CN112831012B - 一种用于tpu隐形车衣的水性自修复涂料及涂层 - Google Patents

一种用于tpu隐形车衣的水性自修复涂料及涂层 Download PDF

Info

Publication number
CN112831012B
CN112831012B CN202110192627.1A CN202110192627A CN112831012B CN 112831012 B CN112831012 B CN 112831012B CN 202110192627 A CN202110192627 A CN 202110192627A CN 112831012 B CN112831012 B CN 112831012B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
repairing
self
polyurethane resin
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110192627.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112831012A (zh
Inventor
张国华
谢洋
黄华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Haoyi New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Guangzhou Haoyi New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Haoyi New Material Technology Co ltd filed Critical Guangzhou Haoyi New Material Technology Co ltd
Priority to CN202110192627.1A priority Critical patent/CN112831012B/zh
Publication of CN112831012A publication Critical patent/CN112831012A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112831012B publication Critical patent/CN112831012B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6625—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52 with compounds of group C08G18/34
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C08G18/12—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step using two or more compounds having active hydrogen in the first polymerisation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/36—Hydroxylated esters of higher fatty acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/4009—Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
    • C08G18/4018—Mixtures of compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/48
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/44—Polycarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
    • C08G18/7628—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group
    • C08G18/7642—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group containing at least two isocyanate or isothiocyanate groups linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group having a primary carbon atom next to the isocyanate or isothiocyanate groups, e.g. xylylene diisocyanate or homologues substituted on the aromatic ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes

Abstract

本发明公开了一种用于TPU隐形车衣的水性自修复涂料及涂层。这种水性自修复涂料的组分包括水性自修复聚氨酯树脂，水性自修复聚氨酯树脂包括以下制备组分：聚四甲基醚二醇、聚碳酸酯二元醇、聚合蓖麻油多元醇、多异氰酸酯、扩链剂、催化剂、中和剂和水；其中，多异氰酸酯包括脂环族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯；扩链剂包括亲油性扩链剂和亲水性扩链剂。本发明提供的水性自修复聚氨酯树脂性能优异，包含这种水性自修复聚氨酯树脂的涂料形成的涂层具有优异的耐候性和良好的回弹性能，能够实现TPU隐形车衣涂膜损伤后的秒修复，耐污性强，耐化油器清洗剂好，抗水斑、水渍性能优异，水滴角高，滑爽性优异。

