CN113736353B - 一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料及其制备和应用 - Google Patents

一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料及其制备和应用。该水性耐磨耐化哑光涂料包括：组分A 60‑70份、组分B 20‑25份以及组分C 5‑20份；其中，组分A包括：聚羟基丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、消泡剂、润湿流平剂、色浆、二氧化硅消光粉、耐磨填料、增稠剂、胺中和剂、共溶剂以及去离子水；组分B包括HDI固化剂以及溶剂；组分C为去离子水。本发明中的涂料配方中的溶剂绝大部分为水，且可以水稀释，符合环保标准，对人体及环境的伤害极小。通过美国通用GMW15516标准，能够成功作为汽车内饰涂料被使用在通用旗下多款车型上。

Description

一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料及其制备和 应用
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，尤其涉及一种适用于汽车内饰的水性哑光涂料及其制备和应用。
背景技术
随着汽车行业在我国的快速发展，汽车内饰涂料的需求量日益增长。传统汽车内饰涂料多为溶剂型涂料，VOC含量较高，对人体及环境的伤害较大。近年来，水性涂料因其绿色环保低VOC的特点被逐渐推广，在汽车内饰涂料中的占比越来越大，而其中应用最多的为水性哑光涂料。
目前应用到汽车内饰的哑光涂料按其功能可以大致分为装饰涂料和软触涂料两类，装饰涂料在低膜厚(≤25μm)情况下具有较好耐化性能，但是其耐磨性能较差，长期使用后，频繁接触的区域光泽明显升高，影响漆膜美观；软触涂料具有较好的触感及耐磨性能，但是其在低膜厚时的耐化性能不足，通常需要50μm以上的膜厚才能达到耐化要求，相对成本较高。
目前，市面上暂时没有一款水性哑光涂料可以在低膜厚(≤25μm)情况下同时具备较好的耐磨及耐化性能。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料及其制备和应用。本发明中的涂料配方中的溶剂绝大部分为水，且可以水稀释，符合环保标准，对人体及环境的伤害极小。通过美国通用GMW15516标准，包括其中最为严苛的GMW14125线性耐磨测试和GMW14445耐防晒霜及杀虫剂测试，能够成功作为汽车内饰涂料被使用在通用旗下多款车型上。
本发明的第一目的在于一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料，包括以下重量份的组分：组分A 60-70份、组分B 20-25份以及组分C 5-20份；
其中，所述组分A，包括以下重量份的组分：聚羟基丙烯酸树脂30-40份、聚氨酯树脂20-30份、消泡剂0.2-0.5份、润湿流平剂0.2-0.5份、色浆4-8份、二氧化硅消光粉0.3-1.5份、耐磨填料1份、增稠剂0.5-2份、胺中和剂0.1-0.3份、共溶剂3-8份以及去离子水17-32份；
所述组分B，包括以下重量份的组分：HDI固化剂65-75份以及溶剂25-35份；
所述组分C为去离子水。
进一步的，所述水性耐磨耐化哑光涂料，包括以下重量份的组分：组分A65-70份、组分B 20-25份以及组分C10-15份。
进一步的，所述组分A，包括以下重量份的组分：聚羟基丙烯酸树脂30-40份、聚氨酯树脂20-25份、消泡剂0.3份、润湿流平剂0.5份、色浆6份、二氧化硅消光粉1.0-1.5份、耐磨填料1份、增稠剂1份、胺中和剂0.2份、共溶剂5份以及去离子水24-26份。
