CN109135534B - 一种高触变性水性双组分高光汽车面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高触变性水性双组分高光汽车面漆及其制备方法。本发明面漆由涂漆和交联剂按重量比100:(13.5～15)组成；其中涂漆由高羟值水性丙烯酸共聚物分散体、低羟值水性丙烯酸共聚物分散体、流平剂、分散剂、pH值调节剂、成膜助剂、钛白粉、非离子缔合型增稠剂、碱溶胀增稠剂和去离子水组成；交联剂由疏水性HDI三聚体、基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯组成。本发明提供面漆具有适用期长、硬度高和触变性好的特点，湿膜厚度70μm以上而不流挂且无痱子和暗泡的弊病，解决了水性涂料因施工固含低而导致丰满度和外观差的技术难题。

Description

一种高触变性水性双组分高光汽车面漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高触变性水性双组分高光汽车面漆及其制备方法。

背景技术

汽车车身涂层是多层体系，一般包括底漆层、中涂漆层和面漆层。面漆是汽车涂装的最外层，涂装后的整体效果都是通过面漆层所展示出来，因此面漆必需具有一定的色相、光泽、丰满度和良好的耐候性。现有的面漆多为溶剂型，有机溶剂的挥发会带来严重的环境污染问题。而且，溶剂型涂料还存在着运输、储存和使用的安全性问题。

由于国家环保政策和对有机挥发物(VOC)的排放控制越来越严，溶剂型涂料已正向环保水性涂料快速转换。与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料是以水为分散介质，具有不燃、无毒和较低的VOC排放。但是水的蒸发热和热容值高，受温度、湿度的影响大。很多工厂使用的水性面漆存在干燥慢、丰满度差、施工易流挂的问题。提高干燥速度，水性面漆在烘烤时极易产生痱子和暗泡等缺陷；由于水性涂料施工固含比溶剂型涂料一般低40～50％，通过涂装厚度提高丰满度又会出现流挂的弊病。而且双组份水性涂料的适用期对增稠剂非常敏感，如果增稠剂的选择和配方设计不当，配漆后会在短时间内粘度急剧增加而影响施工性。目前，现有的双组份水性涂料一次性厚涂的湿膜厚度超过45μm就非常容易流挂，而且具有一定触变性的涂料活化期一般为1～2.5h，不能满足涂装工艺要求。

专利文献CN 105820737 A公开了一种汽车用水性双组份中涂漆，该中涂漆包括组分A：羟基丙烯酸树脂(由高羟值的羟基丙烯酸树脂与低羟值的羟基丙烯酸树脂按重量比为1.5～2:1复配；其中高羟值的羟基丙烯酸树脂的羟值为130～145mgKOH/g；低羟值的羟基丙烯酸树脂的羟值为70～90mgKOH/g)、去离子水、胺中和剂(二甲基乙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇)、分散剂(BYK-190或BYK-194N与ELEMENTIS FX600复配)、湿润剂、防沉剂(有机蒙脱土类防沉剂)、体质颜料、颜料(金红石型钛白粉)、消泡剂、流平剂(TEGO240、TEGO425、TEGO450)、增稠剂和助溶剂(二丙酮醇和2-甲基-2-丁醇)；组分B：异氰酸酯固化剂(N3900)、附着力促进剂(硅烷偶联剂类，如Glymo)、防闪锈剂和助溶剂(丙二醇二醋酸酯)。该中涂漆的性能优异，可惜仍不能完全满足作为汽车面漆的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题(如水性汽车面漆的干燥速度慢、丰满度差、施工易流挂、漆层极易产生痱子和暗泡等缺陷)，本发明提供了一种高触变性水性双组分高光汽车面漆，该面漆具有适用期长、硬度高和触变性好的特点，湿膜厚度70μm以上而不流挂且无痱子和暗泡的弊病，解决了水性涂料因施工固含低而导致丰满度和外观差的技术难题。