Description

一种用于TPU隐形车衣的水性自修复涂料及涂层
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种用于TPU隐形车衣的水性自修复涂料及涂层。
背景技术
我国隐形车衣技术起步较晚，还处于发展阶段，目前使用的隐形车衣主要是TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)材料上涂装，抗划伤、抗磨损性的油性涂层来保护车漆，但涂层的VOC排放对环境的危害和对施工人员健康的危害一直是此类产品的头痛问题，且易燃易爆，安全隐患大。
总的来说，目前TPU隐形车衣涂层尚存在如下的缺点：1)VOC含量高；2)使用期短，需现配现用，不能过夜；3)修复性时间长，耐高低温的范围窄；4)易燃易爆；5)对环境危害大；6)对施工人员健康危害大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种水性自修复聚氨酯树脂及其制备方法，本发明的目的之二在于提供一种用于TPU隐形车衣的水性自修复涂料及其制备方法，本发明的目的之三在于提供一种用于TPU隐形车衣的水性自修复涂层。
本发明的水性聚氨酯分散体树脂是水性聚氨酯涂层的主要组成部分，利用脂环族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯反应，从而使涂层具有优异的耐候性；利用脂肪族异氰酸酯的长链段和聚四甲基醚二醇、聚合蓖麻油多元醇的软段结构嵌段反应，从而使成膜后的涂层表面具有良好的回弹性能；利用聚碳酸酯二醇的耐磨性和分子链段的可迁移性，使涂层的自修复性条件更加完善，实现涂膜损伤后的秒修复。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面提供了一种水性自修复聚氨酯树脂，包括以下制备组分：聚四甲基醚二醇(PTMEG)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、聚合蓖麻油多元醇、多异氰酸酯、扩链剂、催化剂、中和剂和水；所述多异氰酸酯包括脂环族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯；所述扩链剂包括亲油性扩链剂和亲水性扩链剂。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述多异氰酸酯中，所述脂环族异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些具体实施方式中，脂环族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述多异氰酸酯中，所述脂肪族异氰酸酯包括四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)、亚二甲苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些具体实施方式中，脂肪族异氰酸酯为四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述扩链剂中，所述亲油性扩链剂包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、1,3-环己二醇、季戊四醇中的至少一种。通过加入亲油性扩链剂，可以提高水性自修复聚氨酯树脂的弹性和耐磨性。在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些具体实施方式中，亲油性扩链剂选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述扩链剂中，所述亲水性扩链剂包括2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、2,2-二羟甲基丁酸、羟基磺酸盐中的至少一种。通过加入亲水性扩链剂，可以为水性自修复聚氨酯树脂提供亲水基团。在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些具体实施方式中，亲水性扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述催化剂包括有机铋催化剂、有机锡催化剂中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述中和剂包括二甲基乙醇胺(DMEA)、氨水、三乙胺、二异丙醇胺、三羟甲基甲胺中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述聚四甲基醚二醇的分子量为1000g/mol～5000g/mol。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述聚碳酸酯二元醇的分子量为1000g/mol～3000g/mol。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述聚合蓖麻油多元醇(也可称为改性蓖麻油多元醇)的非挥发份含量为100wt％。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述聚合蓖麻油多元醇在25℃下的粘度为250cp～300cp。