CN112029358A - 水性面漆组合物 - Google Patents

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Abstract

公开了水性面漆组合物，包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。还公开了所述水性面漆组合物用于涂覆基材的用途以及经所述水性面漆组合物涂覆的基材。

Description

水性面漆组合物
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及汽车涂料，特别是汽车车身用面漆。
背景技术
受环境保护政策的持续升级影响，2014年以后国内汽车涂料已逐步由溶剂型涂料切换为水性涂料。而随着新的环保法规的发布，对于水性涂料VOC的限制将越加严苛，VOC要求也将升级到不含水VOC<420g/L。为了满足此项法规，需要开发新配方，而树脂种类的变化、溶剂含量的减少，会对涂料的颜色和各项性能带来新的挑战。
与此同时，为了满足环保法规关于VOC的要求，市场上的密封胶也一直在更新。为了不使VOC含量超标，目前部分密封胶中使用大量(2～10wt％)增塑剂替代原来的易挥发溶剂。然而在烘烤过程中增塑剂的析出导致汽车涂料和密封胶之间的匹配性大幅下降，特别是在湿热的环境下。
关于上述两个技术问题，低VOC技术发展时间尚短，密封胶问题也是近期出现，所以用于解决问题的配套技术手段仍不足。因此，开发低VOC且具有高增塑剂密封胶匹配性的水性面漆在汽车涂料领域具有迫切的现实需求，并且对水性面漆在其他环保和密封胶匹配性要求严格的领域同样具有很大的潜在价值。
发明内容
本发明人进行了大量研究并开发出一种水性面漆组合物，其具有低VOC含量、优异的基材附着力和密封胶匹配性，并能满足汽车车身用面漆在抗冲击性、耐老化性、耐水性和漆膜外观等方面的性能要求。
在一方面，本发明提供了一种水性面漆组合物，包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。
在另一方面，本发明提供了一种水性面漆组合物用于涂覆基材的用途，其中所述水性面漆组合物包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。
在又一方面，本发明提供了一种经涂覆的基材，包括至少一层由水性面漆组合物所形成的涂层，其中所述水性面漆组合物包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。
本发明的特征和优点将在以下实施方式的详细描述中具体呈现。
具体实施方式
除了实施例中的或另外明确说明的，应当认为说明书和权利要求书中使用的所有代表组分的数量、反应条件等的数值在所有情况下均可按照术语“约”进行变化。因此，除非有相反的说明，否则以下的说明书和权利要求书中所列出的数值参数均为近似值，可以按照本发明想要获得的性能而变化。起码，而不是为了限制相当于权利要求范围的这一原则的实施，每个数值参数至少应当按照有效数字来解释并运用普通的四舍五入。
尽管列出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值记录得尽可能准确。但是，任何一个数值本来就具有一定的误差。该误差是其相应的测量方法中得出的标准偏差的必然结果。
此外，应当理解，本文所述的任何数值范围旨在包括归入其中的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括介于(并包括)所述最小值1和所述最大值10之间的所有子范围，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
在本申请中，除非另有明确说明，单数的使用包括复数且复数包含单数。此外，在本申请中，除非另有明确说明，否则使用“或”表示“和/或”，即使在某些情况下可明确地使用“和/或”。此外，在本申请中，除非另有明确说明，否则使用“一”表示“至少一”。例如，“一种”聚合物，“一种”涂料等指这些物品中的任何的一种或多种。并且如本领域技术人员将认识到的，一个实施方式的特征可以与其他实施方式一起使用，即使这里未明确说明。