进一步的，所述组分A，包括以下重量份的组分：聚羟基丙烯酸树脂35份、聚氨酯树脂25份、消泡剂0.3份、润湿流平剂0.5份、色浆6份、二氧化硅消光粉1.0份、耐磨填料1份、增稠剂1份、胺中和剂0.2份、共溶剂5份以及去离子水25份。
进一步的，所述组分A，包括以下重量份的组分：聚羟基丙烯酸树脂40份、聚氨酯树脂20份、消泡剂0.3份、润湿流平剂0.5份、色浆6份、二氧化硅消光粉1.3份、耐磨填料1份、增稠剂1份、胺中和剂0.2份、共溶剂5份以及去离子水24.7份。
进一步的，所述组分A中聚羟基丙烯酸树脂的固含为44wt％，羟基值占固体成分的3wt％。
进一步的，所述组分A中聚氨酯树脂为自消光树脂，固含为40wt％。
进一步的，所述组分A中消泡剂为BYK-024，购自毕克化学。
进一步的，所述组分A中润湿流平剂为BYK-346，购自毕克化学。
进一步的，所述组分A中色浆为Colanyl black 131CN，购自科莱恩。
进一步的，所述组分A中二氧化硅消光粉的粒径为8-10μm，调整漆膜光泽为1.5-1.8GE(60°)。
进一步的，所述组分A中耐磨填料为聚氨酯颗粒，其粒径为20-25μm。
进一步的，所述组分A中增稠剂为丙烯酸碱类增稠剂。
进一步的，所述组分A中胺中和剂为DMEA。
进一步的，所述组分A中共溶剂为二乙二醇丁醚。
进一步的，所述组分B中溶剂为1,2-丙二醇二乙酸酯。
本发明的第二目的在于提供一种上述水性耐磨耐化哑光涂料的制备方法，包括：
(1)组分A的制备：根据上述重量份，在混料罐中加入聚羟基丙烯酸酯树脂，开启搅拌，用胺中和剂调节pH至7.8-8.2，加入共溶剂和去离子水混合液，加入聚氨酯树脂，调节pH至7.8-8.2；在搅拌下依次缓慢投加消泡剂，润湿流平剂，色浆，耐磨填料及消光粉，高速分散30分钟，加入剩余的去离子水，用增稠剂和胺中和剂同时调节粘度和pH值，最终粘度为流出杯40-50s(DIN4,20℃)，pH为7.8-8.2，200目滤网过滤，包装；
(2)组分B的制备：根据上述重量份，将HDI固化剂和溶剂混合，低速搅拌1分钟，200目滤网过滤，包装；
(3)组分C的制备：去离子水，包装。
本发明的再一目的在于提供一种上述水性耐磨耐化哑光涂料的应用，包括：根据上述重量份，将组分A和组分B、混合低速搅拌1分钟，用组分C调整可喷涂粘度为流出杯30-40s(DIN 4,20℃)，使用1-1.5mm口径的空气喷枪或者旋杯喷枪喷涂至PC，ABS或者PC/ABS基材上，膜厚20-25μm，20-25℃下流平10-15min，80-85℃下烘烤30-35min。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明中的涂料配方中的溶剂绝大部分为水，且可以水稀释，符合环保标准，对人体及环境的伤害极小。本发明通过聚羟基丙烯酸树脂和自消光聚氨酯树脂的搭配使用，配合固化剂及耐磨填料产生特殊的漆膜表面，实现在低膜厚(≤25μm)情况下同时具备较好的耐磨及耐化性能，通过美国通用GMW15516标准，包括其中最为严苛的GMW14125线性耐磨测试和GMW14445耐防晒霜和杀虫剂测试，能够成功作为汽车内饰涂料被使用在通用旗下多款车型上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例中所用原料均可通过市售获得。
实施例1
1、一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料，包括以下重量份的组分：
组分A： 66份
组分B： 22份
组分C： 12份
其中，组分A中各组分比例如表1；
组分A中，
聚羟基丙烯酸树脂的固含为44wt％，羟基值占固体成分的3wt％；
聚氨酯树脂为自消光树脂，固含为40wt％；
消泡剂为BYK-024，购自毕克化学；
润湿流平剂为BYK-346，购自毕克化学；