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，所述水性自修复聚氨酯树脂包括以下质量份的制备组分：40～50份聚四甲基醚二醇，8～10份聚碳酸酯二元醇，5～8份聚合蓖麻油多元醇，8～35份多异氰酸酯，0.5～13份扩链剂，0.01～0.2份催化剂，0.01～2份中和剂和50～60份水。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些优选的实施方式，所述水性自修复聚氨酯树脂包括以下质量份的制备组分：40～50份聚四甲基醚二醇，8～10份聚碳酸酯二元醇，5～8份聚合蓖麻油多元醇，8～15份脂肪族异氰酸酯，10～20份脂环族异氰酸酯，0.5～3份亲油性扩链剂，1～10份亲水性扩链剂，0.01～0.2份催化剂，0.01～2份中和剂和50～60份水。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，还包括加入有机溶剂参与制备。在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些具体实施方式中，所述有机溶剂为丙酮。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂的一些实施方式，有机溶剂添加量为15～20质量份。
本发明的第二方面提供了根据本发明第一方面所述水性自修复聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚四甲基醚二醇、聚碳酸酯二元醇和聚合蓖麻油多元醇加热，脱水，然后加入多异氰酸酯、催化剂和亲油性扩链剂，加热反应；
2)再加入亲水性扩链剂，加热反应，然后加入中和剂反应，再依次加入有机溶剂和水进行分散，然后脱除有机溶剂，得到所述的水性自修复聚氨酯树脂。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤1)中，加热的温度为90℃～150℃；在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些更优选的实施方式中，所述步骤1)中，加热的温度为90℃～105℃。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤1)中，脱水为真空脱水。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤1)中，脱水的时间为1.5小时～2小时。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤1)中，加入多异氰酸酯、催化剂和和亲油性扩链剂前，先将物料降至45℃～55℃。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤1)中，加热反应是在保护气下进行。在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些具体实施方式中，保护气包括氮气、氩气中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤1)中，加热反应是在65℃～90℃下反应1小时～6小时。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些优选的实施方式，所述步骤1)中，加热反应具体是：先在65℃～75℃下反应0.5小时～1.5小时，再在80℃～85℃下反应3.5小时～4小时。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤2)中，加热反应是在85℃～105℃反应1小时～1.5小时。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤2)中，加热反应至物料体系的NCO值为理论设定值。在本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些具体实施方式中，NCO值为1.0wt％～1.4wt％。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤2)中，加入中和剂前，将物料降至45℃以下。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤2)中，加入中和剂反应的时间为15分钟～20分钟。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤2)中，有机溶剂为丙酮。如此，可以稀释高粘度的树脂，便于后续步骤加水乳化分散。
根据本发明所述水性自修复聚氨酯树脂制备方法的一些实施方式，所述步骤2)中，脱除有机溶剂的方法为抽取。通过脱除有机溶剂后，得到无溶剂的水性自修复聚氨酯树脂。
本发明的第三方面提供了一种水性自修复涂料，包括以下组分：本发明第一方面所述的水性自修复聚氨酯树脂、水和助剂；所述助剂包括润湿剂、消泡剂、增稠剂、防涂鸦助剂中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些实施方式，所述助剂为润湿剂、消泡剂、增稠剂和防涂鸦助剂。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些实施方式，所述润湿剂包括炔二醇类润湿剂、有机硅类润湿剂、聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些实施方式，所述消泡剂包括有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、聚醚改性有机硅消泡剂中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些实施方式，所述增稠剂包括纤维素醚及其衍生物类增稠剂、缔合型碱溶胀增稠剂、聚氨酯增稠剂中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些实施方式，所述防涂鸦助剂包括含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷、带丙烯酸基双键的改性有机硅化合物、全氟聚醚改性丙烯酸树脂中的至少一种。