根据本发明的水性面漆组合物可以适用于涂覆汽车车身基材，诸如金属。如本文所用，所述“水性”是指涂料组合物的溶剂中包含至少50wt％的水。如本文所用，所述“面漆”是指沉积在另一涂层，诸如底漆上，以提供保护和/或装饰层的涂层。根据本发明的水性面漆组合物可以包括色浆和/或效果颜料等以形成各种颜色的涂层。
根据本发明的面漆组合物是具有低VOC含量的涂料组合物。如本文所用，术语“VOC(挥发性有机化合物)”是指在101.3kPa的标准大气压下测量的沸点小于或等于250℃(482℉)的任何有机化合物。有机溶剂通常为VOC的主要来源。根据本发明的水性面漆组合物的VOC含量(不含水)低于420g/L，满足国家新的环保法规对于水性涂料的VOC含量的要求。所述VOC值可以通过采用气相色谱法检测涂料中的各有机化合物成分含量，然后将各成分含量相加获得。
根据本发明的水性面漆组合物具有优异的密封胶匹配性，特别是针对高增塑剂密封胶。所述高增塑剂密封胶是指其中增塑剂含量至少为2wt％的密封胶，例如，其中增塑剂含量为2～10wt％的密封胶。本文所述“高增塑剂密封胶”可以为包含如下成分的组合物：树脂(30-80wt％)、填料(20-60wt％)、消泡剂(0.2-5wt％)、增塑剂(2-10wt％)和溶剂(2-10wt％)等，其中密封胶和溶剂因在配方中存在替代关系从而总量和一般不超过12wt％。
在本文中，所述“优异的密封胶匹配性”是指在烘烤过程中不会因增塑剂的析出而导致涂层与密封胶之间和/或涂层与涂层之间的附着力变差。在本文中，通过测量涂层与密封胶之间的附着力来评价涂层的密封胶匹配性，其中所述附着力按照GB/T 9286方法测定。并且，根据本发明的水性面漆组合物在湿热环境下也具备优异的密封胶匹配性。所述“湿热环境”是指温度为至少45℃、相对湿度为至少90％的密闭环境。
根据本发明的水性面漆组合物为单组份涂料组合物。所述“单组份涂料”是指单一包装涂料，其具有即开即用，存储施工方便的优点。
根据本发明的涂料组合物为热固化性涂料组合物，即，所述涂料组合物在涂覆于基材表面后需经加热固化成膜。在本文中，术语“固化”是指变得“固定”以形成不可逆的交联网络，不再流动、熔融或溶解的材料的过程。在本文中，术语“固化”可与“交联”互换使用。
在一个方面，本发明提供了一种水性面漆组合物，包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。
根据本发明的水性面漆组合物中所使用的丙烯酸树脂是指丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类的均聚物，或与其他系统的共聚物。合适地，所述丙烯酸树脂具有10～100mg KOH/g的羟值，诸如15～65mg KOH/g的羟值。所述羟值是指1克树脂中的羟基所相当的氢氧化钾(KOH)的毫克数。合适地，所述丙烯酸树脂的酸值为1～100mg KOH/g，诸如1～70mg KOH/g的酸值。所述“酸值”是指中和1克树脂中的游离酸所需的氢氧化钾的毫克数。合适地，所述丙烯酸树脂具有100～1000nm的颗粒粒径。所述颗粒粒径为平均粒径，采用粒度分析仪测量获得。
在一些实施方式中，适合用于本发明的丙烯酸树脂可以是分散体或者乳液形式，其固含量为20～60wt％。所述“固含量”是指溶液蒸发后所剩余的质量占原分散体质量的百分比。
适合用于本发明的水性面漆组合物的丙烯酸树脂可以商购获得或者自行制备获得。合适的丙烯酸树脂的商品实例包括，但不限于来自巴斯夫(BASF)、嬴创(Evonik)、万华、伊斯曼(Eastman)等化工原料公司的丙烯酸树脂。
通常，基于面漆组合物的总重量，根据本发明的水性面漆组合物包括至少约1wt％，合适地至少约2wt％，且至多约8wt％，合适地至多约6wt％的丙烯酸树脂。
