CN108707406B - 一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆及其使用方法和用途 - Google Patents

一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆及其使用方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆及其使用方法和用途，属于涂料技术领域，由重量份的组份A和组份B构成，组份A：羟基聚氨酯分散体60～70份；水8～10份；润湿流平剂0.3～0.5份；有机硅消泡剂0.2～0.3份；抗老化剂0.2～0.5份；痱子抑制剂0.2～0.5份；组份B：脂肪族异氰酸酯10～16份；丙二醇甲醚醋酸酯10～14.5份；所述痱子抑制剂采用含脂肪链的苯酚与环氧乙烷在高压下反应得到。本发明解决了现有的水性双组份聚氨酯清漆在高温下固化会起痱子的技术问题，本发明能够在70～80摄氏度的条件下烘烤成型，并且不产生痱子，成型漆面光洁平整；烘烤30分钟即可固化定型，生产效率高；漆面硬度能够达到2H，60°光泽度达到93～95。

Description

一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆及其使用方法和用途
技术领域
本发明属于涂料的技术领域，具体涉及一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆及其使用方法和用途。
背景技术
我国已成为全球第一大的汽车、工程机械、轨道交通市场，2017年汽车年产量达到2901万辆/年，保有量达到2.05亿辆，工程机械产量76万辆/年，保有量900万辆，轨道交通产量3.5万辆/年，保有量88万辆。前几年，中国经济快速崛起推动了汽车、工程机械等领域快速发展，但同时不可避免的带来了环境问题“雾霾”。涂装车间是汽车、工程机械、轨道交通车辆制造业的能耗大户和公害源，是创造环境友好型、低碳经济型社会的整治对象。
为了净化环境，打赢蓝天保卫战，其中一种方法就是限制溶剂型油漆的使用，进而推广水性漆的使用。
在商用车整车涂装过程中，底漆基本上都用的环保型的水性电泳漆，素色漆或金属质感色漆和清漆基本上都选用溶剂型的氨基树脂烤漆，烘烤温度在140℃左右，修补漆基本上都选用的是溶剂型双组份聚氨酯低温烤漆，烘烤温度在60－70℃，这些溶剂型涂料在喷涂过程中，VOCs含量很高，远远超出国家对喷涂车间VOC含量的限制标准，因而，为了避免汽车喷涂过程中对空气的污染，发展对应的低污染的水性漆成为必然。其中水性双组份聚氨酯涂料因硬度高，光洁度高，光泽高，耐水、耐化学品性好，最有可能成为溶剂型双组份聚氨酯涂料的替代品，用作商用车整车涂装过程中的修补漆。
由羟基丙烯酸分散体和水溶性脂肪族异氰酸酯及助溶剂PMA(丙二醇甲醚醋酸酯)为主体，辅以有机硅消泡剂，润湿流平剂，增稠剂和水等制备出来的水性双组份聚氨酯清漆(如专利公开号：CN102051112A和CN107099235A公开的技术方案)只能在室温(低于30℃)的情况下正常成膜，在烘烤条件下，表干后漆膜不光洁，有很多痱子。这也是水性双组份聚氨酯清漆至今没有用作商用车修补漆的原因。
为了解决水性双组份聚氨酯清漆不能在高温下施工的问题，德国科思创(前身为拜耳)的技术方案是用改性水溶性脂肪族异氰酸酯(即在原水溶性脂肪族异氰酸酯上接枝疏水基团)，然后使用沸点更高的助溶剂PGDA(丙二醇二乙酸酯)替代PMA，据介绍这种技术方案可以在60℃的条件下正常成膜。然而这种技术成本较高。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，能够在烘烤条件下成膜，而且成型漆膜非常光洁，不会产生痱子。
本发明所采用的技术方案为：
一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，该烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的原料配方由重量份的组份A和组份B构成：
(1)组份A
Figure GDA0002355293570000021
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯 10～16份；
丙二醇甲醚醋酸酯 10～14.5份；
所述痱子抑制剂的分子结构式如下：
Figure GDA0002355293570000031
其中R为8～18个碳的脂肪链，可以含饱和或不饱和键，其位置可以是在苯环的邻位、间位或对位，如辛基，壬基，十二烷基，十五烷基，十八烷基，十五烯基(含0～3个不饱和键)等；
n＝15～20，聚乙二醇基团的引入可以提高该化合物在水中的溶解度，该类化合物可以通过常规方法用含脂肪链的苯酚与环氧乙烷在高压下反应得到。
优选的，该烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的原料配方由重量份的组份A和组份B构成：
(1)组份A
