CN111944412A - 一种汽车车身用清漆涂料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种汽车车身用清漆涂料及其应用。该汽车车身用清漆涂料含有：组分a，其制备过程包括：在聚合催化剂的存在下，将戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯进行聚合反应，然后将所得反应混合物与聚氧四亚甲基二醇进行酯交换反应；组分b，其制备过程包括：在有机溶剂和聚合引发剂的存在下，将丙烯酸‑2‑羟丙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异丁酯进行聚合反应；组分c，多异氰酸酯化合物；组分d，乙酸丁酯和沸点为158‑172℃的芳族烃馏分。根据本发明的清漆涂料在具有较高的附着力和硬度的同时，具有较好的耐擦伤性。

Description

一种汽车车身用清漆涂料及其应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种汽车车身用清漆涂料及其应用。
背景技术
在汽车涂料领域，清漆作为最外层漆，其为汽车的车身等提供保护，从而防止硬物对汽车擦伤、防止氧化和腐蚀。同时，汽车的清漆涂层也为汽车的外观增加美学特性。透明的清漆涂层为汽车外观增加闪亮效果，并使色漆涂层的颜色和纹路可以透过清漆涂层完美呈现。因此，为了满足消费者对汽车外观的需求，需要确保清漆涂层具有较好的透明性和耐擦伤性。
发明内容
本发明的目的是为了进一步改善汽车车身的清漆涂层的耐擦伤性，提供一种汽车车身用清漆涂料及其应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车车身用清漆涂料，该汽车车身用清漆涂料含有以下组分：
组分a，其制备过程包括：在聚合催化剂的存在下，将戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯进行聚合反应，然后将所得反应混合物与聚氧四亚甲基二醇进行酯交换反应；
组分b，其制备过程包括：在有机溶剂和聚合引发剂的存在下，将丙烯酸-2-羟丙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异丁酯进行聚合反应；
组分c，多异氰酸酯化合物；
组分d，乙酸丁酯和沸点为158-172℃的芳族烃馏分。
优选的，以所述汽车车身用清漆涂料的总重量为基准，所述组分a的含量为10-25重量％，所述组分b的含量为10-15重量％，所述组分c的含量为5-15重量％，所述组分d的含量为50-70重量％。
优选的，所述组分a与组分b的重量之比为10：5-7。
优选的，在制备组分a的过程中，以戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯的总用量为100重量份，所述戊二醇的用量为25-30重量份，所述己二醇的用量为30-35重量份，所述碳酸二甲酯的用量为35-45重量份，所述聚氧四亚甲基二醇的用量为9-12重量份。
优选的，在制备组分a的过程中，所述聚合催化剂为四正丁氧基钛，所述戊二醇为1,5-戊二醇，所述己二醇为1,6-己二醇。
优选的，在制备组分b的过程中，以丙烯酸-2-羟丙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异丁酯的总用量为100重量份，所述丙烯酸-2-羟丙酯的用量为35-40重量份，所述苯乙烯的用量为20-30重量份，所述甲基丙烯酸异丁酯的用量为35-40重量份，所述有机溶剂的用量为40-60重量份，所述聚合引发剂的用量为7-10重量份。
优选的，在制备组分b的过程中，所述有机溶剂为苯和/或甲苯，所述聚合引发剂为2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)。
优选的，所述多异氰酸酯化合物为三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,2-亚丁基二异氰酸酯、2,3-亚丁基二异氰酸酯和1,3-亚丁基二异氰酸酯中的一种或多种的组合。
优选的，作为所述组分d，乙酸丁酯与沸点为158-172℃的芳族烃馏分的重量之比为1：0.5-2。
本发明还提供了一种在汽车车身形成清漆涂层的方法，该方法包括：
(1)在汽车车身基底上涂装底色涂料，以形成底色涂层；
(2)在所述底色涂层上涂装清漆涂料，以形成清漆涂层；
其中，所述清漆涂料为权利要求1-9中任意一项所述的汽车车身用清漆涂料。
