CN109796862A - 一种秒修复tpu隐形车衣膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秒修复TPU隐形车衣膜及其制备方法。通过减少芳香族二异氰酸酯的重量份，提高脂肪族二异氰酸酯的重量份，和在原料中添加一定量的脂肪族阴离子型聚氨酯树脂和一定量的抗氧化剂和抗紫外助剂，该车衣膜在划伤时能够实现划伤部位的快速愈合修复，实现秒修复功能，同时该秒修复TPU隐形车衣膜还具有优异的耐黄变性、抗紫外线辐射性能，起到保护汽车表面漆层的作用，利于广泛推广应用。

Description

一种秒修复TPU隐形车衣膜及其制备方法

技术领域

本发明属于保护膜、防护涂层技术领域，特别涉及一种用于汽车漆表面保护的秒修复TPU隐形车衣膜及其制备方法。

背景技术

随着我国改革开放事业的持续推进，我国社会经济发展得到了飞跃性的提升。家庭财富的不断积累使得汽车愈发受到中国家庭的青睐。截止2017年末，我国汽车的保有量已超过3.1亿辆。庞大的汽车保有量催生了庞大的汽车保养市场。

汽车在实际使用过程中，环境中的沙尘、酸雨、污染物等会对汽车漆产生冲击、腐蚀等损害作用，由此导致汽车漆的破损、开裂和溶解。传统的防护措施是通过在车漆表面打蜡、抛光，这种方式需要汽车定期前往保养机构进行维护。不仅给车主带来麻烦，而且会增加车主的经济负担。另一种起源于美国的新型防护措施便是贴合隐形车衣。由于隐形车衣能够有效的保护车漆并起到防刮伤作用，由此减少了汽车前往保养机构维护的次数，显著降低了车主的经济负担。目前，大部分车主在购买新车之后变回延伸使用隐形车衣。

我国的隐形车衣技术还处于起步和发展阶段，目前绝大部分隐形车衣是借助优异的抗划伤、抗破损性能来保护车漆，同时起到延长车衣的使用周期。同时车衣还要承受阳光照射，因此相关产品的耐黄变性能也需要经受严格的考验。另一种车衣膜主要使用TPU材料，可以实现受损部位的修复，然而目前国内相关自修复车衣膜产品的自修复时间较长，无法实现秒修复功能。因此相关产品的实际使用存在限制。

发明内容

针对现有自修复车衣膜修复时间长，容易黄变的现象，致使车衣膜的使用周期缩短，本发明的目的在于提供一种具有秒修复功能的耐黄变TPU隐形车衣膜，该产品的综合性能佳，保护效果好。

本发明的技术方案是：用于汽车表面防护的秒修复TPU隐形车衣膜，按照重量份计，所述车衣膜的原料包括如下组分：

脂肪族二异氰酸酯80-130份

芳香族二异氰酸酯20-40份，优选为10-20份

羟基聚醚多元醇550-650份

催化剂20-30份

扩链剂30-50份，优选为25-30份

抗氧化剂5-10份

抗紫外助剂5-10份

聚氨酯树脂50-100份

溶剂 200-300份

分散剂5-10份

消泡剂10-20份。

进一步的，所述脂肪族二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的至少一种。

进一步的，所述芳香族二异氰酸酯选自对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的至少一种

进一步的，所述羟基聚醚多元醇选自端羟基聚醚多元醇、三羟基聚醚多元醇、四羟基聚醚多元醇中的任意两种或三种。

进一步的，所述催化剂为金属有机催化剂，包括有二月硅酸二丁基锡、新癸酸铋、环烷酸铋中的至少一种。

进一步的，所述扩链剂选自1,3-丁二醇、1,4-丁二醇中的至少一种。

进一步的，所述抗氧化剂为主抗氧化剂，包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基四醇酯中的至少一种。

进一步的，所述抗紫外助剂选自苯并三唑、二苯酮的至少一种。

进一步的，所述聚氨酯树脂为脂肪族阴离子型聚氨酯分散液，优选地，所述聚氨酯树脂为济宁华凯树脂有限公司HKR-229、HKR-329、上海摩田化学有限公司的PU198中的至少一种。