根据本发明的水性面漆组合物中所使用的聚氨酯树脂是指其重复单元包括氨基甲酸酯基官能团的聚合物。所述聚氨酯可以包括通过氨基甲酸酯键连接至少50wt％的有机单元，例如至少70wt％，诸如至少90wt％的有机单元的聚合物。在本文中，所述有机单元包括一种或多种选自以下的残基：简单的二醇，诸如丁二醇，聚酯二醇，聚醚二醇，聚碳酸酯二醇等。
合适地，用于本发明的水性面漆组合物的聚氨酯树脂为聚醚型聚氨酯树脂。合适地，本发明中所使用的聚氨酯具有2,000～100,000的重均分子量(Mw)，诸如2000～60,000的重均分子量。所述重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法使用适当的标准物如聚苯乙烯标准物测定。
在一些实施方式中，适合用于本发明的聚氨酯树脂可以是分散体形式，其固含量为20～50wt％，所述“固含量”是指溶液蒸发后所剩余的质量占原分散体质量的百分比。
适合用于本发明的水性面漆组合物的聚氨酯树脂可以通过多异氰酸酯和聚醚类多元醇制备获得。在一些实施方式中，所述多异氰酸酯为选自下组的至少一种：异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
适合用于本发明的水性面漆组合物的聚氨酯树脂可以商购获得。合适的聚氨酯树脂的商品实例包括，但不限于来自但不限于来自巴斯夫、嬴创、万华、伊斯曼等化工原料公司的聚氨酯树脂。
通常，基于面漆组合物的总重量，根据本发明的水性面漆组合物包括至少约1wt％，合适地至少约2wt％，且至多约6wt％，例如至多约5wt％的聚氨酯树脂。
在一些实施方式中，根据本发明的水性面漆组合物中的成膜树脂还可以包括聚酯树脂。所述聚酯树脂是指由多元醇和多元酸通过聚酯化反应生成的聚合物，其中多元醇是每个分子含有两个或两个以上羟基的化合物，多元酸是每个分子含有两个或两个以上羧基的化合物。合适地，本发明中所使用的聚酯树脂具有1,600-50,000的重均分子量(Mw)。所述重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法使用适当的标准物如聚苯乙烯标准物测定。
在一些实施方式中，适合用于本发明的聚酯树脂是聚酯分散体，其固含量为20～100wt％。所述“固含量”是指溶液蒸发后所剩余的质量占原分散体质量的百分比。
适合用于本发明的水性面漆组合物的聚酯树脂可以商购获得或者自行制备获得。合适的聚酯树脂的商品实例包括，但不限于来自巴斯夫、万华、伊斯曼等化工原料公司的聚酯树脂。
通常，基于面漆组合物的总重量，根据本发明的水性面漆组合物包括至少约0.5wt％，合适地至少约1wt％，且至多约8wt％，例如至多约6wt％的聚酯树脂。
通常，在本发明的水性面漆组合物中使用的丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和聚酯树脂的重量比为约1～8:1～6:0.5～4，诸如约1～5:1.5～4.5:0.5～3。
根据本发明的水性面漆组合物中的氨基树脂固化剂能与上述成膜树脂交联固定，形成不可逆的网络结构。合适地，用于本发明的水性面漆组合物的氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。在一些实施方式中，所述氨基树脂固化剂包括至少两种不同的三聚氰胺甲醛树脂。在一些实施方式中，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂(a)和三聚氰胺甲醛树脂(b)。
合适地，所述三聚氰胺甲醛树脂(a)为高度烷氧化的三聚氰胺甲醛树脂。所述“高度烷氧化”是三聚氰胺甲醛树脂中包含至少80mol％的烷氧基。在一些实施方式中，三聚氰胺甲醛树脂(a)中烷氧基与羟甲基和亚氨基之和的官能团比例(摩尔比)为80/20～95/5。
适合用于本发明的水性面漆组合物的三聚氰胺甲醛树脂(a)可以商购获得。合适的三聚氰胺甲醛树脂的实例包括，但不限于来自万华，伊斯曼，长新等化工原料公司的三聚氰胺甲醛树脂。
通常，基于面漆组合物的总重量，根据本发明的水性面漆包括至少约0.6wt％，合适地至少约2wt％，且至多约9wt％，例如至多约8wt％的三聚氰胺甲醛树脂(a)。