在本发明所述的汽车车身用清漆涂料中，通过将所述组分a、b、c和d进行配合作用，使得由该清漆涂料形成的清漆涂层具有较高的附着力和硬度的同时，具有较好的耐擦伤性。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明所述的汽车车身用清漆涂料中，所述组分a的制备过程包括：在聚合催化剂的存在下，将戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯进行聚合反应，然后将所得反应混合物与聚氧四亚甲基二醇进行酯交换反应。在优选的实施方式中，制备过程包括：将戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯加入反应器中，然后加入聚合催化剂，并将反应器浸渍于高温油浴(如175-190℃)中，使得反应体系中的反应温度达到150-170℃，并在该反应温度下反应5-20小时，反应结束后冷却至室温；接着将所得反应混合物与聚氧四亚甲基二醇加到另一反应器中，在搅拌下加热至135-150℃，并在该反应温度下反应3-10小时。
在制备所述组分a的过程中，优选的，以戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯的总用量为100重量份，所述戊二醇的用量为25-30重量份，所述己二醇的用量为30-35重量份，所述碳酸二甲酯的用量为35-45重量份，所述聚氧四亚甲基二醇的用量为9-12重量份。
在制备所述组分a的过程中，所用的聚合催化剂优选为四正丁氧基钛。所述聚合催化剂的用量可以按照常规催化剂剂量使用。
在制备所述组分a的过程中，所用的戊二醇优选为1,5-戊二醇，所用的己二醇优选为1,6-己二醇。
在本发明所述的汽车车身用清漆涂料中，所述组分b的制备过程包括：在有机溶剂和聚合引发剂的存在下，将丙烯酸-2-羟丙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异丁酯进行聚合反应。在优选的实施方式中，制备过程包括：在反应容器中装入有机溶剂，接着加入丙烯酸-2-羟丙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸异丁酯和聚合引发剂，搅拌混合均匀，升温至120-135℃，并在该温度下反应1-3小时。
在制备所述组分b的过程中，优选的，以丙烯酸-2-羟丙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异丁酯的总用量为100重量份，所述丙烯酸-2-羟丙酯的用量为35-40重量份，所述苯乙烯的用量为20-30重量份，所述甲基丙烯酸异丁酯的用量为35-40重量份，所述有机溶剂的用量为40-60重量份，所述聚合引发剂的用量为7-10重量份。
在制备所述组分b的过程中，所述有机溶剂优选为苯和/或甲苯。
在制备所述组分b的过程中，所述聚合引发剂优选为2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)。
在本发明所述的汽车车身用清漆涂料中，作为所述组分c，所述多异氰酸酯化合物优选为脂肪族多异氰酸酯化合物，更进一步优选为三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,2-亚丁基二异氰酸酯、2,3-亚丁基二异氰酸酯和1,3-亚丁基二异氰酸酯中的一种或多种的组合。
在本发明所述的汽车车身用清漆涂料中，作为所述组分d，乙酸丁酯与沸点为158-172℃的芳族烃馏分的重量之比优选为1：0.5-2，进一步优选为1：1.1-1.5，更优选为1：1.2-1.3。
在本发明所述的汽车车身用清漆涂料中，以所述汽车车身用清漆涂料的总重量为基准，所述组分a的含量可以为10-25重量％，所述组分b的含量可以为10-15重量％，所述组分c的含量可以为5-15重量％，所述组分d的含量可以为50-70重量％。优选地，以所述汽车车身用清漆涂料的总重量为基准，所述组分a的含量为18-22重量％，所述组分b的含量为11-13重量％，所述组分c的含量为6-10重量％，所述组分d的含量为55-65重量％。最优选地，以所述汽车车身用清漆涂料的总重量为基准，所述组分a的含量为20重量％，所述组分b的含量为12重量％，所述组分c的含量为8重量％，所述组分d的含量为60重量％。
在较优选的实施方式中，所述汽车车身用清漆涂料中，所述组分a与组分b的重量之比为10：5-7，更优选为10：5.5-6.5，最优选为10：6。
