明，并且本发明的范围不限于此。

[实施例]

1.制备例

制备例1-1.底漆涂层用第一组合物的制备

将丙烯酸乳液树脂A、水分散型聚氨酯A、水分散型聚氨酯B和离子交换水投入容器中，并在使用搅拌器以低速(300rpm至500rpm)混合的同时注入溶剂，随后搅拌10分钟。在搅拌原料期间，依次注入颜料、中和剂、消泡剂、光学消光剂和增稠剂，并以1,500rpm的高速继续搅拌，直到光学消光剂的粒度满足规定的粒度(25微米)。然后，在搅拌原料期间，注入离子交换水、聚烯烃乳液、表面调节剂、消泡剂、增稠剂和中和剂，随后搅拌30分钟。使用福特杯(No#4)，将粘度控制在25秒至35秒，根据需要使用离子交换水(各成分按照下述表1所示的组成进行混合)。

制备例1-2.底色漆涂层用第二组合物的制备

将丙烯酸乳液树脂B、水分散型聚氨酯树脂A、水分散型聚氨酯C和离子交换水投入容器中，并在使用搅拌器以低速(300rpm至500rpm)混合的同时，注入UV添加剂和溶剂，随后搅拌10分钟。将铝粉浆颜料和溶剂注入一个单独的容器中，并搅拌10分钟，然后将获得的混合物注入到上述得到的混合物中，同时进行搅拌。在搅拌原料期间，注入表面润滑剂、增稠剂、表面调节剂、消泡剂、沉淀抑制剂和中和剂，随后搅拌10分钟。使用福特杯(No#4)，将粘度控制在30秒至35秒，根据需要使用离子交换水(各成分按照下述表1所示的组成进行混合)。

[表1]

聚烯烃乳液：固体含量为30％且重均分子量(Mw)为60,000至80,000(TOYOBO)

丙烯酸乳液树脂A：固体含量为45％且玻璃化转变温度(Tg)为70℃

丙烯酸乳液树脂B：固体含量为45％，玻璃化转变温度(Tg)为-6℃且重均分子量(Mw)为40,000至45,000

水分散型聚氨酯树脂A：重均分子量(Mw)为45,000至55,000且固体含量为50％

水分散型聚氨酯树脂B：固体含量为50％且玻璃化转变温度(Tg)为0℃

水分散型聚氨酯树脂C：固体含量为35％，玻璃化转变温度(Tg)为20℃至30℃，重均分子量(Mw)分布为20,000至30,000且粘度为30cps至40cps(KCC)

颜料A：钛白和炭黑

颜料B：铝粉浆

溶剂：丁二醇

表面调节剂：环氧化聚合物类表面调节剂(BYK Co.)

增稠剂：改性丙烯酸类聚合物增稠剂(BASF Co.)

消泡剂：聚硅氧烷类消泡剂(Airproduct Co.)

光学消光剂：合成二氧化硅(Fuji Silysia Co.)

中和剂：胺(ANGUS Chemie Co.)

UV添加剂：羟基苯基苯并三唑类UV添加剂

离子交换水

表面润滑剂：聚醚硅氧烷类表面润滑剂(Tego Co.)

制备例2.包括通过使用第一组合物和第二组合物形成的多层涂层的成形制品的 制造

在聚丙烯材料上，涂覆第一组合物的底漆并在40℃下干燥4分钟(干燥涂层的厚度：10至12微米)，并且涂覆上述制备的第二组合物的水性底色漆涂层，在65℃下干燥6分钟(干燥涂层的厚度：15至20微米)，然后在室温下静置10分钟。在其上涂覆单独制备的清漆涂层(干燥涂层厚度：28至38微米)，最后，通过80℃的热空气将最终涂层固化30分钟。

2.结果

如下所述测量涂料施工性、最终涂层的外观和物理性质，结果示于下表2中。

[表2]