本发明提供的高触变性水性双组分高光汽车面漆，由如下重量比的原料配制而成：涂漆:交联剂＝100:(13.5～15)；

所述涂漆由如下重量百分比计的原料配制而成：高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体50～55％、低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体6～10％、流平剂0.1～0.2％、分散剂BYK-190 2.0～3.0％、pH值调节剂0.6～0.8％、成膜助剂TEXANOL酯醇1.5～2.0％、钛白粉20～25％、非离子缔合型增稠剂0.1～0.2％、碱溶胀增稠剂0.5～1％、去离子水补足100％；

所述交联剂由如下重量百分比计的原料配制而成：疏水性HDI三聚体30～40％、基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯40～50％、丙二醇甲醚醋酸酯补足100％。优选地，

所述高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体的羟基含量为3.8～4.2％、触变指数为2.0～2.2，固体份为40～50％，粒径≤60nm；所述高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体具体为Bayhydrol A 2542(品牌为拜耳，型号为Bayhydrol A 2542)。

优选地，所述低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体的羟基含量为1.2～1.5％，触变指数为3.2～3.3，固体份为40～50％，粒径≤60nm；所述低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体具体为Bayhydrol A2846XP(品牌为拜耳，型号为BayhydrolA2846XP)。

优选地，所述流平剂为丙烯酸酯均聚物或氟改性聚丙烯酸酯。优选地，所

述pH值调节剂为AMP-95(品牌为陶氏，型号为AMP-95)。

优选地，所述非离子缔合型增稠剂为TEGO 3060(品牌为迪高，型号为TEGO 3060)。

优选地，所述碱溶胀增稠剂为Rheovis AS1130(品牌为巴斯夫，型号为RheovisAS1130)。

优选地，所述疏水性HDI三聚体为Desmodur N3900(品牌为拜耳，型号为DesmodurN3900)。

优选地，所述基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯为Bayhydur XP2547(品牌为拜耳，型号为Bayhydur XP2547)。

优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

所述分散剂为BYK-190，其品牌为毕克，型号为BYK-190；所述成膜助剂为TEXANOL酯醇，其品牌为伊士曼，型号为TEXANOL。

相应地，本发明还提供了上述高触变性水性双组分高光汽车面漆的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将配方量的去离子水、分散剂BYK-190和pH值调节剂加入到分散缸内分散均匀，接着缓慢加入钛白粉，在600～800rpm转速下预分散20～30min，然后用砂磨机将预分散后的混合物研磨至10μm以下，得到色浆；

S2、往配漆缸中加入配方量的高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体、低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体、流平剂和成膜助剂TEXANOL酯醇，分散均匀，接着加入色浆，在800～1000rpm转速下分散10～20min，然后加入配方量的非离子缔合型增稠剂和碱溶胀增稠剂，过滤后得到涂漆；

S3、取配方量的疏水性HDI三聚体、基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯，混合均匀，过滤后得到交联剂；

S4、将涂漆和交联剂加入到分散缸内，在200～300rpm转速下分散3～5min，得到高触变性水性双组分高光汽车面漆。

本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆的发明构思如下：首先，本发明采用粒径≤60nm且较高固含的高羟值和低羟值水性羟基丙烯酸共聚物分散体复配，其中羟基含量为3.8～4.2％的高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体可提高涂层硬度、光泽度和交联密度；羟基含量为1.2～1.5％的低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体可提高涂层的干燥速度和基材附着力；更重要的是：本发明所采用的水性羟基丙烯酸共聚物分散体本身就具有较高的触变性，可以减少流变助剂的用量，从而降低增稠剂对配漆后活化期的影响。

其次，本发明采用非离子缔合型增稠剂和碱溶胀增稠剂进行复配，以碱溶胀增稠剂为主，调整涂漆粘度；以强假塑性非离子缔合型增稠剂为辅，进一步提高涂漆的触变性而且配漆后活化期内不会因涂料粘度急剧增加而影响施工性。