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些实施方式，所述水性自修复涂料包括以下质量份的组分：70～90份水性自修复聚氨酯树脂，10～30份水和0.1～3份助剂。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些实施方式，所述水性自修复涂料包括以下质量份的组分：70～90份水性自修复聚氨酯树脂，10～30份水，0.1～0.5份润湿剂，0.1～0.5份消泡剂，0.1～0.5份增稠剂，0.3～1份防涂鸦助剂。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些优选的实施方式，水性自修复聚氨酯树脂的配比量为75～85质量份。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些优选的实施方式，水的配方量为15～20质量份。
根据本发明所述水性自修复涂料的一些优选的实施方式，所述水性自修复涂料为TPU隐形车衣用的水性自修复涂料。
本发明的第四方面提供了根据本发明第三方面所述水性自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：将各组分混合，得到所述的水性自修复涂料。
本发明的第五方面提供了一种用于TPU隐形车衣的水性自修复涂层，是由包括本发明第三方面所述的水性自修复涂料形成。
根据本发明所述用于TPU隐形车衣的水性自修复涂层的一些实施方式，所述水性聚氨酯涂层是由水性自修复涂料涂覆在TPU基材上，再固化形成。
根据本发明所述用于TPU隐形车衣的水性自修复涂层的一些实施方式，固化的方式为加热固化。在本发明所述用于TPU隐形车衣的水性自修复涂层的一些具体实施方式中，加热固化是在70℃～90℃烘烤3分钟～10分钟。
本发明的有益效果是：
本发明提供的水性自修复聚氨酯树脂性能优异，包含这种水性自修复聚氨酯树脂的涂料形成的涂层具有优异的耐候性和良好的回弹性能，能够实现TPU隐形车衣涂膜损伤后的秒修复，耐污性强，耐化油器清洗剂好，抗水斑、水渍性能优异，水滴角高，滑爽性优异。
具体来说，本发明采用了量产化的多异氰酸酯材料，比如四甲基苯二甲基二异氰酸酯，且合成水性聚氨酯分散体易控制，延伸率高，成品拉伸率＞500％，素材不断裂，涂层不会开裂，预聚粘度低，聚合物耐热稳定性能优异，且毒性低，因而涂膜的耐候性得到保证。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
在本发明的实施例中，聚碳酸酯多元醇为日本宇部所生产的PH系列PCDL，分子量为1000～3000系列；聚四甲基醚二醇为韩国PTG公司的PTMEG，分子量为1000～5000系列；聚合蓖麻油多元醇为美国凡特鲁斯生产；脂肪族异氰酸酯为湛新化学生产的TMXDI；脂环族异氰酸酯为科思创生产的IPDI。当然，本发明使用的原料不限于实施例所述的厂家及其具体性能参数。
实施例1
本例制备水性自修复聚氨酯树脂材料所采用的原料用量如表1所示。
表1实施例1水性自修复聚氨酯树脂的原料用量
原料 质量份
PTMEG2000 50
PCDL1000 8
聚合蓖麻油多元醇D-290 5
TMXDI 10
IPDI 15
1,3-丙二醇 5
DMPA 3
有机铋催化剂 0.5
DMEA 1
丙酮 20
去离子水 50
本例的水性自修复聚氨酯树脂的制备方法如下：
在装有温度计搅拌器的四口反应烧瓶中，按表1的配方用量，加入PTMEG2000、PCDL1000和聚合蓖麻油多元醇D-290进行加热升温到90～105℃之间，真空脱水1.5～2小时，降温至50℃装上冷凝管，加入IPDI、TMXDI、1,3-丙二醇和有机铋催化剂，通入氮气，于70℃保温1小时，然后缓慢升温至80～85℃，保温3.5～4小时。然后缓慢加入DMPA，升温至85～105℃后保温反应1～1.5小时，检测NCO值为理论设定值一致为止。继续搅拌，将温度降至45℃以下，缓慢加入DMEA，继续搅拌反应20分钟，加入丙酮分散均匀，加入去离子水分散均匀，然后脱丙酮，即得水性自修复聚氨酯树脂。
实施例2
本例制备水性自修复聚氨酯树脂材料所采用的原料用量如表2所示。
表2实施例2水性自修复聚氨酯树脂的原料用量
原料 质量份
PTMEG3000 50
PCDL2000 8
聚合蓖麻油多元醇D-290 5
TMXDI 10
IPDI 15
1,4-丁二醇 5
DMPA 3
催化剂有机锡 0.5
DMEA 1
丙酮 20
去离子水 50
本例的水性自修复聚氨酯树脂的制备方法如下：
在装有温度计搅拌器的四口反应烧瓶中，按表2的配方用量，加入PTMEG3000、PCDL2000和聚合蓖麻油多元醇D-290进行加热升温到90～105℃之间，真空脱水1.5～2小时，降温至50℃装上冷凝管，加入IPDI、TMXDI、1,4-丁二醇和有机锡催化剂，通入氮气，于70℃保温1小时，然后缓慢升温至80～85℃，保温3.5～4小时。然后缓慢加入DMPA，升温至85～105℃后保温反应1～1.5小时，检测NCO值为理论设定值一致为止。继续搅拌，将温度降至45℃以下，缓慢加入DMEA，继续搅拌反应20分钟，加入丙酮分散均匀，加入去离子水分散均匀，然后脱丙酮，即得水性自修复聚氨酯树脂。
实施例3
本例制备水性自修复聚氨酯树脂材料所采用的原料用量如表3所示。
表3实施例3水性自修复聚氨酯树脂的原料用量
Figure BDA0002945670600000071
