CN114874657A - 一种适用于双组份丙烯酸聚氨酯清漆的功能添加剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种适用于双组份丙烯酸聚氨酯清漆的功能添加剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于双组份丙烯酸聚氨酯清漆的功能添加剂及其制备方法与应用，属于涂料领域。该功能添加剂包括以下重量份的组分：70‑80份溶剂，3‑5份脱水剂和18‑27份潮气固化聚氨酯；所述溶剂为不与异氰酸酯基反应的酯类、酮类、醚酯类溶剂的至少一种；所述溶剂的含水量小于500ppm。本发明通过将溶剂、脱水剂和潮气固化聚氨酯混合形成功能添加剂，在施工前，将功能添加剂添加到双组份丙烯酸聚氨酯清漆中，在相对湿度≥95％RH的施工环境中，避免施工后涂层产生雾影、光泽不良、硬度差的问题，同时延长清漆涂料的活化期。

Description

一种适用于双组份丙烯酸聚氨酯清漆的功能添加剂及其制备 方法与应用
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种适用于双组份丙烯酸聚氨酯清漆的功能添加剂及其制备方法与应用。
背景技术
清漆涂层对于车辆涂层整体来说具有关键性的作用，不仅要有优异的性能起到保护整个涂层的作用，还要有良好的外观以满足人们的审美要求。清漆涂层光泽高、清晰度好，还有很好的硬度、耐磨性和耐候性，赋予车辆色彩、外观装饰性和保护整个涂层的功能。
含羟基的丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂固化交联得到的涂膜性能优异，有很好的光泽度、清晰度高、硬度高，同时耐候性好，耐化学介质性能强。基于以上特性，由含羟基的丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂组成的双组份丙烯酸聚氨酯清漆适合车辆面漆涂层的涂装。
含羟基的丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂混合和施工后，清漆和涂膜内部的化学反应除了异氰酸酯基团与羟基的基本反应外，还存在异氰酸酯基团与水的副反应。异氰酸酯基与水发生反应最终生成脲类化合物，因此双组份丙烯酸聚氨酯清漆能对施工环境要求非常高，尤其在高湿天气时，不适合双组份丙烯酸聚氨酯清漆的施工。具体表现为施工后，涂层溶剂挥发，造成涂层与相邻空气的温差，导致空气中的水分向涂层中凝聚，涂层中水分对含羟基的丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂都不具备溶解能力，同时并不相容，且水分与异氰酸酯固化剂发生反应，造成涂层光泽下降，清晰度差易出现雾影。含羟基的丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂混合后，空气中的水分与混合物表面的异氰酸酯固化剂同样发生反应，导致活化期变短，涂层硬度变差。目前技术通过添加乙二醇单丁醚来改善，乙二醇单丁醚又叫防白水，加入清漆中可以在一定程度上防止高湿天气时双组份丙烯酸聚氨酯清漆施工后涂层产生光泽下降，清晰度差易出现雾影的弊病，但是由于乙二醇单丁醚相对挥发速度极慢，造成表干严重变慢，更加易粘灰尘和杂质，同时引起涂层流挂现象，并且乙二醇单丁醚在涂膜中大量残留，影响涂膜硬度，残留的乙二醇单丁醚同样异氰酸酯固化剂发生反应，消耗异氰酸酯固化剂量，导致含羟基的丙烯酸树脂反应不足，交联度变差，进一步影响涂膜硬度以及耐水性和耐化学物质性能，另外，在混合后的含羟基的丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂的混合物中添加乙二醇单丁醚，同样由于乙二醇单丁醚会消耗异氰酸酯固化剂，也会影响活化期和硬度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双组份丙烯酸聚氨酯清漆的功能添加剂及其制备方法与应用。本发明通过将溶剂、脱水剂和潮气固化聚氨酯混合形成功能添加剂，在施工前，将功能添加剂添加到双组份丙烯酸聚氨酯清漆中，在相对湿度≥95％RH的施工环境中，避免施工后涂层产生雾影、光泽不良、硬度差的问题，同时延长清漆涂料的活化期。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：第一方面，提供一种功能添加剂，包括以下重量份的组分：70-80份溶剂，3-5份脱水剂和18-27份潮气固化聚氨酯。
本发明通过将溶剂、脱水剂和潮气固化聚氨酯混合形成功能添加剂，在施工前，将功能添加剂添加到双组份丙烯酸聚氨酯清漆中，避免高湿天气施工后涂层产生雾影、光泽不良、硬度差的弊病，同时可以避免高湿天气时，双组份丙烯酸聚氨酯清漆的活化期变短。
作为本发明可选的一种实施方案，所述溶剂为不与异氰酸酯基反应的酯类、酮类、醚酯类溶剂的至少一种；所述溶剂的含水量小于500ppm。
溶剂是影响功能添加剂性能的主要因素之一，限定溶剂的种类，可以避免溶剂与潮气固化聚氨酯反应，进一步限定溶剂的含水量，可以使脱水剂有效充分脱水，避免潮气固化聚氨酯与体系中的水分发生反应，保证了潮气固化聚氨酯的稳定性，进一步保证了功能添加剂的稳定性。
作为本发明可选的一种实施方案，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、甲基异丁基酮。