在本发明所述的汽车车身用清漆涂料中，可选地包含催化剂、颜料和/或染料。其中，催化剂可以为可催化涂料固化的催化剂，如二月桂酸二丁基锡。所述颜料和染料可以为本领域的常规使用的各种颜料或染料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。在以下制备例、实施例和对比例中，在没有特别说明的情况下，所用的化学试剂、原料均为普通市售商品。
制备例1
将270g 1,5-戊二醇、320g 1,6-己二醇和400g碳酸二甲酯加入反应器中，然后加入0.108g四正丁氧基钛，并将反应器浸渍于180℃油浴中，将反应体系中的温度升高至165℃，并在该温度下反应14小时，反应结束后冷却至室温；接着将所得反应混合物与100g聚氧四亚甲基二醇(数均分子量为1200)加到另一反应器中，在搅拌下加热至145℃，并在该温度下反应6小时，得到组分a1。
制备例2
将250g 1,5-戊二醇、350g 1,6-己二醇和400g碳酸二甲酯加入反应器中，然后加入0.098g四正丁氧基钛，并将反应器浸渍于182℃油浴中，将反应体系中的温度升高至161℃，并在该温度下反应13小时，反应结束后冷却至室温；接着将所得反应混合物与110g聚氧四亚甲基二醇(数均分子量为1200)加到另一反应器中，在搅拌下加热至143℃，并在该温度下反应7小时，得到组分a2。
制备例3
将300g 1,5-戊二醇、300g 1,6-己二醇和420g碳酸二甲酯加入反应器中，然后加入0.085g四正丁氧基钛，并将反应器浸渍于178℃油浴中，将反应体系中的温度升高至160℃，并在该温度下反应16小时，反应结束后冷却至室温；接着将所得反应混合物与95g聚氧四亚甲基二醇(数均分子量为1200)加到另一反应器中，在搅拌下加热至140℃，并在该温度下反应8小时，得到组分a3。
制备例4
在反应容器中装入300g苯和200g甲苯，接着加入380g丙烯酸-2-羟丙酯、250g苯乙烯、385g甲基丙烯酸异丁酯和90g 2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)，搅拌混合均匀，升温至125℃，并在该温度下反应2小时，冷却至室温，得到组分b1。
制备例5
在反应容器中装入300g苯和200g甲苯，接着加入350g丙烯酸-2-羟丙酯、300g苯乙烯、400g甲基丙烯酸异丁酯和90g 2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)，搅拌混合均匀，升温至128℃，并在该温度下反应2小时，冷却至室温，得到组分b2。
制备例6
在反应容器中装入300g苯和200g甲苯，接着加入400g丙烯酸-2-羟丙酯、200g苯乙烯、375g甲基丙烯酸异丁酯和88g 2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)，搅拌混合均匀，升温至123℃，并在该温度下反应2小时，冷却至室温，得到组分b3。
实施例1
将20g制备例1得到的组分a1、12g制备例4得到的组分b1、27g乙酸丁酯和33g沸点为158-172℃的芳族烃馏分搅拌混合，然后向其中加入8g 1,2-亚丙基二异氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，得到清漆涂料A1。
实施例2
将20g制备例1得到的组分a1、12g制备例5得到的组分b2、27g乙酸丁酯和33g沸点为158-172℃的芳族烃馏分搅拌混合，然后向其中加入8g三亚甲基二异氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，得到清漆涂料A2。
实施例3
将20g制备例1得到的组分a1、12g制备例6得到的组分b3、27g乙酸丁酯和33g沸点为158-172℃的芳族烃馏分搅拌混合，然后向其中加入8g六亚甲基二异氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，得到清漆涂料A3。
实施例4
将20g制备例2得到的组分a2、12g制备例4得到的组分b1、27g乙酸丁酯和33g沸点为158-172℃的芳族烃馏分搅拌混合，然后向其中加入8g四亚甲基二异氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，得到清漆涂料A4。
实施例5