色浆为Colanyl black 131CN，购自科莱恩；
二氧化硅消光粉粒径在8-10μm，调整漆膜光泽在1.5-1.8GE(60°)；
聚氨酯颗粒粒径在20-25μm；
增稠剂为
Figure BDA0003250958630000041
HV30/LO30，购自汽巴(CIBA)；
胺中和剂为DMEA；
共溶剂为二乙二醇丁醚；
组分B中，包含：HDI三聚体(购自科思创)70份和1,2-丙二醇二乙酸酯30份；
组分C为去离子水。
2、上述适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料的制备方法如下：
1)组分A的制备：依据上述重量份，在混料罐中加入聚羟基丙烯酸酯树脂，开启搅拌，用胺中和剂调节pH至7.8-8.2，加入共溶剂和去离子水混合液，加入聚氨酯树脂，调节pH至7.8-8.2，在搅拌下依次缓慢投加消泡剂，润湿流平剂，色浆，耐磨填料及消光粉，高速分散30分钟，加入剩余的去离子水，用增稠剂和胺中和剂同时调节粘度和pH值，最终粘度为流出杯40-50s(DIN 4,20℃)，pH为7.8-8.2，200目滤网过滤，包装；
2)组分B的制备：依据上述重量份，将HDI固化剂和溶剂混合，低速搅拌1分钟，200目滤网过滤，包装；
3)组分C的制备：去离子水，包装。
3、上述适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料的实施方法如下：
将组分A和组分B按上述重量份混合，低速搅拌1分钟，用组分C调整可喷涂粘度为流出杯30-40s(DIN 4,20℃)，使用1.5mm口径的空气喷枪或者旋杯喷枪喷涂至PC，ABS或者PC/ABS基材上，膜厚20-25μm，20-25℃下流平10-15min，80-85℃下烘烤30-35min。
实施例2
一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料，包括以下重量份的组分：
组分A： 70份
组分B： 20份
组分C： 10份
其中，组分A中各组分比例与实施例1相同，以及其余组分和步骤均与实施例1相同。
实施例3
一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料，包括以下重量份的组分：
组分A： 65份
组分B： 24份
组分C： 11份
其中，组分A中各组分比例如表1，其余组分和步骤均与实施例1相同。
对比例1
增大实施例1中组分A的聚羟基丙烯酸的重量份，减少聚氨酯的重量份，具体组分A中各组分比例如表1，其余组分和步骤均与实施例1相同。
对比例2
减少实施例1中组分A的聚羟基丙烯酸的重量份，增加聚氨酯的重量份，具体组分A中各组分比例如表1，其余组分和步骤均与实施例1相同。
对比例3
将实施例1中组分A的聚氨酯颗粒改为PMMA颗粒，粒径为20-25μm，具体组分A中各组分比例如表1，其余组分和步骤均与实施例1相同。
表1组分A配方
Figure BDA0003250958630000061
将实施例1-3和对比例1-3制备得到的6个不同状态的漆膜进行性能测试，测试方法即标准如表2，测试结果如表3。
表2测试方法
Figure BDA0003250958630000071
表3不同树脂比例的组分A制得的漆膜性能测试结果
Figure BDA0003250958630000072