作为本发明可选的一种实施方案，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯的混合物。
发明人发现，当溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯的混合物时，相对于其他溶剂，功能添加剂能够更好的提高双组份丙烯酸聚氨酯清漆涂层的光泽度和硬度，以及延长双组份丙烯酸聚氨酯清漆的活化期。
作为本发明可选的一种实施方案，所述丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯的质量比为1：1。在上述比例下，功能添加剂的性能最佳。
作为本发明可选的一种实施方案，所述脱水剂为ADDITIVE OF脱水剂。
作为本发明可选的一种实施方案，所述功能添加剂的涂-4杯粘度小于15秒。
第二方面，提供一种功能添加剂的制备方法，包括以下步骤：向溶剂中加入脱水剂，搅拌均匀后，加入潮气固化聚氨酯，再次搅拌均匀后，过滤，所得滤液即为功能添加剂。
在制备方法中，先加入添加剂，可以将溶剂中的水分进一步降低，在加入潮气固化聚氨酯，可以避免潮气固化聚氨酯与体系中的水分发生反应，提高功能添加剂的稳定性。
第三方面，提供一种功能添加剂在双组份丙烯酸聚氨酯清漆喷涂施工中的应用。
作为本发明可选的一种实施方案，所述功能添加剂在双组份丙烯酸聚氨酯清漆喷涂施工中的应用，包括以下步骤：在双组份丙烯酸聚氨酯清漆、异氰酸酯固化剂和稀释助剂的混合物中，加入功能添加剂，搅拌均匀，即可。
作为本发明可选的一种实施方案，所述功能添加剂占稀释助剂的质量比为20％-100％。
作为本发明可选的一种实施方案，所述稀释助剂为稀释剂和/或防白水。
发明人经过研究发现，功能添加剂可以部分替代助剂或完全替代稀释助剂，可以根据施工环境的相对湿度不同，选择合理的添加比例，即使全部代替，功能添加剂也能很好的溶解双组份丙烯酸聚氨酯清漆、异氰酸酯固化剂，并且功能添加剂的挥发速度具有梯度性，不易流挂。
作为本发明可选的一种实施方案，所述双组份丙烯酸聚氨酯清漆喷涂施工的相对湿度≥95％RH。
在上述相对湿度的范围内，双组份丙烯酸聚氨酯清漆喷涂施工后，所得涂层也具有优异的硬度和光泽度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过将溶剂、脱水剂和潮气固化聚氨酯混合形成功能添加剂，在施工前，将功能添加剂添加到双组份丙烯酸聚氨酯清漆中，在相对湿度≥95％RH的施工环境中，避免施工后涂层产生雾影、光泽不良、硬度差的问题，同时延长清漆涂料的活化期。
(2)在双组份丙烯酸聚氨酯清漆中添加本发明的功能添加剂，可以在相对湿度≥95％RH的施工环境中，进行喷涂，避免使用烘房，节约能源，有利于梅雨季节时无法使用烘房的大型设备的施工。
(3)本发明功能添加剂，制备工艺简单，使用方便，溶解能力强，挥发梯度性好。
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的说明。
下述实施例、对比例和效果例中使用的原料信息如表1所示：
表1原材料信息表
Figure BDA0003713428600000051
Figure BDA0003713428600000061
实施例1
本实施例用于说明本发明功能添加剂及其制备方法与应用。
(1)制备功能添加剂
称取35重量份醋酸丁酯，35重量份丙二醇甲醚醋酸酯置于容器中，搅拌均匀，得到混合溶剂；
向混合溶剂中加入3重量份ADDITIVE OF，搅拌分散均匀，放置1h后，得到混合物；
向混合物中加入27重量份潮气固化聚氨酯，搅拌分散均匀后过滤，所得滤液即为功能添加剂。
(2)制备涂料
将100重量份双组份丙烯酸聚氨酯清漆、50重量份固化剂、16重量份稀释剂、4重量份(1)中制得的功能添加剂加入到容器中，搅拌分散均匀，即得涂料T1-1；静置4h，制得涂料T1-2。
(3)制备清漆涂层
将100重量份1K细闪银(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号SC-10062)和60重量份稀释剂(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号ST-375-2)置于容器中，搅拌分散均匀后，用喷枪喷涂到经喷砂或蚀刻粗化表面、除油、清洗的30cm*30cm马口铁皮表面上，然后在50℃下烘烤2h，在基材表面形成10微米的底涂层。
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为95％RH的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T1-1，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S1-1；
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为95％RH的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T1-2，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S2-1。
实施例2
本实施例用于说明本发明功能添加剂及其制备方法与应用。
(1)制备功能添加剂
称取37.5重量份醋酸丁酯，37.5重量份丙二醇甲醚醋酸酯置于容器中，搅拌均匀，得到混合溶剂；
向混合溶剂中加入5重量份ADDITIVE OF，搅拌分散均匀，放置1h后，得到混合物；
向混合物中加入20重量份潮气固化聚氨酯，搅拌分散均匀后过滤，所得滤液即为功能添加剂。
(2)制备涂料
将100重量份双组份丙烯酸聚氨酯清漆、50重量份固化剂、20重量份(1)中制得的功能添加剂加入到容器中，搅拌分散均匀，即得涂料T2-1；静置4h，制得涂料T2-2。
(3)制备清漆涂层
将100重量份1K细闪银(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号SC-10062)和60重量份稀释剂(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号ST-375-2)置于容器中，搅拌分散均匀后，用喷枪喷涂到经喷砂或蚀刻粗化表面、除油、清洗的30cm*30cm马口铁皮表面上，然后在50℃下烘烤2h，在基材表面形成10微米的底涂层。
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为97RH％的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T2-1，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S2-1；
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为97RH％的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T2-2，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S2-2。
实施例3
本实施例用于说明本发明功能添加剂及其制备方法与应用。
(1)制备功能添加剂
称取37.5重量份醋酸丁酯，37.5重量份丙二醇甲醚醋酸酯置于容器中，搅拌均匀，得到混合溶剂；
向混合溶剂中加入5重量份ADDITIVE OF，搅拌分散均匀，放置1h后，得到混合物；
向混合物中加入20重量份潮气固化聚氨酯，搅拌分散均匀后过滤，所得滤液即为功能添加剂。
(2)制备涂料
将100重量份双组份丙烯酸聚氨酯清漆、50重量份固化剂、10重量份稀释剂、10重量份(1)中制得的功能添加剂加入到容器中，搅拌分散均匀，即得涂料T3-1；静置4h，制得涂料T3-2。
(3)制备清漆涂层
将100重量份1K细闪银(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号SC-10062)和60重量份稀释剂(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号ST-375-2)置于容器中，搅拌分散均匀后，用喷枪喷涂到经喷砂或蚀刻粗化表面、除油、清洗的30cm*30cm马口铁皮表面上，然后在50℃下烘烤2h，在基材表面形成10微米的底涂层。
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为96RH％的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T3-1，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S3-1；
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为96RH％的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T3-2，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S3-2。
实施例4
本实施例用于说明本发明功能添加剂及其制备方法与应用。
(1)制备功能添加剂
称取40重量份醋酸丁酯，40重量份丙二醇甲醚醋酸酯置于容器中，搅拌均匀，得到混合溶剂；
向混合溶剂中加入4重量份ADDITIVE OF，搅拌分散均匀，放置1h后，得到混合物；
向混合物中加入18重量份潮气固化聚氨酯，搅拌分散均匀后过滤，所得滤液即为功能添加剂。
(2)制备涂料
将100重量份双组份丙烯酸聚氨酯清漆、50重量份固化剂、10重量份稀释剂、10重量份(1)中制得的功能添加剂加入到容器中，搅拌分散均匀，即得涂料T4-1；静置4h，制得涂料T4-2。
(3)制备清漆涂层
将100重量份1K细闪银(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号SC-10062)和60重量份稀释剂(购于清远市浩宇化工科技有限公司，牌号ST-375-2)置于容器中，搅拌分散均匀后，用喷枪喷涂到经喷砂或蚀刻粗化表面、除油、清洗的30cm*30cm马口铁皮表面上，然后在50℃下烘烤2h，在基材表面形成10微米的底涂层。
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为97RH％的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T4-1，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S4-1；
在施工环境的温度为25℃、相对湿度为97RH％的条件下，分别取步骤(2)制备的涂料T4-2，用喷枪喷涂到上述形成底涂层的马口铁皮基材表面上，在基材上形成25微米的涂层，得到清漆涂层S4-2。
实施例5
本实施例用于说明本发明功能添加剂及其制备方法与应用。
66666666备方法制备功能添加剂、含有功能添加剂的清漆涂料和采用清漆涂料制得的清漆涂层，所不同的是，在制备功能添加剂的步骤中，溶剂用甲基异丁基酮。
对比例1
根据实施例2的制备方法制备清漆涂料和采用清漆涂料制得的清漆涂层，所不同的是，用20重量份稀释剂代替20重量份功能添加剂制备清漆涂料，制得清漆涂层为CS1-1，CS1-2。
对比例2
根据实施例2的制备方法制备清漆涂料和采用清漆涂料制得的清漆涂层，所不同的是，用10重量份稀释剂和10重量份防白水代替20重量份功能添加剂制备清漆涂料，制得清漆涂层为CS2-1，CS2-2。
对比例3
根据实施例2的制备方法制备清漆涂料和采用清漆涂料制得的清漆涂层，所不同的是，用20重量份防白水代替20重量份功能添加剂制备清漆涂料，制得清漆涂层为CS3-1，CS3-2。
对比例4
根据实施例2的制备方法制备清漆涂料和采用清漆涂料制得的清漆涂层，所不同的是，用20重量份稀释剂代替20重量份功能添加剂制备清漆涂料，且清漆涂料的施工环境的相对湿度为50RH％，制得清漆涂层为CS4-1，CS4-2。
对比例5
根据实施例2的制备方法制备功能添加剂、含有功能添加剂的清漆涂料和采用清漆涂料制得的清漆涂层，所不同的是，在制备功能添加剂的步骤中，溶剂为二甲苯。制得清漆涂层为CS5-1，CS5-2。
测试例
清漆涂层性能测试
1、外观目测
2、附着力：GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》
3、硬度：GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔硬度法测定漆膜硬度》
4、光泽度：GB/T 9754-2007《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》
5、雾影：采用光泽度(60°)－光泽度(20°)计算所得。
表2
Figure BDA0003713428600000121
Figure BDA0003713428600000131
从表2的测试数据可以看出，从外观和硬度来看，对比例1-3清漆涂料的活化期不足4h，具体表现为对比例1外观明显发雾，硬度下降；对比例2、3外观轻微发雾，且硬度明显下降。而实施例1-5清漆涂料的活化期达到4h，所得清漆涂层的外观和硬度，比正常天气施工环境得到的清漆涂层的外观和硬度高(对比例4)，说明本发明的功能添加剂在施工环境的相对湿度≥95％RH的条件下，可以延长清漆涂料的活化期。
在硬度方面，实施例1-5所制得清漆涂层的硬度比对比例1-3所制得清漆涂层的硬度高；在光泽、雾影方面，实施例1-5所制得清漆涂层比对比例1-3所制得清漆涂层的性能好。
综上所述，本发明的功能添加剂适用于施工环境的相对湿度≥95％RH时，双组份丙烯酸聚氨酯清漆的喷涂施工，可以有效避免清漆涂层产生雾影、光泽度下降、硬度变差的问题，同时还可以延长清漆涂料的活化期。
最后所应当说明的是，以上实施例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同等替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种功能添加剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：70-80份溶剂，3-5份脱水剂和18-27份潮气固化聚氨酯；所述溶剂为不与异氰酸酯基反应的酯类、酮类、醚酯类溶剂的至少一种；所述溶剂的含水量小于500ppm。
2.如权利要求1所述的功能添加剂，其特征在于，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、甲基异丁基酮。
3.如权利要求1所述的功能添加剂，其特征在于，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯的混合物。
4.如权利要求3所述的功能添加剂，其特征在于，所述丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯的质量比为1：1。
5.如权利要求1所述的功能添加剂，其特征在于，所述脱水剂为ADDITIVEOF脱水剂。
6.一种如权利要求1-5任一项所述功能添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向溶剂中加入脱水剂，搅拌均匀后，加入潮气固化聚氨酯，再次搅拌均匀后，过滤，所得滤液即为功能添加剂。
7.一种如权利要求1-5任一项所述功能添加剂在双组份丙烯酸聚氨酯清漆喷涂施工中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述双组份丙烯酸聚氨酯清漆喷涂施工的相对湿度≥95％RH。
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CN103614061A (zh) * 2013-11-25 2014-03-05 江门市蓬江区巨匠涂料化工有限公司 一种用于金、银箔表面的高附着力底漆及其制备方法
CN114106617A (zh) * 2021-12-03 2022-03-01 清远市浩宇化工科技有限公司 一种车辆用原子灰及其制备方法和应用

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