再者，本发明采用疏水性HDI三聚体和基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯复配作为交联剂，利用基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯与水性羟基丙烯酸共聚物分散体较快的反应速度，提高配漆后涂漆的粘度和触变性，避免配漆初期施工时出现流挂；但亲水性固化剂配漆后期粘度和触变性又会下降，此时疏水性HDI三聚体会提高配漆后期粘度和触变性。因此，本发明涂料配方体系的适用期高于5h，而且在配漆后适用期内都具有合适的粘度、触变性和良好的施工性能，即使在低温高湿环境条件下施工，涂料也不会流挂且具有较快的表干速度。

因此，与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆的VOC小于80g/L，更加绿色环保，且施工固含量高，粘度适中，触变性高，可采用静电喷涂和空气喷涂进行一次性厚涂，湿膜厚度70μm以上而不流挂且无痱子和暗泡的弊病，解决了水性涂料因施工固含低而导致丰满度和外观差的技术难题。

(2)本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆具有适用期长、硬度高和触变性好的特点，可在复杂形状的工件表面厚涂不流挂，漆膜表面状态平整且具有高的光泽和丰满度，适用于空气喷涂、圆盘和旋杯静电喷涂等流水线涂装工艺，并且即使在低温高湿环境条件下施工，涂料也不会流挂且具有较快的表干速度，使得施工简便、成本降低。

(3)本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆与中涂、底漆具有良好的润湿、流平和层间附着，也可在基材上直接涂装，并且漆膜的耐冲击性、耐候性和耐水性优异，能满足在汽车上的良好应用。

(4)本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆的制备方法简单，工艺稳定，条件可控，可工业化生产，有利于推广应用。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细说明。实施例、本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆及其制备

如下表1所示，列举了本发明汽车面漆的6个实施例的重量配比表。

表1 本发明实施例1～6汽车面漆配方

实施例1～6的制备方法如下：

S1、将配方量的去离子水、分散剂BYK-190和pH值调节剂加入到分散缸内分散均匀，接着缓慢加入钛白粉，在800rpm转速下预分散20min，然后用砂磨机将预分散后的混合物研磨至10μm以下，得到色浆；

S2、往配漆缸中加入配方量的高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体、低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体、流平剂和成膜助剂TEXANOL酯醇，分散均匀，接着加入色浆，在800rpm转速下分散20min，然后加入配方量的非离子缔合型增稠剂和碱溶胀增稠剂，过滤后得到涂漆；

S3、取配方量的疏水性HDI三聚体、基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯，混合均匀，过滤后得到交联剂；

S4、将涂漆和交联剂加入到分散缸内，在200rpm转速下分散5min，得到高触变性水性双组分高光汽车面漆。

试验例一、本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆的性能检测对实施

例1～6面漆及其涂层的性能进行检测，结果如下表2所示。

表2各实施例汽车面漆的性能检测结果

由上表2可知：

(1)本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆的施工固含量高，粘度适中，触变性高，湿膜厚度70μm以上而不流挂且无痱子和暗泡等弊病，并且适用期达5h以上，在配漆后适用期内仍具有合适的粘度、触变性和良好的施工性能，即使在低温高湿环境条件下施工，涂料也不会流挂且具有较快的表干速度，使得施工简便、成本降低。

(2)本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆膜表面状态平整、光滑，且具有高光泽度和丰满度，同时硬度高、附着力强，耐冲击性、耐候性和耐水性优异，能满足在汽车上的良好应用。实施例1～6中，以实施例4面漆的综合性能最佳，因此实施例4为本发明的最佳实施例。

试验例二、不同原料及配比对本发明高触变性水性双组分高光汽车面漆性能的影响

对比例1：与实施例4相比，本对比例的区别仅在于：使用原料Bayhydrol A 2457替换Bayhydrol A2846XP。

对比例2：与实施例4相比，本对比例的区别仅在于：使用原料TEGO 3030替换TEGO3060。

对比例3：与实施例4相比，本对比例的区别仅在于：Rheovis AS1130的用量调整为0.18kg，TEGO 3060的用量调整为0.7kg。

对比例4：与实施例4相比，本对比例的区别仅在于：使用原料Bayhydur XP2451替换Bayhydur XP2547。

对比例5：与实施例4相比，本对比例的区别仅在于：Bayhydur XP2547 75kg和丙二醇甲醚醋酸酯25kg配制成交联剂。

对比例6：与实施例4相比，本对比例的区别仅在于：Desmodur N3900 45kg、Bayhydur XP2547 30kg和丙二醇甲醚醋酸酯25kg配制成交联剂。