将20g制备例3得到的组分a3、12g制备例4得到的组分b1、27g乙酸丁酯和33g沸点为158-172℃的芳族烃馏分搅拌混合，然后向其中加入8g 2,3-亚丁基二异氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，得到清漆涂料A5。
实施例6
将19g制备例1得到的组分a1、11.6g制备例4得到的组分b1、28g乙酸丁酯和32g沸点为158-172℃的芳族烃馏分搅拌混合，然后向其中加入7.8g1,2-亚丙基二异氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，得到清漆涂料A6。
实施例7
将22g制备例1得到的组分a1、13g制备例4得到的组分b1、30g乙酸丁酯和30g沸点为158-172℃的芳族烃馏分搅拌混合，然后向其中加入8g 1,2-亚丙基二异氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，得到清漆涂料A7。
实施例8
按照实施例1的方法制备清漆涂料，所不同的是，组分a1与组分b1的用量之比为10：8.3，具体的，组分a1为17.5g，组分b1的用量为14.5g，得到清漆涂料A8。
实施例9
按照实施例1的方法制备清漆涂料，所不同的是，组分a1与组分b1的用量之比为10：4.5，具体的，组分a1为22g，组分b1的用量为10g，得到清漆涂料A9。
对比例1
按照实施例1的方法制备清漆涂料，所不同的是，不加入所述组分b1，且所述组分a1的用量为32g，得到清漆涂料D1。
对比例2
按照实施例1的方法制备清漆涂料，所不同的是，不加入所述组分a1，且所述组分b1的用量为32g，得到清漆涂料D2。
测试例
根据如下步骤将上述实施例和对比例制备的清漆涂料涂覆于钢材表面：
(1)前处理：除去钢材表面的各种油污、焊渣、灰尘等；
(2)电泳：现场电泳板；
(3)中涂：水性黑中涂；
(4)色漆：水性黑色漆；
(5)清漆：分别将上述实施例和对比例制备的清漆涂料以静电旋杯的喷涂方式喷涂于经过预脱水的色漆层上，室温闪干10分钟后，放入140℃烘箱烘烤30分钟。
然后，对涂覆的基材进行下述各项性能测试：
1、附着力
根据GB/T 9286-1998标准测定涂层的附着力。
测试设备：美工刀，划格器，3M600胶带。
技术参数：样板上划6×6、2mm宽十字交叉网格，用胶带覆盖粘贴，以接近60°角方向平稳撕离胶带。
测试要求：0～1级(0级为没有任何剥落；1级为有个别尖角剥落)。
检测结果如表1所示。
2、硬度
根据GB/T 6739-1996标准测定涂层的硬度。
测试设备：三菱铅笔，标准负载推车。
技术参数：用不同硬度等级的三菱铅笔，在750g负载下，以约45°角方向划漆膜至少7mm；铅笔硬度等级2H>H>F>HB>B>2B>3B>4B>5B。
测试结果：在放置7天后对比记录未产生划痕的最硬的铅笔硬度等级。
测试结果如表1所示。
3、耐擦伤性
在本文中，通过确定摩擦前后光泽保持率的大小来说明涂层的耐擦伤性。“光泽保持率”是指摩擦后表面的光泽度与摩擦前表面的光泽度的比值的百分比。光泽保持率越接近100％，则涂层的耐擦伤性越优异；相反，光泽保持率越趋近0％，则涂层的耐擦伤性越差。
测试设备：测试用仪器CM-5色牢度摩擦测试仪测试涂层的耐摩擦性；测试用辅料为毡布、抛光纸各三张，尺寸为50mm×50mm，其中抛光纸为3M 281Q型9μm级。
技术参数：
(1)测试样板依据GB/T 9278-2008的规定进行调节；
(2)依据GB/T 9754-2007的规定测定各测试样板的20°的光泽值，记录为G0；
(3)取毡布、抛光纸各一张，测试样板一块，并将其包裹在摩擦测试仪的摩擦头上并固定，抛光纸包裹在外层；
(4)开启摩擦装置，摩擦10个循环；
(5)依据GB/T 9754-2007的规定测定各测试样板的20°的光泽值，记录为G1。
光泽保持率T值的计算公式为：T＝(G1/G0)×100％。结果如表1所示。
表1
实施例编号 附着性 硬度 光泽保持率
实施例1 0级 H 83％
实施例2 0级 H 75％
实施例3 0级 H 77％
实施例4 0级 H 76％
实施例5 0级 H 74％
实施例6 0级 H 79％
实施例7 0级 H 81％
实施例8 0级 F 69％
实施例9 0级 F 67％
对比例1 0级 F 45％
对比例2 0级 F 44％
通过表1的结果可以看出，根据本发明的清漆涂料在具有较高的附着力和硬度的同时，具有较好的耐擦伤性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车车身用清漆涂料，其特征在于，该汽车车身用清漆涂料含有以下组分：