1)涂料施工性

在尺寸为30x 40cm的锡板上，通过使用IWATA 61枪进行往复式涂覆两次，并且对涂覆期间的涂料的雾化度和平滑度以及涂层的划痕程度进行比较。

2)外观

将涂料涂在已涂有底漆的塑料基材上，并在80℃的条件下干燥6分钟。然后，在其上涂清漆涂层，并对表面的泡沫、异物、斑点、凹槽和平滑度进行比较。

3)粘合性

在根据ASTM D3359胶带粘合性测试方法进行胶带粘合性测试之后，观察100个1mmx 1mm网格中的剥离程度。

4)防水性

将最终的涂层浸入40℃的恒温浴中10天，然后进行粘合性测试和外观评价。

5)高压清洗性

通过使用调节式高压清洗测试仪，在10cm距离处以70kgf的高压喷射水之后比较涂层的剥离程度。

6)耐候性

在氙气耐候测试仪环境中，将涂层暴露于2,500kJ的能量，然后比较其外观、色差和粘合性。

7)再上漆性

在进行基础涂覆后，以1天至7天的时间间隔进行重涂，然后比较涂层的外观和粘合性。

如表2所示，相当于本发明的多层涂层的实施例1和2在涂料施工性、外观、粘合性、防水性、高压清洗性和耐候性方面均得到优异的评价，与之相反，比较例1(其中底色漆涂层中含有过量的丙烯酸乳液树脂)和比较例2(其中水分散型聚氨酯树脂的含量远远不足)表现出较差的防水性，并且比较例3和4(其中丙烯酸乳液树脂或水分散型聚氨酯树脂的含量远远不足)表现出差的涂料施工性、再上漆性和外观。

因此，在将本发明的多层涂层应用于汽车保险杠等成形制品的情况下，发现在现有的热吹风区段中或者相对较短的条件下确保了优异的外观和粘合性、防水性和耐候性。

Claims (9)

1.一种多层涂层，包括：

通过使用第一组合物形成的底漆涂层，所述第一组合物包含水分散型聚烯烃乳液树脂、丙烯酸乳液树脂(A)、水分散型聚氨酯树脂(A)和颜料；以及通过使用第二组合物形成的底色漆涂层，所述第二组合物包含丙烯酸乳液树脂(B)，水分散型聚氨酯树脂(B)和颜料，其中，

所述水分散型聚氨酯树脂(A)和所述水分散型聚氨酯树脂(B)各自分别为两种或更多种水分散型聚氨酯树脂的混合物。

2.根据权利要求1所述的多层涂层，其中基于总计100重量％的所述第一组合物，所述第一组合物包含5重量％至10重量％的所述丙烯酸乳液树脂(A)和10重量％至15重量％的所述水分散型聚氨酯树脂(A)。

3.根据权利要求1所述的多层涂层，其中基于总计100重量％的所述第二组合物，所述第二组合物包含10重量％至15重量％的所述丙烯酸乳液树脂(B)和25重量％至35重量％的所述水分散型聚氨酯树脂(B)。

4.根据权利要求1所述的多层涂层，其中所述水分散型聚氨酯树脂(A)和所述水分散型聚氨酯树脂(B)各自分别具有45,000至55,000的重均分子量(Mw)和35％至55％的固体含量。

5.根据权利要求1所述的多层涂层，其中所述水分散型聚烯烃乳液树脂的固体含量为20％至35％，并且重均分子量(Mw)为60,000至80,000。

6.根据权利要求1所述的多层涂层，其中所述水分散型聚氨酯树脂选自由聚醚型聚氨酯树脂、聚酯型聚氨酯树脂、聚碳酸酯型聚氨酯树脂、聚醚酯型聚氨酯树脂、聚醚碳酸酯型聚氨酯树脂、聚己内酯型聚氨酯树脂、烃聚氨酯树脂、脂肪族聚氨酯树脂和芳香族聚氨酯树脂所构成的组中。

7.根据权利要求1所述的多层涂层，其中所述颜料选自选自由铝粉浆、云母、钛白、炭黑、体质颜料、有机颜料以及它们的组合组成的组中。

8.根据权利要求1所述的多层涂层，其中所述第一组合物和所述第二组合物各自分别进一步包含选自由表面润滑剂、增稠剂、表面调节剂、消泡剂、沉淀抑制剂、中和剂和UV添加剂所构成的组中的一种或多种添加剂。

9.一种成形制品，其包括根据权利要求1至8中任一项所述的多层涂层。