合适地，所述三聚氰胺甲醛树脂(b)为高亚氨基的三聚氰胺甲醛树脂。所述“高亚氨基”是三聚氰胺甲醛树脂中包含至少15mol％的亚氨基。在一些实施方式中，三聚氰胺甲醛树脂(b)中亚氨基与羟甲基和烷氧基之和的官能团比例(摩尔比)为10/80～60/60。
适合用于本发明的水性面漆组合物的三聚氰胺甲醛树脂(b)可以商购获得。合适的三聚氰胺甲醛树脂的实例包括，但不限于来自，但不限于来自湛新(湛新)、PrefereResins、巴斯夫等化工原料公司的三聚氰胺甲醛树脂。
通常，基于面漆组合物的总重量，根据本发明的水性面漆包括至少约0.6wt％，合适地至少约1wt％，且至多约5wt％，例如至多约4wt％的三聚氰胺甲醛树脂(b)。
通常，在本发明的水性面漆组合物中使用的三聚氰胺甲醛树脂(a)和三聚氰胺甲醛树脂(b)的重量比为约0.3～15.0，诸如约1.0～10.0，例如约2.0～6.0。
在本发明中，特定的成膜树脂组合与特定的氨基树脂固化剂协同作用，使所形成的面漆组合物兼具低VOC含量和优异的密封胶匹配性。在现有技术中，“低VOC含量”和“优异的密封胶匹配性”通常难以同时实现，因为，低VOC往往意味着密封胶中需要加入一定量的增塑剂(例如：DINP)，在烘烤过程中，增塑剂会从密封胶析出，存在于涂层和密封胶之间，以及涂层之间的界面，影响界面之间的附着力。并且，本领域的技术人员知道，面漆相对于中涂(即，底漆)更难具备优异的密封胶匹配性，这一方面是因为中涂颜基比高，配方中含有更多的填料和粉料，漆膜更加致密，可以阻止增塑剂在漆膜中穿透，故拥有更好的密封胶匹配性；而在另一方面，中涂通常具有较大的膜厚，例如，至少30μm，这也抑制了增塑剂在漆膜中穿透析出。
根据本发明的水性面漆组合物还可以包括底材润湿剂。所述底材润湿剂可以改善涂料组合物的表面张力和渗透性，能更好地润湿底材，改善涂料的附着力。合适地，所述底材润湿剂包括有机硅和聚丙烯酸酯类的润湿剂。适合用于本发明的水性面漆组合物的底材润湿剂可以商购获得。合适的底材润湿剂的实例包括，但不限于来自巴斯夫、BYK、伊斯曼。通常，根据本发明的水性面漆组合物包括基于涂料组合物总重量的0～1wt％的底材润湿剂。
根据本发明的水性面漆组合物还可以包括消泡剂。所述消泡剂可以抑制涂料组合物中泡沫的形成。适合用于本发明的水性面漆组合物的消泡剂包括聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂等。用于本发明的水性面漆组合物的消泡剂可以商购获得。合适的消泡剂的实例包括，但不限于来自BYK的BYK-011、BYK-015。根据本发明的水性面漆组合物包括基于涂料组合物总重量的0～1wt％的消泡剂。
根据本发明的水性面漆组合物还可以包括流变助剂。所述流变助剂用于调节涂料的流变特性，改进存储时的抗沉降性和施工时的抗流挂性。适合用于本发明的水性面漆组合物的流变助剂包括聚氨酯，聚丙烯酸盐，纤维素等类型的流变助剂。用于本发明的水性面漆组合物的流变助剂可以商购获得。合适的流变助剂的实例包括，但不限于来自巴斯夫，BYK，伊斯曼。通常，根据本发明的水性面漆组合物包括基于涂料组合物总重量的0～1wt％的流变助剂。
根据本发明的水性面漆组合物还可以包括效果颜料和/或色浆，以配制成期望颜色的涂料组合物。适合用于本发明的水性面漆组合物的效果颜料包括铝粉，珠光粉等。适合用于本发明的水性面漆组合物的色浆包括有机颜料和无机颜料研磨的色浆。用于本发明的水性面漆组合物的效果颜料和/或色浆可以商购获得。合适的效果颜料和/或色浆的实例包括，但不限于来自默克(Merk)，巴斯夫，爱卡(Eckart)，东洋铝业(Toyo Aluminium K.K.)等的效果颜料和/或色浆。
通常，根据本发明的水性面漆组合物包括基于涂料组合物总重量的0～8wt％的效果颜料。通常，根据本发明的水性面漆组合物包括基于涂料组合物总重量的0～45wt％的色浆。