Figure BDA0002945670600000081
本例的水性自修复聚氨酯树脂的制备方法如下：
在装有温度计搅拌器的四口反应烧瓶中，按表3的配方用量，加入PTMEG1000、PCDL3000和聚合蓖麻油多元醇D-290进行加热升温到90～105℃之间，真空脱水1.5～2小时，降温至50℃装上冷凝管，加入IPDI、TMXDI、1,6-己二醇和有机锡T-12催化剂，通入氮气，于70℃保温1小时，然后缓慢升温至80～85℃，保温3.5～4小时。然后缓慢加DMPA，升温至85～105℃后保温反应1～1.5小时，检测NCO值为理论设定值一致为止。继续搅拌，将温度降至45℃以下，缓慢加入DMEA，继续搅拌反应20分钟，加入丙酮分散均匀，加入去离子水分散均匀，然后脱丙酮，即得水性自修复聚氨酯树脂。
经测试，实施例1～3的水性自修复聚氨酯树脂在25℃下粘度约为250mPa·s。
实施例4
本例水性TPU隐形车衣自修复涂料的原料用量如表4所示。
表4实施例4水性TPU隐形车衣自修复涂料的原料用量
Figure BDA0002945670600000082
按表4的配方组成，将各原料混合，得到本例的水性TPU隐形车衣自修复涂料。
将本例水性TPU隐形车衣自修复涂料通过辊涂机涂布，施工于TPU基材上，并将施工后的涂层经烘道80℃烘烤5分钟烘干成膜后，形成抗划伤、防涂鸦自修复TPU隐形车衣的涂层。
实施例5
本例与实施例4的不同之处仅在于，采用实施例2的水性自修复聚氨酯树脂为原料，其余均与实施例4相同。
实施例6
本例与实施例4的不同之处仅在于，采用实施例3的水性自修复聚氨酯树脂为原料，其余均与实施例4相同。
对比例1
本例TPU隐形车衣自修复涂料的原料用量如表5所示。
表5对比例1TPU隐形车衣自修复涂料的原料用量
原料 质量份
HDI 9.09
TDI 1.36
聚醚多元醇 50.00
催化剂T-12 2.70
1,4-丁二醇扩链剂 2.70
抗氧剂 0.46
抗紫外线助剂苯丙三唑 0.46
HKR-229聚氨酯树脂 9.09
分散剂BYK-163 2.70
二甲苯 10.91
丁酮 0.909
醋酸乙酯 10.91
四氢呋喃 0.909
BYK-028消泡剂 1.50
本例TPU隐形车衣自修复涂料的制备方法包括如下步骤：
1)在装有温度计和搅拌器的四口反应烧瓶中，按照表5的配方组成10倍量，将HDI45.45g、TDI 6.8g、端羟基聚醚多元醇450g、三羟基聚醚多元醇50g、二甲苯54.55g、丁酮4.545g、醋酸乙酯54.55g、四氢呋喃4.545g加入到反应烧瓶中，在65℃下以1000rpm的转速分散8分钟。
2)随后将温度降至45℃，将HDI45.45g、TDI 6.8g、有机锡T-12 27g、1,4-丁二醇27g加入反应瓶后，将温度升至65℃，并以1000rpm的转速分散保温5小时。
3)将温度降低到45℃，将二甲苯54.55g、丁酮4.545g、醋酸乙酯54.55g、四氢呋喃4.545g加入到反应瓶中，以650rpm的转速分散5分钟。
4)将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚抗氧剂4.6g、抗紫外线助剂苯丙三唑4.6g、二苯酮HKR-229聚氨酯树脂90.9g、BYK-163 27.0g和BYK-028 15g加入反应瓶中，以550rpm的转速分散45分钟，得到TPU隐形车衣自修复涂料。
将本例得到的TPU隐形车衣自修复涂料辊涂涂布，并经80℃的烘道烘烤5分钟，烘干得自修复涂层。
对比例2
本例TPU隐形车衣自修复涂料的原料用量如表6所示。
表6对比例2TPU隐形车衣自修复涂料的原料用量
原料 质量份
IPDI 15.0
羟基聚醚多元醇2000 40.0
T-12有机锡 1.0
1,3-丁二醇 0.15
甲基丙烯酸羟乙酯 3.5
引发剂184 0.10
抗氧剂 0.5
丙烯酸树脂 10.0
二甲苯 26.0
分散剂BYK-168 1.0
消泡剂BYK028 3.0
本例TPU隐形车衣自修复涂料的制备方法包括如下步骤：
按照表6的配方组成，在氮气保护下，将不超过50％质量份数的IPDI、羟基聚醚多元醇2000和不超过50％质量的二甲苯加入到反应瓶中，在70～80℃下，以700～800rpm的转速分散5～10分钟，随后将温度降至45～55℃，将催化剂T-12、扩链剂1,3-丁二醇加入到反应瓶中，将温度升至65～75℃，并以700～800rpm的转速分散，在保温反应过程中，将剩余的IPDI以不超过20～30分钟均匀的添加到反应瓶中，保温维持4小时。将温度降至40～50℃，将剩余的二甲苯加入反应瓶中，以500～800rpm的转速分散5～10分钟，然后再将温度升至80～85℃，将甲基丙烯酸羟乙酯、引发剂184加入到反应瓶中，以800rpm的转速分散2～3小时，再将反应釜中合成的预聚体、抗氧剂、丙烯酸树脂、分散剂BYK-168和消泡剂BYK028加入到分散机中，以1500～2000rpm的速度搅拌20～40分钟，整个过程中控制环境湿度不超过40％，得到TPU隐形车衣自修复涂料。
将本例得到的TPU隐形车衣自修复涂料通过辊涂涂布机施工，并将施工后的涂层经紫外光照射30～60秒，固化后得到可修复涂层。
将实施例4～6和对比例1～2所得的涂层进行性能测试，测试结果如表7所示。其中，挥发性有机溶剂按GB/T23984-2009进行测试，延伸率按GB/T1040.1-2018进行测试，抗石击性按ASTM D 3170-03进行测试。
表7涂层性能测试结果
Figure BDA0002945670600000111
从表7中可以看出，在相同温度下，本发明制备的实施例制备的TPU隐形车衣涂层，实施例4的修复性、耐石击性是最好的，且不含有机溶剂，绿色环保，对人体无害。
