CN114891430B - 一种双组分中涂漆及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种双组分中涂漆及其制备方法与应用。所述双组分中涂漆包括A组分和B组分，其中，A组分包括如下按重量份数计的组分：羟基丙烯酸树脂40～50份、聚酰胺蜡1～2份、有机膨润土0.2～0.5份、溶剂5～10份、流平剂0.2～0.5份、钛白粉25～35份和填料25～35份；所述B组分包括如下按重量份数计的组分：亲水性聚异氰酸酯固化剂42～49.5份、溶剂20～30份、脱水剂1～2份和湿固化聚氨酯树脂20～30份。本发明所述双组分中涂漆施工后形成中涂层，形成的中涂层具有高固含、免打磨、快速施工性、优异层间附着力、耐水不易起泡的特性，适合水性色漆涂层在中涂层上的涂装。

Description

一种双组分中涂漆及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，涉及一种双组分中涂漆及其制备方法与应用。
背景技术
在车漆涂装工艺中色漆一般喷涂于中涂层上，其施工工序为：中涂漆干燥后形成中涂层，经打磨、清洁处理后，再喷涂色漆。色漆是汽车涂料中应用最广泛的一种面漆，它赋予漆膜遮盖力、色彩效果。双组分中涂漆的交联度高，耐化学品性能好，与上层溶剂型色漆的层间附着力好，广泛应用于汽车修补行业。
但是，传统的溶剂型色漆中含有80％左右的VOC，是汽车涂装工业VOC排放的最主要来源，如果将其水性化，可使汽车涂装VOC的排放量大大降低。目前，水性色漆在欧洲、北美等国家被广泛使用，在我国的应用也是日益增长。随着水性色漆的大力推广和应用，也出现了对应的问题。例如水性色漆大部分的溶剂是水，而溶剂型色漆的溶剂大部分是有机溶剂，由于双组分中涂交联度高，有机溶剂可以对双组分中涂层表面产生轻微溶解而形成良好的层间附着力，而水对双组分中涂层，尤其是干燥以后的中涂层的溶解作用不如有机溶剂，导致上层的水性色漆涂层与下层的双组分中涂层之间附着力出现问题，具体表现为脱落或耐水后起泡。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种双组分中涂漆及其制备方法与应用，该双组分中涂漆施工后形成中涂涂层，水性色漆能有效附着在中涂涂层上，色漆层避免出现脱落或起泡的现象。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种双组分中涂漆，包括A组分和B组分，其中，A组分包括如下按重量份数计的组分：羟基丙烯酸树脂40～50份、聚酰胺蜡1～2份、有机膨润土0.2～0.5份、溶剂5～10份、流平剂0.2～0.5份、钛白粉25～35份和填料25～35份；所述B组分包括如下按重量份数计的组分：亲水性聚异氰酸酯固化剂42～49.5份、溶剂20～30份、脱水剂1～2份和湿固化聚氨酯树脂20～30份。
在车漆涂装工艺中，喷涂中涂漆，干燥后形成中涂层，再将水性色漆喷涂于中涂层上形成色漆层。发明人经过研究发现，本发明提供的双组分中涂漆属于溶剂型中涂漆，将所述双组分中涂漆施工后，干燥1小时，形成的中涂层中羟基反应接近完成，而涂层中仍有部分亲水性聚异氰酸酯固化剂和较多的湿固化聚氨酯树脂，以及少量的溶剂，此时进行水性色漆的施工操作，在喷涂水性色漆后，中涂层中含有的部分亲水性聚异氰酸酯固化剂和较多的湿固化聚氨酯树脂能够有效地与上层水性色漆涂层中的羟基基团在层间的界面发生化学反应形成化学键，使中涂层无需打磨处理，即可保证形成的涂层具有优异的层间附着力和耐水性、不易起泡的特性。同时，固化完成后的涂层仍残留有极少量的亲水性聚异氰酸酯固化剂和部分湿固化聚氨酯树脂，在经受少量水汽的侵入时，涂层残留的亲水性聚异氰酸酯固化剂和部分湿固化聚氨酯树脂能与水汽反应，避免水汽对涂层产生破坏，从而使涂层具有长期的耐水性、不起泡的性能。
优选的，所述A组分与B组分的重量比为4:1。
优选的，所述亲水性聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团与所述羟基丙烯酸树脂的羟基的摩尔比为(1.1～1.5):1。
进一步优选的，所述亲水性聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团与所述羟基丙烯酸树脂的羟基的摩尔比为1.3:1。