Figure GDA0002355293570000032
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯 12～16份；
丙二醇甲醚醋酸酯 12～14.5份。
优选的，该烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的原料配方由重量份的组份A和组份B构成：
(1)组份A
Figure GDA0002355293570000041
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯 12～14份；
丙二醇甲醚醋酸酯 12～13份。
进一步的，所述痱子抑制剂采用含脂肪链的苯酚与环氧乙烷在高压下反应得到，反应式如下：
Figure GDA0002355293570000042
其中R为8～18个碳的脂肪链，n＝15～20。
进一步的，所述痱子抑制剂的制备方法如下：
1)800～1200重量份含脂肪链的苯酚液体与8～12重量份催化剂乙醇钠除氧，搅拌，升温至100摄氏度；
2)逐渐加入1300～1700重量份环氧乙烷，100摄氏度≤温度≤120摄氏度，压力≤5个大气压；
3)120摄氏度反应直到压力恒定，降到室温，过量的环氧乙烷减压蒸馏去掉，得到浅黄色至棕色粘稠液体。
优选的，所述含脂肪链的苯酚为腰果酚，腰果酚的结构如下：
Figure GDA0002355293570000051
R＝C15H31-m(m＝0，2，4，6)。
优选的，所述羟基聚氨酯分散体为拜耳的A145、上海思盛科技公司的1538或烟台万华聚氨酯股份有限公司的4042；所述固化剂为烟台万华聚氨酯股份有限公司的水溶性脂肪族异氰酸酯161或拜尔公司的2655；所述固化剂助溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯。
进一步的，所述润湿流平剂为Hydropalat-3650；所述抗老化剂为天罡助剂HS3310-苯并三唑类和受阻胺类的复合光稳定剂；所述水为自来水、地表洁净水或地下洁净水。
本发明还公开一种上述烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的使用方法，包括以下步骤：
a)将B组分加入到A组分中，搅拌均匀；
b)喷涂，然后15～30摄氏度条件下流平3～5分钟；
c)在70～80摄氏度的条件下烘烤30分钟。
本发明还公开一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的用途，所述烘烤型水性双组份聚氨酯清漆特别适用于汽车修补涂装。
本发明的有益效果为：
本发明的烘烤型水性双组份聚氨酯清漆能够在70～80摄氏度的条件下烘烤成型，并且不产生痱子，成型漆面光洁平整；烘烤30分钟即可固化定型，生产效率高；漆面硬度能够达到2H，60°光泽度达到93～95。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。
实施例1：
(1)组份A
Figure GDA0002355293570000061
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯(烟台万华聚氨酯股份公司的161) 16重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 14.5重量份。
实施例2：
(1)组份A
Figure GDA0002355293570000071
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯(烟台万华聚氨酯股份公司的161) 14重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 10重量份。
实施例3：
(1)组份A
Figure GDA0002355293570000072
Figure GDA0002355293570000081
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯(烟台万华聚氨酯股份公司的161) 10重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 10重量份。
上述3个实施例均采用腰果酚制备的痱子抑制剂，具体步骤如下：在6L的不锈钢高压反应釜中进行，1公斤腰果酚液体和10克催化剂乙醇钠投入反应器中，通高纯氮气来除掉其中的氧气。搅拌下升温至100度，1.5公斤环氧乙烷缓慢导入反应釜中，加入过程中釜内温度不超过120度，压力不超过5个大气压，约2小时加完。加完环氧乙烷后，继续120度反应3小时直到反应釜的压力恒定。降到室温，过量的环氧乙烷减压蒸馏去掉，得到浅黄色至棕色粘稠液体。