将实施例4～6的涂层还进行如下性能测试：在QUV(紫外灯)下老化2000小时，ΔE＜1.5；水滴角≥135°；抗水斑7天无变化；进行耐污性测试，油性记号笔擦拭无残留。可见，通过测试结果证明，本发明实施例提供的涂层各项性能优异。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水性自修复涂料，其特征在于：包括以下质量份的组分：70～90份水性自修复聚氨酯树脂，10～30份水，0.1～0.5份润湿剂，0.1～0.5份消泡剂，0.1～0.5份增稠剂，0.3～1份防涂鸦助剂；
所述水性自修复聚氨酯树脂由以下制备组分组成：包括以下质量份的制备组分：40～50份聚四甲基醚二醇，8～10份聚碳酸酯二元醇，5～8份聚合蓖麻油多元醇，8～35份多异氰酸酯，0.5～13份扩链剂，0.01～0.2份催化剂，0.01～2份中和剂和50～60份水；
所述多异氰酸酯包括脂环族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯；所述扩链剂包括亲油性扩链剂和亲水性扩链剂；
所述多异氰酸酯中，所述脂环族异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述芳香族异氰酸酯包括四甲基苯二甲基二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；
所述亲油性扩链剂包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、1,3-环己二醇、季戊四醇中的至少一种；
所述水性自修复聚氨酯树脂通过如下制备方法得到：
1)将聚四甲基醚二醇、聚碳酸酯二元醇和聚合蓖麻油多元醇加热，脱水，然后加入多异氰酸酯、催化剂和亲油性扩链剂，加热反应；
2)再加入亲水性扩链剂，加热反应，然后加入中和剂反应，再依次加入有机溶剂和水进行分散，然后脱除有机溶剂，得到所述的水性自修复聚氨酯树脂；
所述的步骤1)中，加热反应具体是：先在65℃～75℃下反应0.5小时～1.5小时，再在80℃～85℃下反应3.5小时～4小时；所述的步骤2)中，加热反应是在85℃～105℃反应1小时～1.5小时。
2.根据权利要求1所述的水性自修复涂料，其特征在于：所述扩链剂中，所述亲水性扩链剂包括2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸、羟基磺酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水性自修复涂料，其特征在于：所述步骤2)中，有机溶剂为丙酮。
4.权利要求1所述水性自修复涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将各组分混合，得到所述的水性自修复涂料。
5.一种用于TPU隐形车衣的水性自修复涂层，其特征在于：是由包括权利要求1所述的水性自修复涂料形成。
CN202110192627.1A 2021-02-20 2021-02-20 一种用于tpu隐形车衣的水性自修复涂料及涂层 Active CN112831012B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110192627.1A CN112831012B (zh) 2021-02-20 2021-02-20 一种用于tpu隐形车衣的水性自修复涂料及涂层

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110192627.1A CN112831012B (zh) 2021-02-20 2021-02-20 一种用于tpu隐形车衣的水性自修复涂料及涂层

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112831012A CN112831012A (zh) 2021-05-25
CN112831012B true CN112831012B (zh) 2023-04-28

Family

ID=75934051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110192627.1A Active CN112831012B (zh) 2021-02-20 2021-02-20 一种用于tpu隐形车衣的水性自修复涂料及涂层

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112831012B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113861819B (zh) * 2021-09-28 2023-06-06 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 一种热修复涂料及其制备方法与应用
CN114349929A (zh) * 2021-12-31 2022-04-15 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 一种耐黄变高透隐形车衣及其制备方法
CN114752293A (zh) * 2022-03-11 2022-07-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种车衣膜用涂层材料及其制备方法
CN115074014B (zh) * 2022-06-22 2023-04-25 合肥工业大学 一种非氟无痕抗污水性聚氨酯自分层涂料的制备方法
CN115160528B (zh) * 2022-07-27 2023-09-12 雅图高新材料股份有限公司 一种生物基水性聚氨酯液体车衣的制备方法和应用