从表3的结果可以发现，聚羟基丙烯酸酯/聚氨酯的比例增大会影响其制得漆膜的线性耐磨性能，当聚羟基丙烯酸酯/聚氨酯的重量份比例超过40/20时，如对比例1中的45/15，其制得的漆膜线性耐磨测试不合格，耐磨性能较差；而聚羟基丙烯酸/聚氨酯比例降低会影响其制得漆膜的耐防晒霜和杀虫剂性能，对比例2中聚羟基丙烯酸酯/自消光聚氨酯的重量份比例为25/35，其制得的漆膜耐防晒霜和杀虫剂测试不合格，耐化性能较差；耐磨填料改为PMMA的对比例3制得的漆膜线性耐磨测试不合格，因此聚氨酯颗粒在提升线性耐磨性能的方面更加出色；实施例1，实施例2和实施例3中各组分的比例均在权利要求1的范围之内，其制得的漆膜各项测试均合格，在低膜厚(≤25μm)情况下兼具优异的耐磨和耐化性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料，包括以下重量份的组分：组分A 60-70份、组分B 20-25份以及组分C 5-20份；
其中，所述组分A，包括以下重量份的组分：聚羟基丙烯酸树脂30-40份、聚氨酯树脂20-30份、消泡剂0.2-0.5份、润湿流平剂0.2-0.5份、色浆4-8份、二氧化硅消光粉0.3-1.5份、耐磨填料1份、增稠剂0.5-2份、胺中和剂0.1-0.3份、共溶剂3-8份以及去离子水17-32份；其中，所述的聚羟基丙烯酸树脂的固含为44wt％，羟基值占固体成分的3wt％；所述的聚氨酯树脂为自消光树脂，固含为40wt％；所述的增稠剂为丙烯酸碱类增稠剂；所述组分A中耐磨填料为聚氨酯颗粒，其粒径为20-25μm；
所述组分B，包括以下重量份的组分：HDI固化剂65-75份以及溶剂25-35份；
所述组分C为去离子水；
所述涂料制得的漆膜在低膜厚(≤25μm)情况下兼具优异的耐磨和耐化性能。
2.根据权利要求1所述的一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料，其特征在于：所述水性耐磨耐化哑光涂料，包括以下重量份的组分：组分A65-70份、组分B 20-25份以及组分C10-15份。
3.根据权利要求1所述的一种适用于汽车内饰的水性耐磨耐化哑光涂料，其特征在于：所述组分A，包括以下重量份的组分：聚羟基丙烯酸树脂30-40份、聚氨酯树脂20-25份、消泡剂0.3份、润湿流平剂0.5份、色浆6份、二氧化硅消光粉1.0-1.5份、耐磨填料1份、增稠剂1份、胺中和剂0.2份、共溶剂5份以及去离子水24-26份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的水性耐磨耐化哑光涂料，其特征在于：所述组分A中二氧化硅消光粉的粒径为8-10μm，调整漆膜光泽为1.5-1.8GE(60°)。
5.根据权利要求1-3任一项所述的水性耐磨耐化哑光涂料，其特征在于：所述组分A中胺中和剂为DMEA；共溶剂为二乙二醇丁醚。
6.根据权利要求1-3任一项所述的水性耐磨耐化哑光涂料，其特征在于：所述组分B中溶剂为1,2-丙二醇二乙酸酯。
7.根据权利要求1-6任一项所述的水性耐磨耐化哑光涂料的制备方法，包括：
(1)组分A的制备：根据重量份，在混料罐中加入聚羟基丙烯酸酯树脂，开启搅拌，用胺中和剂调节pH至7.8-8.2，加入共溶剂和去离子水混合液，加入聚氨酯树脂，调节pH至7.8-8.2；在搅拌下依次缓慢投加消泡剂，润湿流平剂，色浆，耐磨填料及消光粉，高速分散30分钟，加入剩余的去离子水，用增稠剂和胺中和剂同时调节粘度和pH值，最终粘度为流出杯40-50s(DIN4,20℃)，pH为7.8-8.2，200目滤网过滤，包装；
(2)组分B的制备：根据重量份，将HDI固化剂和溶剂混合，低速搅拌1分钟，200目滤网过滤，包装；
(3)组分C的制备：去离子水，包装。
8.根据权利要求1-6任一项所述的水性耐磨耐化哑光涂料的应用，包括：根据重量份，将组分A和组分B、混合低速搅拌1分钟，用组分C调整可喷涂粘度为流出杯30-40s(DIN 4,20℃)，使用1-1.5mm口径的空气喷枪或者旋杯喷枪喷涂至PC，ABS或者PC/ABS基材上，膜厚20-25μm，20-25℃下流平10-15min，80-85℃下烘烤30-35min。
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