组分a，其制备过程包括：在聚合催化剂的存在下，将戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯进行聚合反应，然后将所得反应混合物与聚氧四亚甲基二醇进行酯交换反应；
组分b，其制备过程包括：在有机溶剂和聚合引发剂的存在下，将丙烯酸-2-羟丙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异丁酯进行聚合反应；
组分c，多异氰酸酯化合物；
组分d，乙酸丁酯和沸点为158-172℃的芳族烃馏分。
2.根据权利要求1所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，以所述汽车车身用清漆涂料的总重量为基准，所述组分a的含量为10-25重量％，所述组分b的含量为10-15重量％，所述组分c的含量为5-15重量％，所述组分d的含量为50-70重量％。
3.根据权利要求1所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，所述组分a与组分b的重量之比为10：5-7。
4.根据权利要求1所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，在制备组分a的过程中，以戊二醇、己二醇和碳酸二甲酯的总用量为100重量份，所述戊二醇的用量为25-30重量份，所述己二醇的用量为30-35重量份，所述碳酸二甲酯的用量为35-45重量份，所述聚氧四亚甲基二醇的用量为9-12重量份。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，在制备组分a的过程中，所述聚合催化剂为四正丁氧基钛，所述戊二醇为1,5-戊二醇，所述己二醇为1,6-己二醇。
6.根据权利要求1所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，在制备组分b的过程中，以丙烯酸-2-羟丙酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异丁酯的总用量为100重量份，所述丙烯酸-2-羟丙酯的用量为35-40重量份，所述苯乙烯的用量为20-30重量份，所述甲基丙烯酸异丁酯的用量为35-40重量份，所述有机溶剂的用量为40-60重量份，所述聚合引发剂的用量为7-10重量份。
7.根据权利要求1、2、3或6所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，在制备组分b的过程中，所述有机溶剂为苯和/或甲苯，所述聚合引发剂为2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)。
8.根据权利要求1-4和6中任意一项所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯化合物为三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,2-亚丁基二异氰酸酯、2,3-亚丁基二异氰酸酯和1,3-亚丁基二异氰酸酯中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求1-4和6中任意一项所述的汽车车身用清漆涂料，其特征在于，作为所述组分d，乙酸丁酯与沸点为158-172℃的芳族烃馏分的重量之比为1：0.5-2。
10.一种在汽车车身形成清漆涂层的方法，该方法包括：
(1)在汽车车身基底上涂装底色涂料，以形成底色涂层；
(2)在所述底色涂层上涂装清漆涂料，以形成清漆涂层；
其特征在于，所述清漆涂料为权利要求1-9中任意一项所述的汽车车身用清漆涂料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5137935A (en) * 1990-02-16 1992-08-11 Basf Aktiengesellschaft Polyetherpolycarbonatediols
US20060281857A1 (en) * 2005-06-10 2006-12-14 Bayer Materialscience Ag Oligocarbonate-containing coating compositions for scratch-resistant topcoats

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