CN109294433A - 一种低voc汽车清漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种低VOC汽车清漆及其制备方法。本发明低VOC汽车清漆由A组分和B组分按照重量比1:1混合配制而成；所述A组分包括：丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂78～84％、超支化聚酯多元醇树脂3～7％、纳米二氧化硅油性液3～6％、3‑乙氧基丙酸乙酯4～8％、尼龙酸二甲酯2～6％、流平剂0.1～0.6％和有机锡催干剂0.01～0.06％；所述B组分包括：固化剂74～84％、溶剂16～26％。该清漆施工粘度≤20s/25℃(涂4杯)，施工固含≥80％，满足施工时VOC含量≤200g/L的要求，同时配方简单，成本低，漆膜性能高。

Description

一种低VOC汽车清漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种低VOC汽车清漆及其制备方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，汽车涂料在耐冲击性、装饰性、防腐剂、耐老化性方面都有很大的提高，在提高部件装饰性及环保意识的推动下，汽车涂料出现了很大的发展，尤其发展高性能绿色环保型涂料已成为行业的必然趋势。

在汽车涂料的涂装系统中，清漆是起保护和装饰作用最为关键的一道涂膜，给人以直观印象，且决定着汽车修补的涂料复合涂层的综合性能。现在市场上的汽车涂料，基本上是由聚氨树脂或丙烯酸树脂或氨基树脂体系或双组分聚氨酯体系等主要成膜物质加有机颜料、助剂和溶剂组成。

漆膜的性能主要由成膜物质决定，可是单一成膜物质所形成的漆膜往往不能满足实际应用的需求，比如漆膜硬度过低或硬脆、附着性差、丰满度低，干燥速度慢等，因此需要添加助剂和溶剂以改善漆膜性能。溶剂在涂料中起到溶解或分散成膜物质的作用，以满足各种涂料施工工艺的要求。不同的溶剂会影响漆膜中聚合物分子的形态，导致漆膜的微观形态出现很大差异，因此溶剂的溶解力及挥发率等因素对涂漆在生产、贮存、施工及漆膜光泽、附着力、表面状态等多方面性能都有着极大的影响，如溶剂挥发太快，湿膜粘度急剧增加，使得流平变得困难，产生缩孔、针孔、失光、起皱等缺陷。

现用的汽车油性清漆的主体树脂固含基本为60％，制备成漆后其施工固含仅有48％左右，其VOC排放量高达520g/L，这一类产品的制备与当今节能、减排、保护环境的理念相违背。近年来许多研究学者做了大量与清漆相关的研究工作，致力于降低清漆VOC的排放量并提高清漆的性能。

专利文献CN108165159A公开了一种超固化可全车喷涂的镜面清漆，该清漆由A组分和B组分组成，其中，所述A组分包括对羟基苯甲酸作为羟基单体合成的多元醇超固化树脂60-75％，超支化聚酯多元醇树脂3-15％，三甲苯10-20％，丙二醇甲醚醋酸酯10-18％，二价酸酯5-15％，流平剂0.1-0.6％，催干剂0.01-0.2％；所述B组分包括固化剂45-60％，二甲苯10-30％，丁酯10-30％。该清漆活化期≥1h，在25℃的表干时间40-60min，满足整车喷涂，且漆膜外观优异，无明显收缩失光，丰满度DOI≥85(黑色1K底漆)，可是该清漆配方复杂，且需要对固化剂进行改进，使得成本升高，不利于推广应用。

专利文献CN108276886A公开了一种低VOC的超固化修补清漆，由A组分和B组分配制而成；所述A组分包括多元醇超固化树脂50-65份、氟改性丙烯酸树脂15-25份、超支化聚酯多元醇树脂1-5份、溶剂16-23份、流平剂0.1-0.6份、有机锡催干剂0.01-0.2份；所述B组分包括低粘度脂肪族聚异氰酸酯53-70份、二甲苯3-10份、乙酸正丁酯32-40份；其中A组分溶剂由乙酸正丁酯、乙酸异丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按体积比4-6:4-9:6-10组成。该清漆漆膜鲜亮、丰满度高，外观优异，无明显收缩失光，并且具有一定的划痕自修复能力和优良耐酸蚀性、耐候性能和耐玷污性。可是该清漆应用了价格昂贵的氟改性丙烯酸树脂，使得成本较高，不利于推广应用。

发明内容

为了解决现有高固含、高性能汽车清漆的VOC排放量大，且配方复杂、成本高的技术问题，本发明提供了一种低VOC汽车清漆，该清漆施工粘度≤20s/25℃(涂4杯)，施工固含≥80％，满足施工时VOC含量≤200g/L的要求，同时配方简单，漆膜性能高。

本发明提供的一种低VOC汽车清漆，由A组分和B组分按照重量比1:1混合配制而成；

所述A组分包括以下重量分数计的原料：丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂78～84％、超支化聚酯多元醇树脂3～7％、纳米二氧化硅油性液3～6％、3-乙氧基丙酸乙酯4～8％、尼龙酸二甲酯2～6％、流平剂0.1～0.6％和有机锡催干剂0.01～0.06％；