根据本发明的水性面漆组合物还可以包括有机溶剂。所述有机溶剂可以降低组合物的表面张力，提高挥发速度。合适的有机溶剂的实例包括但不限于下述：脂族或芳族烃，如甲苯或二甲苯，醇类，如丁醇或异丙醇，酯类，如醋酸正丁酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯和丁基乙二醇乙酸酯，酮类，如丙酮、甲基正戊基酮，醇醚类，如乙二醇醚或丙二醇醚，或上述的任意混合物。在一些实施方式中，用于本发明的水性面漆组合物的有机溶剂包括醇类和醇醚类溶剂。在一些实施方式中，用于本发明的水性面漆组合物的有机溶剂为醇类和醇醚类溶剂的组合。通常，根据本发明的水性面漆组合物包括基于涂料组合物总重量的6～14wt％的有机溶剂。
根据本发明的水性面漆组合物还可以包括基于涂料组合物总重量的20～70wt％的水。
根据本发明的涂料组合物还可以包括一种或多种如下的其他辅助成分，其包括但不限于，促进涂料组合物中成分相容的分散剂；为涂料提供令人愉悦的气味的香料；可保护涂层免于发霉的防腐剂；控制pH和稳定涂料的pH调节剂；提高防划性和改善触感的蜡；提高涂料粘性并改善湿膜厚度和保护涂料免于沉降和分层的增稠剂，等等。当这些辅助成分存在时，每种辅助成分以基于所述涂料组合物的总重量计至多为约1wt％的量存在。
根据本发明的水性面漆组合物可以通过如下方式制备：
1-将丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯等成膜树脂依次在搅拌条件下加入反应器中；
2-调整步骤1中所述混合物的PH值为8.2-8.7，并加入适当去离子水调整体系粘度；
3-在步骤2中所述混合物中，搅拌加入消泡剂、底材润湿剂、氨基树脂固化剂、任选的色浆和一些流变助剂等；
4-任选地，在另一个搅拌罐中，把铝粉和钝化剂、溶剂等混合搅拌，使铝粉均匀分散；
5-任选地，取步骤3中的部分混合物，和珠光粉按照一定比例(大于约4:1)混合，分散珠光粉；
6-将步骤4和5中的混合物在搅拌条件下，依次加入步骤3中制备的混合物；
7-在步骤6的混合物中加入其它助剂，并调整体系的PH为8.2-8.7。
在另一方面，本发明提供了一种水性面漆组合物用于涂覆基材的用途，其中所述水性面漆组合物包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。所述基材包括金属基材。所述基材为车辆的一部分。
在又一方面，本发明提供了一种经涂覆的基材，包括至少一层由水性面漆组合物所形成的涂层，其中所述水性面漆组合物包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。
本发明的水性面漆组合物可通过本领域任何已知的标准方法涂覆，例如喷涂、浸渍、辊涂、刷涂等，然后在加热条件下固化形成涂层。通常，根据本发明的水性面漆组合物在110-180℃的温度条件下固化20-50分钟。本发明的面漆涂层可涂覆至8-30μm，合适地，8-20μm。
实施例
提供下述实施例进一步阐述本发明，但不应认为其将本发明限制在实施例所述的细节。除另有说明，下述实施例中所有的份数和百分数均以重量计。
实施例1：
使用下表1中所列的成分和含量制备本发明提供的水性面漆组合物Ex-1，具体步骤为：(1)将丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯依次在搅拌条件下加入反应器中；(2)调整步骤(1)中所述混合物的PH值为8.2-8.7，并加入适当去离子水调整体系粘度；(3)在步骤(2)中所述混合物中，搅拌加入消泡剂、底材润湿剂、三聚氰胺甲醛树脂(a)、三聚氰胺甲醛树脂(b)和色浆；(4)调整体系的PH为8.2-8.7。
表1.根据本发明的水性面漆组合物Ex-1
Figure BDA0002685302750000101
Figure BDA0002685302750000111
a根据US2015/0210883的Example A中所述方法制备，平均粒径为200nm，固含量20～30wt％；
b根据US4066591的Example II中所述方法制备，重均分子量为50,000，固含量30～40wt％；
c使用如下成分制备：39.2重量份的异硬脂酸、23.8重量份的1,4环己烷二羧酸、37重量份的三羟甲基丙烷，以69wt％的固含量在2-丁氧基乙醇中。该聚酯树脂的重均分子量为1,600；