CN115124920B (zh) * 2022-08-05 2023-05-26 之江实验室 一种透明的自修复防沾污聚氨酯涂料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101696262A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 华南理工大学 多异氰酸酯固化剂改性聚氨酯水分散体的制备方法及应用
JP2013018805A (ja) * 2011-07-07 2013-01-31 Asahi Kasei Chemicals Corp 水分散性ウレタンプレポリマー、水分散ポリウレタン樹脂とそれを用いた水系塗料組成物
CN109517513A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 成都德科立高分子材料有限公司 一种具有自消光效果的常温自修复型水性聚氨酯车衣的制作方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011010538A1 (ja) * 2009-07-24 2011-01-27 関西ペイント株式会社 水性プライマー塗料組成物及び複層塗膜形成方法
CN108559087B (zh) * 2018-04-26 2021-05-25 太仓中化环保化工有限公司 一种具有uv光固化活性的防污防涂鸦助剂的制备方法
CN108586699B (zh) * 2018-04-26 2020-11-10 太仓中化环保化工有限公司 一种防污防涂鸦助剂及其应用
CN109622342A (zh) * 2018-12-18 2019-04-16 宁文明 一种隐形车衣的制作方法
CN109796862A (zh) * 2019-01-16 2019-05-24 常熟理工学院 一种秒修复tpu隐形车衣膜及其制备方法
CN110317527B (zh) * 2019-07-30 2020-12-04 中国科学院过程工程研究所 一种粉末涂料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101696262A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 华南理工大学 多异氰酸酯固化剂改性聚氨酯水分散体的制备方法及应用
JP2013018805A (ja) * 2011-07-07 2013-01-31 Asahi Kasei Chemicals Corp 水分散性ウレタンプレポリマー、水分散ポリウレタン樹脂とそれを用いた水系塗料組成物
CN109517513A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 成都德科立高分子材料有限公司 一种具有自消光效果的常温自修复型水性聚氨酯车衣的制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112831012A (zh) 2021-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112831012B (zh) 一种用于tpu隐形车衣的水性自修复涂料及涂层
CN104356338B (zh) 一种自修复聚氨酯涂层及其制备方法
JP7030833B2 (ja) ポリイソシアネート組成物、塗料組成物及び塗膜
DE10215053A1 (de) Polyurethan-Dispersionen auf Basis von Fettsäuredialkanolamiden
CN110746571B (zh) Apao改性聚氨酯水性树脂及其制备方法
CN106928428B (zh) 水性聚氨酯乳液及其制备方法
CN106459368A (zh) 具有受控的聚合物流动的可辐射固化的含水组合物
CN109535372B (zh) 一种水性聚氨酯及其制备方法
US6521700B1 (en) Aqueous coating composition
WO2008086977A1 (en) Water-dispersible, air-drying uralkyd resins
CN108329342B (zh) 一种有机硅偶联剂及其制备方法和应用
US6824834B2 (en) Coating composition
US6423771B1 (en) Aqueous coating composition
JP3970955B2 (ja) ポリウレタン水性組成物
CN109293866A (zh) 一种腐植酸改性水性聚氨酯材料及其制备方法
CN113321780B (zh) 一种有机硅改性聚氨酯的制备方法
KR101044115B1 (ko) 자동차 플라스틱 내장재 코팅용 수분산성 폴리우레탄수지조성물의 제조방법 및 이를 이용한 도료조성물
JPH11228655A (ja) 水性印刷インキ用ポリウレタン系エマルジョン及びそれを用いた水性印刷インキ
CN116023626A (zh) 一种耐水解高固封闭型聚氨酯树脂组合物及其制备方法
CN114805744A (zh) 一种水性聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法与应用
CN114933690A (zh) 利用核壳结构制备耐污紫外固化树脂的方法
CN108530603A (zh) 云母改性水性聚氨酯乳液、胶黏剂及其制备方法
CN111333802B (zh) 水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用、水性涂料
CN114409852A (zh) 丙烯酸改性水性聚氨酯分散体及其制备方法
CN115109554B (zh) 一种聚氨酯胶黏剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant