CN113416475A - 一种抗石击水性汽车中涂漆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗石击水性汽车中涂漆，所述水性汽车中涂漆包含以下重量份的组分：水性聚酯分散液35‑45份、水性丙烯酸乳液10‑15份、氨基树脂5‑10份、填料20‑30份、分散剂1‑2份、增稠剂1‑3份、流平剂1‑2份和pH调整剂0.2‑0.5份。所述汽车中涂漆含有的水分散的聚酯树脂结构中含有大量的五元环或六元环，五元环或六元环存在不同的稳定构象，如六元环具有船式构象和椅式构象，五元环具有信封式构象和半椅式构象，两种构象都可以相互转变，当涂层材料受到冲击时，环的构象翻转调整，从而缓冲吸收冲击的能量，避免涂层受到严重的损害。

Description

一种抗石击水性汽车中涂漆
技术领域
本发明涉及一种涂料，具体涉及一种抗石击水性汽车中涂漆。
背景技术
我国乘用车保有量不断攀升，小汽车出行已经成为人民日常出现重要工具，汽车在行驶过程容易受到石子等硬物的撞击，汽车行驶速度越快，撞击对汽车表面涂层的损害越大。一旦汽车涂层受到撞击掉落，汽车钢板就会暴露而受到腐蚀。因此，汽车涂料的耐石击性能被认为是其使用过程中的重要特性之一。汽车涂层是一个复合涂层，从下往上分别是电泳底漆，中涂，色漆和最上层的清漆。根据汽车涂料每层的功能设计，中涂层主要承担了抗石击的功能。聚酯树脂是中涂的主要成分，提高聚酯树脂的抗冲击性能对涂料抗石击性最为有效。
在已公开的技术中，通常是通过改性的方法提高聚酯的抗石击性能。聚酯的制备是由多元醇和多元酸反应而得到，常见的多元醇有，新戊二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、三羟甲基丙烷。常见的多元酸有己二酸、丁二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等。制备的聚酯树脂的柔性较差，不能很好的满足汽车涂料应用的需求。为了提高聚酯的耐冲击性，申请号为CN 201110025407.6（一种聚酯树脂及其制备方法和一种汽车中涂）公开了一种用无机纳米材料多面体笼形苯基低聚倍半硅氧烷基（POSS）改性聚酯树脂，CN201110194684.X（一种聚酰胺改性聚酯树脂及其制备方法和含有该聚酯树脂的汽车汽车中涂漆）公开了一种聚酰胺改性聚酯的方法。无论是通过无机填料还是有机聚合物改性聚酯，都是通过外加改性物质来提高抗石击性能，加入POSS这种具有孔洞结构的填料，如果分散不均匀会影响到涂层外观，而且空洞和不均匀的结构对力学性能产生影响，如耐腐蚀性降低，水气容易深入并滞留在含有POSS的聚酯树脂中。通过有机聚合物聚酰胺改性聚酯，二者的相容性如果不好，很容易出现相分离。因此提高聚酯本征材料的抗冲击性和柔性是提高聚酯材料抗石击的性能最佳方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种抗石击水性汽车中涂漆。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种抗石击水性汽车中涂漆，包含以下重量份的组分：
水性聚酯分散液 35-45份、水性丙烯酸乳液10-15份、氨基树脂5-10份、填料20-30份、分散剂 1-2份、增稠剂 1-3份、流平剂1-2份和pH调整剂0.2-0.5份；
所述水性聚酯分散液包含聚酯树脂，所述聚酯树脂的结构式如式（I）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（I）
其中，R1和R2为以下任意一种或多种混合：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
n 为8-15的整数。
该汽车中涂漆的制备方法可以为将各成分通过剧烈搅拌混合均匀，然后进行砂磨将颜填料磨细后用纱布过滤除去大颗粒物质，加入适量的水、增稠剂，pH调整剂调整黏度为40±5秒（福特4#杯），调整固含为25-30%和pH值为8.2±0.2。
该汽车中涂漆的应用可以是将汽车中涂漆用水调整到40±5秒的施工黏度（福特4#杯），将涂料喷涂在电泳漆上，施工膜厚为20-30微米，在140-170℃条件下烘烤10-30分钟，得到汽车中涂层。
优选地，所述水性丙烯酸乳液重均分子量为3000-6000。
优选地，所述聚酯树脂的重均分子量为4000-7000。
优选地，所述氨基树脂的重均分子量1000-1200。
优选地，所述分散剂是炔二醇类润湿剂和醇铵盐中的至少一种。
优选地，所述增稠剂为碱溶胀型增稠剂。
优选地，所述流平剂为有机硅改性的水性丙烯酸树脂和有机氟改性的水性丙烯酸树脂中的至少一种。
优选地，所述pH调整剂为二乙醇胺、三乙醇胺和氨水中的至少一种。
优选地，所述填料为钛白粉、硫酸钡、高岭土和炭黑中的至少一种。
优选地，所述水性聚酯分散液的制备方法包括以下步骤：