d固含量95～100wt％；
e固含量75～85wt％。
实施例2：
使用下表2中所列的成分和含量制备本发明提供的水性面漆组合物Ex-2，具体步骤为：(1)将丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯依次在搅拌条件下加入反应器中；(2)调整步骤(1)中所述混合物的PH值为8.2-8.7，并加入适当去离子水调整体系粘度；(3)在步骤(2)中所述混合物中，搅拌加入消泡剂、底材润湿剂、三聚氰胺甲醛树脂(a)、三聚氰胺甲醛树脂(b)和一部分流变助剂；(4)在另一个搅拌罐中，把效果颜料中的铝粉和钝化剂、溶剂等混合搅拌，使铝粉均匀分散；(5)取步骤(3)中的部分混合物，和效果颜料中的珠光粉按照一定比例(大于约4:1)混合，分散珠光粉；(6)将步骤(4)和(5)中的混合物在搅拌条件下，依次加入步骤(3)中制备的混合物；(7)在步骤(6)的混合物中加入剩余的流变助剂，并调整体系的PH为8.2-8.7。
表2.根据本发明的水性面漆组合物Ex-2
Figure BDA0002685302750000121
a根据US2015/0210883的Example A中所述方法制备，平均粒径为200nm，固含量20～30wt％；
b根据US4066591的Example II中所述方法制备，重均分子量为50,000，固含量30～40wt％；
c使用如下成分制备：39.2重量份的异硬脂酸、23.8重量份的1,4环己烷二羧酸、37重量份的三羟甲基丙烷，以69wt％的固含量在2-丁氧基乙醇中。该聚酯树脂的重均分子量为1,600；
d固含量95～100wt％；
e固含量75～85wt％。
实施例3：
使用下表3中所列的成分和含量制备本发明提供的水性面漆组合物Ex-3，具体步骤为：(1)将丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯依次在搅拌条件下加入反应器中；(2)调整步骤(1)中所述混合物的PH值为8.2-8.7，并加入适当去离子水调整体系粘度；(3)在步骤(2)中所述混合物中，搅拌加入消泡剂、底材润湿剂、三聚氰胺甲醛树脂(a)、三聚氰胺甲醛树脂(b)、色浆和一部分流变助剂；(4)在另一个搅拌罐中，把效果颜料中的铝粉和钝化剂、溶剂等混合搅拌，使铝粉均匀分散；(5)取步骤(3)中的部分混合物，和效果颜料中的珠光粉按照一定比例(大于约4:1)混合，分散珠光粉；(6)将步骤(4)和(5)中的混合物在搅拌条件下，依次加入步骤(3)中制备的混合物；(7)在步骤(6)的混合物中加入剩余的流变助剂，并调整体系的PH为8.2-8.7。
表3.根据本发明的水性面漆组合物Ex-3
Figure BDA0002685302750000131
a根据US2015/0210883的Example A中所述方法制备，平均粒径为200nm，固含量20～30wt％；
b根据US4066591的Example II中所述方法制备，重均分子量为50,000，固含量30～40wt％；
c使用如下成分制备：39.2重量份的异硬脂酸、23.8重量份的1,4环己烷二羧酸、37重量份的三羟甲基丙烷，以69wt％的固含量在2-丁氧基乙醇中。该聚酯树脂的重均分子量为1,600；
d固含量95～100wt％；
e固含量75～85wt％。
对比例CE-1:
使用下表4中所列的成分和含量制备用作对比例的涂料组合物CE-1，具体步骤为：(1)将丙烯酸树脂、聚酯树脂依次在搅拌条件下加入反应器中；(2)调整步骤(1)中所述混合物的PH值为8.2-8.7，并加入适当去离子水调整体系粘度；(3)在步骤(2)中所述混合物中，搅拌加入消泡剂、底材润湿剂、三聚氰胺甲醛树脂(b)、色浆和一部分流变助剂；(4)在另一个搅拌罐中，把效果颜料中的铝粉和钝化剂、溶剂等混合搅拌，使铝粉均匀分散；(5)取步骤(3)中的部分混合物，和效果颜料中的珠光粉按照一定比例(大于约4:1)混合，分散珠光粉；(6)将步骤(4)和(5)中的混合物在搅拌条件下，依次加入步骤(3)中制备的混合物；(7)在步骤(6)的混合物中加入剩余的流变助剂，并调整体系的PH为8.2-8.7。