对比例1～6的制备方法参照本发明实施例，同时参照试验例一的方法对对比例1～6面漆及其涂层的性能进行测试，结果如下表3所示。

表3 各对比例汽车面漆的性能检测结果

项目	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5	对比例6
							粘度/s	42.9	39.8	45.7	31.7	28.3	32.4
适用期/h	3	3.5	3	2.5	3	4
							触变指数	1.87	3.05	3.47	2.02	2.71	3.50
流挂性/μm	43	55	61	45	64	67
							光泽60°∠	88.7	89.4	86.3	85.5	89.6	90.7
铅笔硬度	HB	2H	H	HB	H	2H
							附着力/级	2	1	1	3	2	1

由上表3可知：在本发明实施例4的基础上，改变个别原料的种类或配比，伴随的是部分甚至全部性能的下降，可见，涂料是一个复杂的体系，各因素的改变都会对涂料的性能产生影响。因此，本发明通过特定原料的结合，获得了一种性能优异，特别是触变性高、适用期长，湿膜厚度70μm以上而不流挂且无痱子和暗泡等弊病的水性双组分高光汽车面漆。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高触变性水性双组分高光汽车面漆，其特征在于，所述面漆由如下重量比的原料配制而成：涂漆:交联剂＝100:(13.5～15)；

所述涂漆由如下重量百分比计的原料配制而成：高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体50～55％、低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体6～10％、流平剂0.1～0.2％、分散剂BYK-1902.0～3.0％、pH值调节剂0.6～0.8％、成膜助剂TEXANOL酯醇1.5～2.0％、钛白粉20～25％、非离子缔合型增稠剂0.1～0.2％、碱溶胀增稠剂0.5～1％、去离子水补足100％；

所述交联剂由如下重量百分比计的原料配制而成：疏水性HDI三聚体30～40％、基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯40～50％、丙二醇甲醚醋酸酯补足100％；

所述高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体的羟基含量为3.8～4.2％、触变指数为2.0～2.2，固体份为40～50％，粒径≤60nm；

所述低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体的羟基含量为1.2～1.5％，触变指数为3.2～3.3，固体份为40～50％，粒径≤60nm；

所述非离子缔合型增稠剂为TEGO 3060；

所述碱溶胀增稠剂为Rheovis AS1130；

所述疏水性HDI三聚体为Desmodur N3900；

所述基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯为Bayhydur XP2547。

2.如权利要求1所述高触变性水性双组分高光汽车面漆，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸酯均聚物或氟改性聚丙烯酸酯。

3.如权利要求1所述高触变性水性双组分高光汽车面漆，其特征在于，所述pH值调节剂为AMP-95。

4.如权利要求1～3任一项所述高触变性水性双组分高光汽车面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将配方量的去离子水、分散剂BYK-190和pH值调节剂加入到分散缸内分散均匀，接着缓慢加入钛白粉，在600～800rpm转速下预分散20～30min，然后用砂磨机将预分散后的混合物研磨至10μm以下，得到色浆；

S2、往配漆缸中加入配方量的高羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体、低羟值触变性水性羟基丙烯酸共聚物分散体、流平剂和成膜助剂TEXANOL酯醇，分散均匀，接着加入色浆，在800～1000rpm转速下分散10～20min，然后加入配方量的非离子缔合型增稠剂和碱溶胀增稠剂，过滤后得到涂漆；

S3、取配方量的疏水性HDI三聚体、基于HDI的亲水聚醚改性脂肪族聚异氰酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯，混合均匀，过滤后得到交联剂；

S4、将涂漆和交联剂加入到分散缸内，在200～300rpm转速下分散3～5min，得到高触变性水性双组分高光汽车面漆。