S1. 二元醇和二元酸在催化剂的作用下，加热190-210℃，反应过程用氮气吹扫，并用分水器分离产生的水，反应时间为2-4小时，得到以羟基封端的聚酯树脂预聚体；
S2. 在步骤S1中的聚酯树脂预聚体中加入自乳化剂，当酸值（KOH）在35-45mg/g时降温停止反应；
S3. 在步骤S2中加入溶剂溶解聚合产物，然后加入中和剂，在搅拌的作用下将聚酯丁酮溶液分散于水中；
所述二元醇是1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、1,2-环戊二醇和1,3-环戊二醇中的一种或多种；
所述二元酸为1,2-环己二酸、1,3-环己二酸、1,4-环己二酸、1,2-环戊二酸和1,3-环戊二酸中的一种或多种;
优选地，所述催化剂为锡类催化剂；更优选地，所述锡类催化剂可以为二月桂酸二丁基锡、二丁基氧化锡、辛酸亚锡中的至少一种，投料量为0.05-0.2％。所述自乳化剂为苯偏三酸酐；所述溶剂可以是丙酮，丁酮和甲乙酮中的至少一种；所述中和剂是氨水、乙二胺、三乙胺、三乙醇胺和氢氧化钠中的至少一种。所述中和酸的中和度为80%-100%。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种抗石击水性汽车中涂漆，所述汽车中涂漆含有的水分散的聚酯树脂结构中含有大量的五元环或六元环，五元环或六元环存在不同的稳定构象，如六元环具有船式构象和椅式构象，五元环具有信封式构象和半椅式构象，两种构象都可以相互转变，当涂层材料受到冲击时，环的构象翻转调整，从而缓冲吸收冲击的能量，避免涂层受到严重的损害。
附图说明
图1 为实施例1的抗石击性能；
图2 为实施例2的抗石击性能；
图3 为实施例3的抗石击性能；
图4 为对比例1的抗石击性能。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例和对比例中各原料成分来源如下：
水性丙烯酸乳液：Setaqua 6802
氨基树脂：Cy325甲丁混醚化氨基树脂
填料：钛白粉；
分散剂：BYK-180分散剂；
增稠剂：ASE-60 增稠剂；
流平剂：BYK-381流平剂；
pH调整剂：甲基乙醇胺。
实施例1
本实施例所述汽车中涂漆包含以下重量份的组分：
水性聚酯分散液 40份、水性丙烯酸乳液12份、氨基树脂8份、填料25份、分散剂 1份、增稠剂 2份、流平剂2份、pH调整剂0.3份和水用于调整固含和黏度，调整固含为25-30%，调整黏度为到40±5秒的施工黏度（福特4#杯）。
本实施例所述聚酯树脂的结构如式（II）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（II）
其中，R1和R2为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
水性聚酯分散液的制备方法为：
S1. 在装有分水器、 回流冷凝器、 搅拌器、温度计、保护气的反应釜中，加入42份的1,4-环己二醇，57.5份的1,4-环己二酸，0.5份二月桂酸二丁基锡，缓慢升温加热到200℃，反应过程用氮气吹扫，反应3h得到以羟基封端的聚酯树脂预聚体：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；
R1和R2为
Figure 966259DEST_PATH_IMAGE009
；
S2.在S1中的聚酯树脂预聚体中加入32份自乳化剂苯偏三酸酐，反应体系取样测定酸值，当酸值（KOH）在35-45mg/g时降温停止反应；
S3.在S2产物中加入溶剂20份丁酮和2份中和剂氨水，在搅拌的作用下将聚酯丁酮溶液分散于100份水中，得所述分散液。
实施例2
本实施例所述汽车中涂漆包含以下重量份的组分：
水性聚酯分散液 35份、水性丙烯酸乳液15份、氨基树脂10份、填料25份、分散剂 1份、增稠剂 2份、流平剂2份、pH调整剂0.3份和水用于调整固含和黏度，调整到40±5秒的施工黏度（福特4#杯）。
本实施例所述聚酯树脂的结构同实施例1。
实施例3
本实施例所述汽车中涂漆包含以下重量份的组分：
水性聚酯分散液 45份、水性丙烯酸乳液10份、氨基树脂5份、填料25份、分散剂 1份、增稠剂 2份、流平剂2份、pH调整剂0.3份和水用于调整固含和黏度，调整到40±5秒的施工黏度（福特4#杯）。
本实施例所述聚酯树脂的结构同实施例1。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于用等量的溶剂丙酮替代水性聚酯分散液。
将实施例1~3和对比例1中的中涂喷涂在电泳板上，喷涂干膜膜厚为25微米，150℃烘烤20min，然后喷涂素色白涂料和清漆，150℃烘烤20min。
性能测试
涂膜的厚度测试按照GB/T 13452.2-2008的标准检测；
涂膜的附着力测试按照GB/T 9286-1998的标准检测；
涂膜的抗石击测试按照FLTM BI 157-06的标准检测。
检测结果表1。
表1
中涂膜厚/微米 复合涂层膜厚/微米 附着力（划格法）