进一步的，所述分散剂选自油酸钠、十二烷基苯环酸钠中的至少一种。

进一步的，所述消泡剂为毕克公司BYK028、BYK-W961，罗地亚公司DF-691中的至少一种。

进一步的，所述溶剂为二甲苯、丁酮、乙酸乙酯和四氢呋喃按比例质量比4:1:4:1进行混合。

上述秒修复TPU隐形车衣膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）在至少5L的反应釜中持续通入氮气5min，将不超过50%重量份数的脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、羟基聚醚多元醇和不超过50%重量份数的溶剂加入到反应釜中，在60-70^oC下以800-1000rpm的转速分散5-10min；

（2）随后将温度降低至45-50 ^oC，将剩余的脂肪族二异氰酸酯、催化剂、扩链剂加入到反应釜后，再将温度再度升至65-75^oC，并以800-1000rpm的转速分散，整个恒温反应过程持续3-5h；

（3）将温度降低至45-50 ^oC，将剩余的溶剂加入到反应釜中，以500-800rpm的转速分散5-15min；

（4）将抗氧化剂、抗紫外助剂、聚氨酯树脂、分散剂和消泡剂加入到反应釜中，以500-600rpm的转速分散分散30-60min；

（5）配置好的混合液可通过刷涂、喷涂、滚涂或通过涂布机涂布等方法施工，为加快固化速度，可以适当的提高环境湿度至不超过80%，待固化成膜后形成所述的秒修复TPU涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1.本发明通过减少芳香族二异氰酸酯的重量份，提高脂肪族二异氰酸酯的重量份，有效的提升了成膜涂层的耐黄变性能。

2.本发明合成聚氨酯预聚体内含有较多的软段结构，在成膜涂层中软段结构能够发生分子链段的迁移运动，从而为破损涂层表面的自修复提供了条件，实现膜破损后的秒修复。

3.本发明的秒修复TPU涂层含有一定量的脂肪族阴离子型聚氨酯树脂，从而显著提升了复合涂层的耐水解性能。

4.本发明的效修复TPU涂层含有一定量的抗氧化剂和抗紫外助剂，从而有效抑制了聚氨酯的黄变倾向，延长了成膜涂层的使用周期。

5.本发明所述材料容易获得，合成操作简单，适合工业化生产应用。

具体实施方式

下面列举实施例对本发明进行说明，但本发明不受下述实施例的限制，在符合本发明前后宗旨的范围内可做各种变化，这些都包括在本发明的技术范围内。

本发明选用的羟基聚醚多元醇购自江苏省海安石油化工厂HSH系列，分子量：1000~5000，可根据需要选择不同分子量的羟基聚醚多元醇，本发明实施例中所使用的主要是分子量1000的羟基聚醚多元醇和分子量3000的三羟基聚醚多元醇，但实施本发明并所选用的羟基聚醚多元醇不限于厂家及其具体性能参数。

实施例1：具体的，所述秒修复TPU隐形车衣膜涂层包括以下重量份数比的原料：脂肪族二异氰酸酯100份，芳香族二异氰酸酯15份，羟基聚醚多元醇550份，催化剂25份，扩链剂30份，抗氧化剂5份，抗紫外助剂8份，聚氨酯树脂100份，溶剂250份，分散剂10份，消泡剂20份。

其中，所述的脂肪族二异氰酸酯选取异佛尔酮二异氰酸酯；所述芳香族二异氰酸酯选取甲苯二异氰酸酯；所述羟基聚醚多元醇选取端羟基聚醚多元醇、三羟基聚醚多元醇以50:5的比例混合；催化剂选取二月硅酸二丁基锡；扩链剂选取1,4-丁二醇；抗氧化剂选取2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；抗紫外助剂选取苯并三唑；聚氨酯树脂选取济宁华凯树脂有限公司HKR-229；溶剂选取二甲苯、丁酮、乙酸乙酯和四氢呋喃按照4:1:4:1的比例混合；分散剂选取十二烷基苯环酸钠；消泡剂选取毕克公司BYK028。

一种秒修复TPU隐形车衣膜的制备方法，其包括以下步骤：

（1）在至少5L的反应釜中持续通入氮气5min，将异佛尔酮二异氰酸酯50份、甲苯二异氰酸酯7.5份、端羟基聚醚多元醇500份、三羟基聚醚多元醇50份、二甲苯50份、丁酮12.5份、乙酸乙酯50份、四氢呋喃12.5份加入到反应釜中，在70^oC下以800rpm的转速分散5min

（2）随后将温度降低至45 ^oC，将异佛尔酮二异氰酸酯50份、甲苯二异氰酸酯7.5份、二月硅酸二丁基锡25份、1,4-丁二醇30份加入到反应釜后，再将温度再度升至70^oC，并以800rpm的转速分散，整个恒温反应过程持续4h；

（3）将温度降低至45^oC，将二甲苯50份、丁酮12.5份、乙酸乙酯50份、四氢呋喃12.5份加入到反应釜中，以500rpm的转速分散15min；

（4）将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚5份、苯并三唑8份、HKR-229聚氨酯树脂100份、十二烷基苯环酸钠10份和BYK028消泡剂20份加入到反应釜中，以500rpm的转速分散60min；

（5）配置好的混合液可通过刷涂、喷涂、滚涂或通过涂布机涂布等方法施工，为加快固化速度，可以适当的提高环境湿度至不超过80%，待固化成膜后形成所述的秒修复TPU涂层。

实施例2：本实施提供一种秒修复TPU隐形车衣膜涂层的制备方法，其与实施例1基本一致，区别在于以下不同：

所述秒修复TPU隐形车衣膜涂层包括以下重量份数比的原料：脂肪族二异氰酸酯80份，芳香族二异氰酸酯10份，羟基聚醚多元醇500份，催化剂30份，扩链剂25份，抗氧化剂10份，抗紫外助剂5份，聚氨酯树脂80份，溶剂200份，分散剂8份，消泡剂15份。

所述的脂肪族二异氰酸酯选取六亚甲基二异氰酸酯；所述芳香族二异氰酸酯选取对苯二异氰酸酯；所述羟基聚醚多元醇选取端羟基聚醚多元醇、三羟基聚醚多元醇以45:5的比例混合；催化剂选取新癸酸铋；扩链剂选取1,3-丁二醇；抗氧化剂选取2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；抗紫外助剂选取二苯酮；聚氨酯树脂选取济宁华凯树脂有限公司HKR-329；溶剂选取二甲苯、丁酮、乙酸乙酯和四氢呋喃按照4:1:4:1的比例混合；分散剂选取油酸钠；消泡剂选取毕克公司BYK-W961。

一种秒修复TPU隐形车衣膜的制备方法，其包括以下步骤：

（1）在至少5L的反应釜中持续通入氮气5min，将六亚甲基二异氰酸酯40份、对苯二异氰酸酯5份、端羟基聚醚多元醇450份、三羟基聚醚多元醇50份、二甲苯40份、丁酮10份、乙酸乙酯40份、四氢呋喃10份加入到反应釜中，在65^oC下以1000rpm的转速分散8min

（2）随后将温度降低至45 ^oC，将六亚甲基二异氰酸酯40份、对苯二异氰酸酯5份、新癸酸铋30份、1,3-丁二醇25份加入到反应釜后，再将温度再度升至65^oC，并以1000rpm的转速分散，整个恒温反应过程持续5h；

（3）将温度降低至45^oC，将二甲苯40份、丁酮10份、乙酸乙酯40份、四氢呋喃10份加入到反应釜中，以650rpm的转速分散5min；

（4）将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚10份、二苯酮5份、HKR-329聚氨酯树脂80份、油酸钠8份和BYK-W961消泡剂15份加入到反应釜中，以550rpm的转速分散45min；

（5）配置好的混合液可通过刷涂、喷涂、滚涂或通过涂布机涂布等方法施工，为加快固化速度，可以适当的提高环境湿度至不超过80%，待固化成膜后形成所述的秒修复TPU涂层。

实施例3：本实施提供一种秒修复TPU隐形车衣膜涂层的制备方法，其与实施例1基本一致，区别在于以下不同：

所述秒修复TPU隐形车衣膜涂层包括以下重量份数比的原料：脂肪族二异氰酸酯130份，芳香族二异氰酸酯20份，羟基聚醚多元醇600份，催化剂30份，扩链剂25份，抗氧化剂8份，抗紫外助剂10份，聚氨酯树脂50份，溶剂300份，分散剂5份，消泡剂10份。

所述的脂肪族二异氰酸酯选取异佛尔酮二异氰酸酯；所述芳香族二异氰酸酯选取对苯二异氰酸酯；所述羟基聚醚多元醇选取端羟基聚醚多元醇、三羟基聚醚多元醇以50:10的比例混合；催化剂选取环烷酸铋；扩链剂选取1,3-丁二醇；抗氧化剂选取3,5-二叔丁基-4-羟基苯基四醇酯；抗紫外助剂选取苯并三唑；聚氨酯树脂选取上海摩田化学有限公司的PU198；溶剂选取二甲苯、丁酮、乙酸乙酯和四氢呋喃按照4:1:4:1的比例混合；分散剂选取油酸钠；消泡剂选取罗地亚公司DF-691。

一种秒修复TPU隐形车衣膜的制备方法，其包括以下步骤：

（1）在至少5L的反应釜中持续通入氮气5min，将苯二亚甲基二异氰酸酯65份、对苯二异氰酸酯10份、端羟基聚醚多元醇500份、三羟基聚醚多元醇100份、二甲苯60份、丁酮15份、乙酸乙酯60份、四氢呋喃15份加入到反应釜中，在60^oC下以900rpm的转速分散10min

（2）随后将温度降低至50 ^oC，将苯二亚甲基二异氰酸酯65份、对苯二异氰酸酯10份、环烷酸铋30份、1,3-丁二醇25份加入到反应釜后，再将温度再度升至75^oC，并以800rpm的转速分散，整个恒温反应过程持续3h；

（3）将温度降低至50^oC，将二甲苯60份、丁酮15份、乙酸乙酯60份、四氢呋喃15份加入到反应釜中，以800rpm的转速分散10min；

（4）将3,5-二叔丁基-4-羟基苯基四醇酯8份、苯并三唑10份、PU198聚氨酯树脂50份、油酸钠5份和DF-691消泡剂10份加入到反应釜中，以600rpm的转速分散30min；

（5）配置好的混合液可通过刷涂、喷涂、滚涂或通过涂布机涂布等方法施工，为加快固化速度，可以适当的提高环境湿度至不超过80%，待固化成膜后形成所述的秒修复TPU涂层。

对比例1（室温固化自修复TPU隐形薄膜）

所述室温固化自修复TPU隐形薄膜涂层包括以下重量份数比的原料：芳香族二异氰酸酯物质100份，羟基聚醚多元醇400份，催化剂10份，扩链剂20份，溶剂260份。

所述的芳香族二异氰酸酯物质选取2,4-甲苯二异氰酸酯；所述羟基聚醚多元醇选取三羟基聚醚多元醇；催化剂是二月桂酸二丁基锡；扩链剂选取1,4-丁二醇；溶剂选取二甲苯、环己酮按照1:1的比例混合。

室温固化自修复TPU隐形薄膜涂层的制备方法：

（1）在至少5L的反应釜中持续通入氮气10min，将2,4-甲苯二异氰酸酯100份、三羟基聚醚多元醇400份、二甲苯65份、环己酮65份加入到反应釜中，在75^oC下以800rpm的转速分散3h；

（2）随后将温度降低至50^oC，将二月桂酸二丁基锡10份和1,4-丁二醇20份加入到反应釜后，再将温度再度升至75^oC，并以800rpm的转速分散，整个恒温反应过程持续3.5h；

（3）将温度降低至40 ^oC，将二甲苯65份、乙酸乙酯65份加入到反应釜中，以800rpm的转速分散5min；

（4）配置好的混合液可通过涂布机进行挂涂，保持环境湿度为80%，待固化成膜后形成抗划伤自修复TPU隐形涂层。

对比例2（室温固化自修复TPU隐形薄膜）

所述室温固化自修复TPU隐形薄膜涂层包括以下重量份数比的原料：芳香族二异氰酸酯物质100份，羟基多元醇400份，催化剂10份，扩链剂20份，溶剂200份。

所述的芳香族二异氰酸酯物质选取2,4-甲苯二异氰酸酯；所述羟基多元醇选取聚丙二醇；催化剂是二月桂酸二丁基锡；扩链剂选取1,4-丁二醇；溶剂选取二甲苯。

室温固化自修复TPU隐形薄膜涂层的制备方法：

（1）在至少5L的反应釜中持续通入氮气10min，将2,4-甲苯二异氰酸酯100份、聚丙二醇400份、二甲苯100份加入到反应釜中，在75^oC下以800rpm的转速分散3h；

（2）随后将温度降低至50^oC，将二月桂酸二丁基锡10份和1,4-丁二醇20份加入到反应釜后，再将温度再度升至75^oC，并以800rpm的转速分散，整个恒温反应过程持续3h；

（3）将温度降低至40 ^oC，将二甲苯100份加入到反应釜中，以800rpm的转速分散15min；

（4）配置好的混合液可通过涂布机进行挂涂，保持环境湿度为80%，待固化成膜后形成抗划伤自修复TPU隐形涂层。

表1在相同温度下对比例、本发明制备的实施例秒修复TPU隐形车衣膜的自修复时间对照表

名称	划痕深度（mm）	自修复时间（s）	划痕深度（mm）	自修复时间（s）
					对比例1	0.005	2760	0.01	12600
对比例2	0.005	3600	0.01	15800
					实施例1	0.005	18	0.01	57
实施例2	0.005	22	0.01	66
					实施例3	0.005	13	0.01	52

从表1可以看出，在相同温度下本发明制备的实施例TPU隐形车衣膜在划痕深度相同的情况下，车衣自修复时间相比国产车衣1、国产车衣2急剧缩短，实现了划痕位置的秒修复。

根据上述说明书的揭示和指导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方案进行变更和修改。因此，本发明并不局限于以上描述的具体实施方法，对本发明的一些修改也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.秒修复TPU隐形车衣膜，其特征在于：按照重量份计，所述车衣膜的原料包括如下组分：

按照重量份计，所述涂层的原料包括如下组分：

脂肪族二异氰酸酯80-130份

芳香族二异氰酸酯20-40份

羟基聚醚多元醇550-650份

催化剂20-30份

扩链剂 30-50份

抗氧化剂5-10份

抗紫外助剂5-10份

聚氨酯树脂50-100份

溶剂 200-300份

分散剂5-10份

消泡剂10-20份。

2.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：芳香族二异氰酸酯为10-20份。

3.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：扩链剂为25-30份。

4.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：所述脂肪族二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的至少一种。

5.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：所述芳香族二异氰酸酯选自对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的至少一种。

6.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：所述催化剂为金属有机催化剂，包括有二月硅酸二丁基锡、新癸酸铋、环烷酸铋中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：所述扩链剂选自1,3-丁二醇、1,4-丁二醇中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：所述聚氨酯树脂为脂肪族阴离子型聚氨酯分散液。

9.根据权利要求1所述的车衣膜，其特征在于：所述聚氨酯树脂选自济宁华凯树脂有限公司HKR-229、HKR-329、上海摩田化学有限公司的PU198中的至少一种。

10.根据权利要求1-9任一所述的车衣膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）氮气保护下，将不超过50%重量份数的脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、羟基聚醚多元醇和不超过50%重量份数的溶剂加入到反应釜中，在60~70^oC下以800~1000rpm的转速分散5-10min；

（2）随后将温度降低至45~50 ^oC，将剩余的脂肪族二异氰酸酯、催化剂、扩链剂加入到反应釜后，再将温度再度升至65~75^oC，并以800~1000rpm的转速分散，整个恒温反应过程持续3~5h；

（3）将温度降低至45-50 ^oC，将剩余的溶剂加入到反应釜中，以500~800rpm的转速分散5~15min；

（4）将抗氧化剂、抗紫外助剂、聚氨酯树脂、分散剂和消泡剂加入到反应釜中，以500~600rpm的转速分散30~60min；

（5）通过刷涂、喷涂、滚涂或通过涂布机涂布施工，待固化成膜后形成所述的秒修复TPU涂层。