所述B组分包括以下重量分数计的原料：固化剂74～84％、溶剂16～26％。

作为本发明优选的实施方式，所述的低VOC汽车清漆由A组分和B组分按照重量比1:1混合配制而成；

所述A组分包括以下重量分数计的原料：丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂81.56％、超支化聚酯多元醇树脂5％、纳米二氧化硅油性液4％、3-乙氧基丙酸乙酯6％、尼龙酸二甲酯3％、流平剂0.4％和有机锡催干剂0.04％；

所述B组分包括以下重量分数计的原料：固化剂78％、溶剂22％。

优选地，所述纳米二氧化硅油性液的组成为纳米二氧化硅20％(w/w)、丙二醇甲醚醋酸酯80％(w/w)。

优选地，所述流平剂为丙烯酸酯流平剂。

优选地，所述有机锡催干剂为二月桂酸二丁基锡。

优选地，所述固化剂为低粘度脂肪族聚异氰酸酯树脂。

优选地，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和尼龙酸二甲酯的组合物，所述丙二醇甲醚醋酸酯和尼龙酸二甲酯的重量比为(2～3):1。

相应地，本发明还提供了上述的低VOC汽车清漆的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、A组分的制备：按配方量，往混合缸中投入丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂、超支化聚酯多元醇树脂，搅拌下投入纳米二氧化硅油性液，搅拌10～15min后投入3-乙氧基丙酸乙酯、尼龙酸二甲酯、流平剂和有机锡催干剂，再搅拌5～10min，制得A组分；

S2、B组分的制备：按配方量，往混合缸中投入溶剂，接着冲入氮气，搅拌下投入固化剂，并搅拌10～15min，制得B组分；

S3、A组分和B组分按照重量比1:1混合，制得低VOC汽车清漆。

本发明低VOC汽车清漆以丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂作为主体树脂，其粘度低，固含量高，干性优异，漆膜丰满度好，引入超支化聚酯多元醇树脂，能够提高漆膜硬度以及丰满度，同时满足超低VOC排放量的要求，再引入纳米二氧化硅油性液，显著提升漆膜硬度及性能。可是纳米二氧化硅油性液引入清漆体系后稳定性下降，纳米二氧化硅容易团聚并沉降，影响清漆性能，同时二月桂酸二丁基锡催干剂的添加虽明显提高漆膜的干燥性能，但也容易导致涂膜出现缩孔、针孔、失光等缺陷，而本发明通过3-乙氧基丙酸乙酯、尼龙酸二甲酯与纳米二氧化硅油性液中的丙二醇甲醚醋酸酯按一定比例复配，该混合溶液作为成膜物质的溶剂，一方面，该混合溶剂可有效提高纳米二氧化硅的稳定性，从而提高A组分的贮存稳定性；另一方面，该混合溶剂可辅助提高漆膜的附着力、耐候性等性能；再一方面，该混合溶剂与B组分的溶剂在一定比例下协调，平衡漆膜干燥速度，保证施工性，同时保证漆膜表面平整光滑，杜绝缩孔、针孔、失光等涂膜缺陷。

因此，与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)本发明汽车清漆的VOC排放量低于200g/L，更加绿色环保，且施工固含量高，施工粘度适中，干燥时间适宜，具有良好的施工性；

(2)本发明低VOC汽车清漆所形成的漆膜外观优异，平整光滑，无缩孔、针孔、失光等缺陷，光泽度高、丰满度好，并且附着力强、硬度高，耐水性、耐化学品性和耐候性优异，能够更好地保护车身；

(3)本发明低VOC汽车清漆的配方简单、成本低，贮存稳定高，且制备方法简单，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。

本发明所用原料均为常规市售商品。

例如丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂的品牌为帝斯曼，型号为DSM944，固含量为96％。超支化聚酯多元醇树脂购自江门市慧宇化工有限公司，型号为BASFHPE1170B，固含量为70％。纳米二氧化硅油性液购自杭州万景新材料有限公司，其由纳米二氧化硅20％(w/w)与丙二醇甲醚醋酸酯80％(w/w)混合而成。3-乙氧基丙酸乙酯的品牌为美国陶氏，英文简称EEP。尼龙酸二甲酯是由三种二价酸酯(琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、已二酸二甲酯)组成的混合物，英文简称DBE，购自上海吴泾化工有限公司。丙烯酸酯流平剂的品牌为德国毕克，型号为BYK358N。二月桂酸二丁基锡的品牌为美国气体，型号为DabcoT-12。低粘度脂肪族聚异氰酸酯树脂的品牌为科思创，型号为N3900。

实施例1～4、本发明低VOC汽车清漆及其制备

如下表1所示，列举了本发明低VOC汽车清漆的4个实施例的重量配比表。

表1

制备方法：

S1、A组分的制备：按配方量，往混合缸中投入丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂、超支化聚酯多元醇树脂，搅拌下投入纳米二氧化硅油性液，搅拌10min后投入3-乙氧基丙酸乙酯、尼龙酸二甲酯、丙烯酸酯流平剂和二月桂酸二丁基锡，再搅拌10min，制得A组分；

S2、B组分的制备：按配方量，往混合缸中投入丙二醇甲醚醋酸酯和尼龙酸二甲酯，接着冲入氮气，搅拌下投入低粘度脂肪族聚异氰酸酯树脂，并搅拌15min，制得B组分；

S3、A组分和B组分按照重量比1:1混合，制得低VOC汽车清漆。

试验例一、本发明低VOC汽车清漆及其漆膜性能

对本发明实施例1～4的低VOC汽车清漆及其漆膜的性能进行检测，结果如下表2所示。

表2

由上表2可知，本发明低VOC汽车清漆的施工粘度≤20s/25℃(涂4杯)，施工固含≥80％，满足施工时VOC含量≤200g/L的要求，表干时间为45～55min，可抛光时间为6～7h，具有良好的施工性；同时本发明清漆所形成的漆膜外观优异，平整光滑，无缩孔、针孔、失光等缺陷，还具有很高的光泽及丰满度，并且附着力强、硬度高，耐候性及耐有机溶剂、酸、碱等性能优异，人工加速老化3000h不粉化，失光率在15％以下，色差△E在3以下，具有良好的应用效果。实施例1～4中，以实施例3的综合性能最佳，因此实施例3为本发明的最佳实施例。

试验例二、各原料及配比对本发明低VOC汽车清漆及其漆膜性能的影响

设置对比例1～6，具体如下：

对比例1：与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，使用对羟基苯甲酸作为羟基单体合成的多元醇超固化树脂(10742树脂)替换丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂(以下简称DSM944树脂)。

对比例2：与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，不添加纳米二氧化硅油性液，DSM944树脂的用量提高至85.56kg。

对比例3：与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，纳米二氧化硅油性液的用量提高至8kg，DSM944树脂的用量降低至77.56kg。

对比例4：与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，不添加3-乙氧基丙酸乙酯，尼龙酸二甲酯的用量提高至9kg。

对比例5：与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，不添加尼龙酸二甲酯，3-乙氧基丙酸乙酯的用量提高至9kg。

对比例6：与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，使用乙酸正丁酯替换尼龙酸二甲酯，使用乙酸异丁酯替换3-乙氧基丙酸乙酯，用量不变。

对比例7：与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，使用三甲苯替换3-乙氧基丙酸乙酯，用量不变。

对对比例1～7清漆及其漆膜的性能进行检测，结果如下表3所示。

表3

由上表3可知：在本发明实施例3的基础上，改变个别原料或配比，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，获得了一种漆膜外观优异，硬度高、性能强，且具备良好施工性和贮存稳定性的低VOC汽车清漆。

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 (8)

1.一种低VOC汽车清漆，其特征在于，由A组分和B组分按照重量比1:1混合配制而成；

所述A组分包括以下重量分数计的原料：丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂78～84％、超支化聚酯多元醇树脂3～7％、纳米二氧化硅油性液3～6％、3-乙氧基丙酸乙酯4～8％、尼龙酸二甲酯2～6％、流平剂0.1～0.6％和有机锡催干剂0.01～0.06％；

所述B组分包括以下重量分数计的原料：固化剂74～84％、溶剂16～26％。

2.如权利要求1所述的低VOC汽车清漆，其特征在于，由A组分和B组分按照重量比1:1混合配制而成；

所述A组分包括以下重量分数计的原料：丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂81.56％、超支化聚酯多元醇树脂5％、纳米二氧化硅油性液4％、3-乙氧基丙酸乙酯6％、尼龙酸二甲酯3％、流平剂0.4％和有机锡催干剂0.04％；

所述B组分包括以下重量分数计的原料：固化剂78％、溶剂22％。

3.如权利要求1或2所述的低VOC汽车清漆，其特征在于，所述纳米二氧化硅油性液的组成为纳米二氧化硅20％(w/w)、丙二醇甲醚醋酸酯80％(w/w)。

4.如权利要求1或2所述的低VOC汽车清漆，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸酯流平剂。

5.如权利要求1或2所述的低VOC汽车清漆，其特征在于，所述有机锡催干剂为二月桂酸二丁基锡。

6.如权利要求1或2所述的低VOC汽车清漆，其特征在于，所述固化剂为低粘度脂肪族聚异氰酸酯树脂。

7.如权利要求1或2所述的低VOC汽车清漆，其特征在于，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和尼龙酸二甲酯的组合物，所述丙二醇甲醚醋酸酯和尼龙酸二甲酯的重量比为(2～3):1。

8.一种如权利要求1或2所述的低VOC汽车清漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、A组分的制备：按配方量，往混合缸中投入丙烯酸羟丁酯作为羟基单体合成的多元醇树脂、超支化聚酯多元醇树脂，搅拌下投入纳米二氧化硅油性液，搅拌10～15min后投入3-乙氧基丙酸乙酯、尼龙酸二甲酯、流平剂和有机锡催干剂，再搅拌5～10min，制得A组分；

S2、B组分的制备：按配方量，往混合缸中投入溶剂，接着冲入氮气，搅拌下投入固化剂，并搅拌10～15min，制得B组分；

S3、A组分和B组分按照重量比1:1混合，制得低VOC汽车清漆。