表4.对比涂料组合物CE-1
Figure BDA0002685302750000141
a根据US2015/0210883的Example A中所述方法制备，平均粒径为200nm，固含量20～30wt％；
c根据EP1454971中所述方法制备(聚酯A1)，重均分子量为43,500，数均分子量为2,900，固含量65～75wt％；
e固含量75～85wt％。
对比例CE-2:
使用下表5中所列的成分和含量制备用作对比例的涂料组合物CE-2，具体步骤为：(1)将丙烯酸树脂、聚酯树脂依次在搅拌条件下加入反应器中；(2)调整步骤(1)中所述混合物的PH值为8.2-8.7，并加入适当去离子水调整体系粘度；(3)在步骤(2)中所述混合物中，搅拌加入消泡剂、底材润湿剂、三聚氰胺甲醛树脂(b)、色浆和一部分流变助剂；(4)在另一个搅拌罐中，把效果颜料中的铝粉和钝化剂、溶剂等混合搅拌，使铝粉均匀分散；(5)取步骤(3)中的部分混合物，和效果颜料中的珠光粉按照一定比例(大于约4:1)混合，分散珠光粉；(6)将步骤(4)和(5)中的混合物在搅拌条件下，依次加入步骤(3)中制备的混合物；(7)在步骤(6)的混合物中加入剩余的流变助剂，并调整体系的PH为8.2-8.7。
表5.对比涂料组合物CE-2
Figure BDA0002685302750000151
Figure BDA0002685302750000161
a根据US2015/0210883的Example A中所述方法制备，平均粒径为200nm，固含量20～30wt％；
c根据EP1454971中所述方法制备(聚酯A1)，重均分子量为43,500，数均分子量为2,900，固含量65～75wt％；
e固含量75～85wt％。
性能测试：
首先，将本发明提供的水性面漆组合物Ex-1、Ex-2和Ex-3和对比例的涂料组合物CE-1和CE-2涂覆于带有电泳和中涂的基材上，并在120-180℃的温度条件下固化20-50分钟。
对上述经涂覆的基材进行如下各项性能测试:
1-密封胶匹配性：在本发明中，通过测定涂层与密封胶之间的附着力来评价涂层的密封胶匹配性，其中所述附着力根据GB/T 9286标准测定。
用NT刀在试样表面划6x6刻线(25个1mm2方格，划线应深及基底)，保持测试表面尽可能平整(保持刀刃锋利)。若试样太小没有足够的空间划格，则划45度交叉格。将Nichiban胶带(No.405)、Scotch胶带(No.610)或同类型其它胶带(18mm宽，胶带粘性应当大于等于5.3N/18mm宽)粘贴至试样表面，并用橡皮将胶带压实，使胶带与测试表面充分接触，静置3分钟。沿90度方向迅速撕下胶带，目测检验测试表面，参照ISO标准评级。
ISO标准评级：
0级：5B
切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥离。
1级：4B
在切口相交处有小片剥离，划格区内实际破损小于等于5％。
2级：3B切口的边缘或相交处有剥离，其面积在5％-15％。
3级：2B沿切口边缘有部分剥离或整大片剥离，或部分格子被整片剥离，剥离的面积在15％-35％。
4级：1B切口边缘大于剥离或一些方格部分或全部剥落，其面积在35％-65％。
5级：0B在划线边缘及交叉处有成片的油漆脱落，且脱落总面漆大于65％。
密封胶种类 Ex-1 Ex-2 Ex-3 CE-1 CE-2
胶1 0 0 0 5 5
胶2 0 0 0 5 5
胶3 0 0 0 5 5
注：胶1、胶2、胶3分别为增塑剂含量为4wt％、6wt％、8wt％的低溶剂含量密封胶。
·湿热条件下的密封胶匹配性：根据GB/T 1740标准，将经涂覆的基材置于温度为47±1℃、相对湿度为96±2％的密闭室体内96小时，然后测定涂层附着力，来评价涂层在湿热条件下的密封胶匹配性。
具体测试方法以及评级标准同上
密封胶种类 Ex-1 Ex-2 Ex-3 CE-1 CE-2
胶1 0 1 0 5 5
胶2 0 0 1 5 5
胶3 1 0 1 5 5
注：胶1、胶2、胶3分别为增塑剂含量为4wt％、6wt％、8wt％的低溶剂含量密封胶。