实施例1 25±2 80±2 0级
实施例2 25±2 80±2 0级
实施例3 25±2 80±2 0级
对比例1 25±2 80±2 0级
抗石击性能按照FLTM BI 157-06的标准检测，具体为：（1）2kg 铁砂，用2bar的气压，以45°角度打击喷涂有复合涂层的钢板；（2）打击一次后在水中浸泡72h，32℃；（3）浸泡后晾干水分1h，按照步骤1重复一次；（4）用胶带粘贴除去松散的漆渣，然后评估。结果见图1~4。
从图中可以看出实施例1-3的抗石击性能明显优于对比例1。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本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实质和范围。

Claims (10)

1.一种抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，包含以下重量份的组分：
水性聚酯分散液 35-45份、水性丙烯酸乳液10-15份、氨基树脂5-10份、填料20-30份、分散剂 1-2份、增稠剂 1-3份、流平剂1-2份和pH调整剂0.2-0.5份；
所述水性聚酯分散液包含聚酯树脂，所述聚酯树脂的结构式如式（I）所示：
Figure 412157DEST_PATH_IMAGE001
（I）
其中，R1和R2为以下任意一种或多种混合：
Figure 553289DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 129895DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 462394DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 694923DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 639745DEST_PATH_IMAGE006
；
R3为1,2,3-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、1,2,3-丙烷三甲酸、和顺式-乌头酸中的一种或多种；n 为8-15的整数。
2.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液重均分子量为3000-6000。
3.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述聚酯树脂的重均分子量为4000-7000。
4.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述氨基树脂的重均分子量1000-1200。
5.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述分散剂是炔二醇类润湿剂和醇铵盐中的至少一种。
6.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述增稠剂为碱溶胀型增稠剂。
7.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述流平剂为有机硅改性的水性丙烯酸树脂和有机氟改性的水性丙烯酸树脂中的至少一种。
8.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述pH调整剂为二乙醇胺、三乙醇胺和氨水中的至少一种。
9.如权利要求1所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述水性聚酯分散液的制备方法包括以下步骤：
S1. 二元醇和二元酸在催化剂的作用下，加热190-210℃，反应过程用氮气吹扫，并用分水器分离产生的水，反应时间为2-4小时，得到以羟基封端的聚酯树脂预聚体；
S2. 在步骤S1中的聚酯树脂预聚体中加入自乳化剂，当酸值（KOH）在35-45mg/g时降温停止反应；
S3. 在步骤S2中加入溶剂溶解聚合产物，然后加入中和剂，在搅拌的作用下将聚酯丁酮溶液分散于水中；
所述二元醇是1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、1,2-环戊二醇和1,3-环戊二醇中的一种或多种；
所述二元酸为1,2-环己二酸、1,3-环己二酸、1,4-环己二酸、1,2-环戊二酸和1,3-环戊二酸中的一种或多种。
10.如权利要求9所述抗石击水性汽车中涂漆，其特征在于，所述催化剂为锡类催化剂；所述自乳化剂为苯偏三酸酐；所述溶剂是丙酮，丁酮和甲乙酮中的至少一种；所述中和剂是氨水、乙二胺、三乙胺、三乙醇胺和氢氧化钠中的至少一种。
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