CN110105551A - 高硬度封端型单组份烘烤型面漆树脂及其制备方法和应用 - Google Patents

高硬度封端型单组份烘烤型面漆树脂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种树脂，包括12w/w％～22w/w％的二元醇，1w/w％～9w/w％三元以上醇，32w/w％～37w/w％酸或酸酐，1w/w％～6w/w％E10P，2w/w％～4w/w％封端剂经酯化共聚，再添加36w/w％～39w/w％溶剂兑稀而成，其中各组分之和为100％。以本发明提供的树脂，配以助剂、颜料和溶剂制成单组份漆料，作为面漆应用于三涂层(即底漆、面漆和清漆)汽车涂装中，提高汽车漆面的硬度，有效改善漆面刮花情况的发生。

Description

高硬度封端型单组份烘烤型面漆树脂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种封端型树脂，以及含有该树脂的涂料，尤其涉及含有该树脂的单组份色漆，具有高硬度，在三涂层汽车保险杠面漆中的应用。
背景技术
众所周知，为了美观以及保护汽车，汽车表面都会有喷上用户所喜爱的颜色的油漆。普通漆是最常见的汽车用漆，它的特点是成本低廉，工艺简单，但其表面硬度不高，特别容易刮花。因此需要提高汽车漆的硬度。
天津大学化工学院王长庚《高性能聚酯汽车面漆的开发》通过脂肪酸合成超短油度树脂和叔碳酸缩水甘油酯改性聚酯树脂两种树脂混拼，并且采用氨基固化制成具有高装饰性、高耐候性的高固体分汽车面漆，该工艺复杂，需要合成两种树脂，而且醇酸树脂和丙烯酸树脂之间的分子量差异极大，容易导致漆膜光泽不稳定，并且该工艺在制备面漆过程中还需要加入氨基固化；中国专利申请CN101974132A《基于改性丙烯酸树脂的高丰满度、高固体份常温快干汽车漆》采用不饱和脂肪酸合成的醇酸树脂与苯乙烯等单体反应合成改性丙烯酸树脂，由于苯乙烯在常温就容易聚合的特点，当苯乙烯含量与不饱和脂肪酸合成的醇酸树脂的含量在1∶1以及以上时极易出现胶化，而且该专利中固体羟基含量OH％高达3％以上，即使加入催干剂，在不加固化剂或氨基固化的条件下，在常温的条件下是不可能固化完全的，而且裸露的高羟基也会影响油漆的耐水性。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种饱和聚酯树脂，系封端型树脂，具有高硬度的特性。
本发明的另一个目的在于提供一种饱和聚酯树脂，系封端型树脂，具有良好的耐水性和耐候性。
本发明的再一个目的在于提供一种制取高硬度封端型树脂的方法。
本发明的又一个目的在于提供一种饱和聚酯树脂制成漆料，作为面漆在三涂层汽车涂装中的应用。
本发明所用的聚合技术属于本领域普通技术人员应当具备的一般操作技能，也可以根据《涂料工艺(第三版)》(涂料工艺编委会编，化学工业出版社，1997年)一书的指导制备得到。
本发明提供的一种树脂，包括12w/w％～22w/w％的二元醇，1w/w％～9w/w％三元以上醇，32w/w％～37w/w％酸或酸酐，1w/w％～6w/w％E10P，2w/w％～4w/w％封端剂经酯化共聚，再添加36w/w％～39w/w％溶剂兑稀而成，其中各组分之和为100％。
二元醇如：但不限于乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、乙基丁基丙二醇、二丙二醇、新戊二醇和己二醇等。这些醇可单独或选择任意几种以上组合应用于本发明。
三元以上醇如：但不限于甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。这些醇可单独或选择任意几种以上组合应用于本发明。
酸如：但不限于异辛酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和对苯二甲酸等，以及其对应的酸酐，如：丁二酸酐、己二酸酐、癸二酸酐、间苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐和对苯二甲酸酐等。这些酸或酸酐可单独或选择任意几种以上组合应用于本发明。
封端剂如：包括但不限于环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷、1，4-环氧丁烷、环氧氯丙烷、1，4-二氧六环和环氧环己烷。这些化合物可单独或选择任意几种以上组合应用于本发明。
本发明提供的一种树脂，作为单组份，应用于烘烤型面漆，具有高硬度，铅笔硬度2H，且摆杆硬度达1.2。
本发明提供的树脂，系封端型饱和聚酯，其制备方法如：先将二元醇、三元以上醇、酸或酸酐和E10P，于1小时～2小时升温至160℃～170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2～3小时升温至200℃～210℃回流反应至酸值为24mgKOH/g～40mgKOH/g，加入封端剂继续反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，再降温至150℃以下，用溶剂兑稀即得。
另一种制备封端型饱和聚酯树脂的方法，先将二元醇、三元以上醇、酸或酸酐和E10P，于1小时～2小时升温至160℃～170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2～3小时升温至200℃～210℃回流，，反应过程中根据升温速度适当放出分水器中的水，200℃～210℃反应至酸值为24mgKOH/g～40mgKOH/g，锥板粘度520CP.s～660CP.s(150℃，3号转子)，降温至封端剂不回流，升温至160℃～190℃保温反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，锥板粘度480CP.s～560CP，再降温至150℃以下，用溶剂兑稀即得。
将本发明的树脂，配以助剂、颜料和溶剂制成单组份漆料，作为面漆应用于三涂层(即底漆、面漆和清漆)汽车涂装中，提高汽车漆面的硬度，有效改善漆面刮花情况的发生。一种基于封端型饱和聚酯的高硬度三涂层汽车面漆，包括：36w/w％～40w/w％封端型饱和聚酯树脂、6w/w％～11w/w％的助剂、30w/w％～35w/w％的颜填料和20w/w％～25w/w％的溶剂。
助剂如：但不限于润湿分散剂、流平剂、消光剂、紫外线吸收剂、催干剂、消泡剂、防沉剂和防流挂助剂等，可单独或选择任意几种以上组合应用于本发明。
颜填料如：但不限于钛白粉、珠光粉、铝粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡和二氧化硅等，可单独或选择任意几种以上组合应用于本发明。
溶剂如：但不限于二甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、PMA、甲苯、三甲苯、环己酮和丙酮等，可单独或选择任意几种以上组合应用于本发明。
本发明制得的单组份漆料，适用于作为三涂层汽车漆的面漆涂装。如：在保险杠底材喷上底漆表干后，再喷上本发明制得的漆料作为面漆，表干5分钟～10分钟，再喷上清漆闪干后在75℃烘箱中30分钟，制备得到的汽车保险杠漆面具有硬度高，耐水，以及耐候性等优良特性。
本发明制得的单组份漆料，还用于机械、电子产品等的涂装。
本发明技术方案实现的有益效果：
本发明树脂羟基含量低(羟基含量在0.8％～1.0％)增强了树脂的耐水特性。
本发明树脂还采用侧链结构三元以上醇，支化程度高，并且采用刚性结构封端，制成漆料后，具有较高的硬度，铅笔硬度2H，且摆杆硬度达1.2。
采用本发明数值制备的漆料，还具有优良的耐水性(在40℃水中浸泡240小时，耐水到达8F级，出水附着力0级)，以及耐候性(人工老化仪测试达到1500h以上)，能满足具有高装饰性的产品的涂装要求。
具体实施方式
以下详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
本发明所用的试剂若未明确指明，则使用工业级。
实施例1
称取66.5g异辛酸，77g三羟甲基丙烷，112g新戊二醇，171.5g邻苯二甲酸酐，105g间苯二甲酸，35g E-10P，0.3g催化剂单丁基氧化锡，0.3g抗氧剂和60g二甲苯放入通有氮气的四口烧瓶中，并装上分水回流装置，用1～2小时升温至160-170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2～3小时升温至200℃～210℃反应，反应过程中根据升温速度适当放出分水器中的水，并在200-210℃保温反应直至酸值为24mgKOH/g～28mgKOH/g，锥板粘度520CP.s～600CP.s(150℃，3号转子)，降温至135℃以下，缓慢滴加28g封端剂环氧环己烷保持不回流，升温至160℃～190℃保温反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，锥板粘度480CP.s～560CP.s(150℃，3号转子)时，降温至150℃以下，加入360g溶剂兑稀，过滤，包装。
实施例2
称取31.5g三羟甲基丙烷、147g新戊二醇、31.5g BEPD、157.5g邻苯二甲酸酐、87.5g间苯二甲酸、63g己二酸、17.5g E-10P、催化剂0.3g单丁基氧化锡、0.3g抗氧剂和60g二甲苯放入通有氮气的四口烧瓶中，并装上分水回流装置，用1小时～2小时升温至160-170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2-3小时升温至200℃～210℃回流反应，并在200℃～210℃保温反应直至酸值为24mgKOH/g～28mgKOH/g，反应过程中根据升温速度适当放出分水器中的水，在200℃～210℃下回流反应至酸值为24mgKOH/g～28mgKOH/g，锥板粘度520CP.s～600CP.s(150℃，3号转子)，降温至135℃以下，缓慢滴加28g封端剂环氧环己烷保持不回流，升温至160℃～190℃保温反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，锥板粘度480CP.s～560CP.s(150℃，3号转子)时，降温至150℃以下，加入340g溶剂兑稀，过滤，包装。
实施例3
称取甲基丙二醇45.5g，25.2g三羟甲基丙烷，119g新戊二醇，14g BEPD，171.5g邻苯二甲酸酐，120.4g间苯二甲酸，35g己二酸，56g E-10P，催化剂0.5g单丁基氧化锡，0.3g抗氧剂和60g二甲苯放入通有氮气的四口烧瓶中，并装上分水回流装置，用1-2小时升温至160-170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2-3小时升温至200℃～210℃反应，反应过程中根据升温速度适当放出分水器中的水，并在200℃～210℃保温反应直至酸值为24mgKOH/g～28mgKOH/g，锥板粘度520CP.s～600CP.s(150℃，3号转子)，降温至135℃以下，缓慢滴加28g封端剂环氧环己烷保持不回流，升温至160℃～190℃保温反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，锥板粘度480CP.s～560CP.s(150℃，3号转子)时，降温至150℃以下，加入350g溶剂兑稀，过滤，包装。
实施例4
称取甲基丙二醇40.1g，14g三羟甲基丙烷，126g新戊二醇，21gBEPD，49g邻苯二甲酸酐，210g间苯二甲酸，70g己二酸，56g E-10P，催化剂0.5g单丁基氧化锡，0.3g抗氧剂和60g二甲苯放入通有氮气的四口烧瓶中，并装上分水回流装置，用1小时～2小时升温至160℃～170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2小时～3小时升温至200℃～210℃回流反应，反应过程中根据升温速度适当放出分水器中的水，并在200℃～210℃保温反应直至酸值为34mgKOH/g～40mgKOH/g，锥板粘度600CP.s～660CP.s(150℃，3号转子)，降温至135℃以下，缓慢滴加35g封端剂环氧环己烷至不回流，升温至160℃～190℃保温反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，锥板粘度480CP.s～560CP.s(150℃，3号转子)时，降温至150℃以下，加入370g溶剂兑稀，过滤，包装。
表1
实施例5：
将36％实施例2中制得的封端型聚酯树脂与32％的钛白粉，1％的有机膨润土，0.05％的颜料，0.5％分散剂以及15％的溶剂混合研磨至细度≤20μm，再加入6％的流平剂和抗紫外线吸收剂0.05％以及9.4％的溶剂混合搅拌均匀制得面漆，备用。
实施例6
将40％实施例4中制得的封端型聚酯树脂与30％的钛白粉，0.5％的二氧化硅土，0.05％的颜料，0.5％分散剂以及12％的溶剂混合研磨至细度≤20μm，再加入8％的流平剂和抗紫外线吸收剂0.05％以及8.9％的溶剂混合搅拌均匀制得面漆，备用。
本发明主要用于三涂层汽车保险杠中，采用与PP底材和面漆配套的底漆和清漆。待底漆按照规定的要求喷好表干后，分别喷上实施例5和实施例6制得的面漆，表干一定时间后，再喷上清漆，表干10分钟后，放入烘箱70℃烘烤50分钟后进行性能检测。检测数据如表2所示。
表2

Claims (12)

1.一种树脂，其特征在于包括12w/w％～22w/w％的二元醇，1w/w％～9w/w％三元以上醇，32w/w％～37w/w％酸或酸酐，1w/w％～6w/w％E10P，2w/w％～4w/w％封端剂经酯化共聚，再添加36w/w％～39w/w％溶剂兑稀而成，其中各组分之和为100％。
2.根据权利要求1所述的树脂，其特征在于所述的二元醇选自于乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、乙基丁基丙二醇、二丙二醇、新戊二醇和己二醇之一种或几种。
3.根据权利要求1所述的树脂，其特征在于所述的三元以上醇选自于甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇之一种或几种。
4.根据权利要求1所述的树脂，其特征在于所述的酸选自于异辛酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和对苯二甲酸之一种或几种。
5.根据权利要求1所述的树脂，其特征在于所述的酸酐选自于丁二酸酐、己二酸酐、癸二酸酐、间苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐和对苯二甲酸酐之一种或几种。
6.根据权利要求1所述的醇酸丙烯酸酯树脂，其特征在于所述的封端剂选自于环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷、1，4-环氧丁烷、环氧氯丙烷、1，4-二氧六环和环氧环己烷之一种或几种。
7.根据权利要求1所述的醇酸丙烯酸酯树脂，其特征在于所述的有机溶剂选自于甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、环己酮、异丙醇和丙二醇醚类之一种或几种。
8.一种制取权利要求1所述的树脂的方法，其特征在于包括：
先将二元醇、三元以上醇、酸或酸酐和E10P，于1小时～2小时升温至160℃～170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2～3小时升温至200℃～210℃回流反应至酸值为24mgKOH/g～40mgKOH/g，加入封端剂继续反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，再降温至150℃以下，用溶剂兑稀即得。
9.一种制取权利要求1所述的树脂的方法，其特征在于包括：
先将二元醇、三元以上醇、酸或酸酐和E10P，于1小时～2小时升温至160℃～170℃回流，并在该温度保温1小时，保温结束后，再用2～3小时升温至200℃～210℃回流，反应过程中根据升温速度适当放出分水器中的水，200℃～210℃反应至酸值为24mgKOH/g～40mgKOH/g，于150℃3号转子测得锥板粘度520CP.s～660CP.s，降温至封端剂不回流，升温至160℃～190℃保温反应至酸值为8mgKOH/g～10mgKOH/g，锥板粘度480CP.s～560CP，再降温至150℃以下，用溶剂兑稀即得。
10.一种漆料，其特征在于包括权利要求1所述的树脂。
11.一种漆料，其特征在于包括36w/w％～40w/w％权利要求1所述的树脂、6w/w％～11w/w％的助剂、30w/w％～35w/w％的颜填料和20w/w％～25w/w％的溶剂。
12.根据权利要求10或11所述的漆料用于三涂层汽车漆的面漆涂装。
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