2-VOC含量
在本文中，根据本发明的水性面漆组合物以及对比涂料组合物的VOC(不含水，g/L)含量通过如下方法计算得到：
1.分别测量组合物中每种成分的质量mi，组合物中水的质量mw，组合物的密度ρs；
2.根据下式计算
Figure BDA0002685302750000171
其中ρw为水在23℃下的密度。
Figure BDA0002685302750000181
3-其他性能测试
Figure BDA0002685302750000182
由以上性能测试结果可知，本发明提供的水性面漆组合物具备显著优异的密封胶匹配性——该水性面漆组合物所形成的涂层与高增塑剂含量的密封胶之间附着力为0级。并且，在湿热条件下，本发明提供的水性面漆组合物具备明显优异的密封胶匹配性——该水性面漆组合物所形成的涂层与高增塑剂含量的密封胶之间附着力为0级或1级。此外，本发明提供的水性面漆组合物也满足汽车用面漆的硬度、抗冲击性、漆膜外观等性能要求。
尽管已经解释和描述了本发明的特定方面，对本领域技术人员来说很明显的是可做出多种其它改变和修饰而不会背离本发明的精神和范围。因此所附权利要求意图涵盖落入本发明范围内的所有这些改变和修饰。

Claims (20)

1.水性面漆组合物，包括成膜树脂和氨基树脂固化剂，其中所述成膜树脂包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂，所述氨基树脂固化剂包括三聚氰胺甲醛树脂。
2.如权利要求1所述的水性面漆组合物，其中所述成膜树脂还包括聚酯树脂。
3.如权利要求2所述的水性面漆组合物，其中所述丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和聚酯树脂的重量比为约1～8:1～6:0.5～4。
4.如权利要求1所述的水性面漆组合物，其中所述丙烯酸树脂具有10～100mg KOH/g的羟值，1～70mg KOH/g的酸值，以及100～1000nm的平均粒径。
5.如权利要求1所述的水性面漆组合物，其中所述聚氨酯树脂具有2,000-100,000的重均分子量。
6.如权利要求1所述的水性面漆组合物，其中所述三聚氰胺甲醛树脂包括三聚氰胺甲醛树脂(a)和三聚氰胺甲醛树脂(b)。
7.如权利要求6所述的水性面漆组合物，其中所述三聚氰胺甲醛树脂(a)和三聚氰胺甲醛树脂(b)的重量比为约0.3～15.0。
8.如权利要求6所述的水性面漆组合物，其中所述三聚氰胺甲醛树脂(a)为高度烷氧化的三聚氰胺甲醛树脂。
9.如权利要求6所述的水性面漆组合物，其中所述三聚氰胺甲醛树脂(b)为高亚氨基的三聚氰胺甲醛树脂。
10.如权利要求6所述的水性面漆组合物，其中所述三聚氰胺甲醛树脂(a)中烷氧基与羟甲基和亚氨基之和的官能团比例为80/20～95/5。
11.如权利要求6所述的水性面漆组合物，其中所述三聚氰胺甲醛树脂(b)中亚氨基与羟甲基和烷氧基之和的官能团比例为10/80～60/60。
12.如权利要求1所述的水性面漆组合物，其中所述水性面漆组合物具有不含水测量的VOC值为至多380g/L。
13.如权利要求1所述水性面漆组合物，其中根据GB/T 9286方法测量，所述面漆组合物在高增塑剂密封胶上的涂层附着力为0级。
14.如权利要求1所述的水性面漆组合物，其中根据GB/T 9286方法测量，所述面漆组合物在温度为47±1℃、相对湿度为96±2％的密闭室体内暴露96小时后在高增塑剂密封胶上的涂层附着力为1级或0级。
15.如权利要求1所述的水性面漆组合物用于涂覆基材的用途。
16.如权利要求15所述的用途，其中所述基材包括金属。
17.如权利要求15所述的用途，其中所述基材为车辆的一部分。
18.经涂覆的基材，包括至少一层由权利要求1所述的水性面漆组合物所形成的涂层。
19.如权利要求18所述的经涂覆的基材，其中所述基材包括金属。
20.如权利要求18所述的经涂覆的基材，其中所述基材为车辆的一部分。
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