腰果酚(Cardanol)是一种从天然腰果壳油中经先进技术提炼而成，是一种廉价再生环保型原料，具有低毒和生物降解性，腰果酚以其特殊的化学结构还具有以下特点：1.含苯环结构，具有耐高温性能；2.极性的羟基可提供体系对接触面的润湿和活性；3.间位含不饱和双键的碳15直链，能提供体系良好的韧性，优异的憎水性和低渗透性和自干性。虽然市售有很多脂肪链的聚乙二醇醚的表面活性剂，但均起不到抑制痱子的功能。而从腰果酚制得的聚乙二醇醚却能很好地抑制水性双组份聚氨酯清漆在干燥成膜过程中痱子的产生。
上述3个实施例的烘烤型水性双组份聚氨酯清漆均可采用以下使用方法，包括以下步骤：
a)将B组分加入到A组分中，搅拌均匀；
b)喷涂，然后15～30摄氏度条件下流平3～5分钟；
c)在70～80摄氏度的条件下烘烤30分钟。
上述3个实施例的烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，能够在70～80摄氏度的条件下烘烤成型，并且不产生痱子，成型漆面光洁平整；烘烤30分钟即可固化定型，生产效率高；漆面硬度能够达到2H，60°光泽度达到93～95。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于该烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的原料配方由重量份的组份A和组份B构成：
(1)组份A
Figure FDA0002500411650000011
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯 10～16份；
丙二醇甲醚醋酸酯 10～14.5份；
所述痱子抑制剂的分子结构式如下：
Figure FDA0002500411650000012
其中R为8～18个碳的脂肪链，n＝15～20。
2.根据权利要求1所述的一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于该烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的原料配方由重量份的组份A和组份B构成：
(1)组份A
Figure FDA0002500411650000021
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯 12～16份；
丙二醇甲醚醋酸酯 12～14.5份。
3.根据权利要求2所述的一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于该烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的原料配方由重量份的组份A和组份B构成：
(1)组份A
Figure FDA0002500411650000022
(2)组份B
脂肪族异氰酸酯 12～14份；
丙二醇甲醚醋酸酯 12～13份。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于，所述痱子抑制剂采用含脂肪链的苯酚与环氧乙烷在高压下反应得到。
5.根据权利要求4所述的一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于，所述痱子抑制剂的制备方法如下：
1)800～1200重量份含脂肪链的苯酚液体与8～12重量份催化剂乙醇钠除氧，搅拌，升温至100摄氏度
2)逐渐加入1300～1700重量份环氧乙烷，100摄氏度≤温度≤120摄氏度，压力≤5个大气压；
3)120摄氏度反应直到压力恒定，降到室温，过量的环氧乙烷减压蒸馏去掉，得到浅黄色至棕色粘稠液体。
6.根据权利要求5所述的一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于，所述含脂肪链的苯酚为腰果酚。
7.根据权利要求1所述的一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于，所述羟基聚氨酯分散体为拜耳的A145、上海思盛科技公司的1538或烟台万华聚氨酯股份有限公司的4042；所述脂肪族异氰酸酯为烟台万华聚氨酯股份有限公司的水溶性脂肪族异氰酸酯161或拜尔公司的2655。
8.根据权利要求1所述的一种烘烤型水性双组份聚氨酯清漆，其特征在于，所述润湿流平剂为Hydropalat-3650；所述抗老化剂为天罡助剂HS3310-苯并三唑类和受阻胺类的复合光稳定剂；所述水为自来水、地表洁净水或地下洁净水。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述烘烤型水性双组份聚氨酯清漆的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
a)将B组分加入到A组分中，搅拌均匀；
b)喷涂，然后15～30摄氏度条件下流平3～5分钟；
c)在70～80摄氏度的条件下烘烤30分钟。
10.权利要求1～8任意一项所述烘烤型水性双组份聚氨酯清漆在汽车修补涂装上的用途。
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