发明人经研究发现，当所述亲水性聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团与所述羟基丙烯酸树脂的羟基的摩尔比小于1.1:1时，固化完成后的涂层中残留的亲水性聚异氰酸酯固化剂和湿固化聚氨酯树脂过少，使涂层的耐水性显著降低。
优选的，所述羟基丙烯酸树脂的玻璃化温度不小于85℃，相对羟基丙烯酸树脂的固体份，所述羟基丙烯酸树脂中羟基的含量不大于2.0％。
经研究发现，所述羟基丙烯酸树脂的玻璃化温度较高，能够实现溶剂的快速挥发，加快干燥速度，而对羟基丙烯酸树脂的固体份，羟基的含量不大于2.0％，固化反应所需要的异氰酸酯基团(-NCO)少，节约成本的同时，减少了固化反应的时间，加快干燥速度。施工时，将A组分与B组分的重量比控制在4:1，羟基丙烯酸树脂的羟基与所述亲水性聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团的摩尔比为1:1.3，可以保证羟基与异氰酸酯基团(-NCO)充分反应，而且亲水性聚异氰酸酯固化剂的反应速度快，可以有效减少A组分的羟基与湿固化聚氨酯树脂的反应。
优选的，所述A组分的溶剂包括醋酸丁酯、乙二醇丁醚中的至少一种。
可以理解的是，本发明的A组分以醋酸丁酯和乙二醇丁醚为溶剂，其中，醋酸丁酯具有快速挥发性、溶解能力强的特性；乙二醇丁醚具有溶解能力强、挥发较慢的特性，并且能与水互溶；有利于水性色漆与双组分中涂层的微观溶合。
优选的，所述B组分的溶剂包括醋酸丁酯。
可以理解的是，本发明选用醋酸丁酯作为B组分的溶剂，醋酸丁酯能够有效溶解亲水性聚异氰酸酯固化剂和湿固化聚氨酯树脂。
优选的，所述脱水剂包括ADDITIVE TI、ADDITIVE OF中的至少一种。
可以理解的是，ADDITIVE TI是一种单功能基团拜耳脱水剂高反应活性的低粘度异氰酸酯，它可以与水反应，通过这一反应，可以消除体系中及微量的水分。Additive OF是一种无色透明的有酯气味的液体，可结合组分中潮湿水分。在组分B中加入脱水剂，有效地增强了B组分的储存性。
优选的，所述填料包括硫酸钡，所述填料的粒径为3000～4000目。
本发明选用粒径为3000～4000目的填料，填料的粒径远小于中涂层的厚度，使涂层表面不毛躁，不影响上层水性色漆涂层的光泽度。经研究发现，3000目的硫酸钡吸油量很小，能够避免中涂漆中使用太多的有机溶剂，有利于提高中涂漆的固含量，进而提高中涂层的固含量和填充性。
第二方面，本发明提供的一种如第一方面所述的双组分中涂漆的制备方法，包括如下步骤：
将羟基丙烯酸树脂、有机膨润土、溶剂、流平剂、钛白粉、填料混合分散均匀，研磨获得浆料，将浆料的温度控制在40℃以下，加入聚酰胺蜡，分散均匀，将温度控制在50℃以下，过滤得到A组分；
将溶剂和脱水剂混合分散均匀，静置后加入亲水性聚异氰酸酯固化剂、湿气固化聚氨酯树脂，分散均匀，过滤得到B组分。
优选的，所述A组分的细度小于15μm，所述B组分的细度小于15μm。
可以理解的是，本发明将双组分中涂漆的细度控制在15μm以下，既有利于施工得到平整不毛躁的涂层，又能提高水性色漆涂层的平整度和光泽度。
第三方面，本发明提供的一种如第一方面所述的双组分中涂漆在制备涂层中的应用。
第四方面，本发明提供的一种涂层，包括中涂层，所述中涂层由A组分、B组分和稀释剂混合后喷涂而成。
优选的，所述涂层还包括色漆层，所述色漆层设置在所述中涂层上，所述色漆层由双组分水性丙烯酸聚氨酯色漆喷涂而成。
优选的，所述涂层还包括色漆层及清漆层，所述色漆层设置在所述中涂层上，所述色漆层由单组分水性丙烯酸聚氨酯色漆喷涂而成，所述清漆层设置在所述色漆层上，所述清漆层由双组分溶剂型清漆喷涂而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明在B组分中添加亲水性聚异氰酸酯固化剂和湿固化聚氨酯树脂，所述双组分中涂漆施工后形成中涂层，形成的中涂层具有高固含、免打磨、快速施工性、优异层间附着力、耐水不易起泡的特性，适合水性色漆涂层在中涂层上的涂装。
(2)本发明双组分中涂漆形成的涂层平整度高，有利于提升上层水性涂层的平整度和光泽度。
(3)本发明将有机膨润土和聚酰胺蜡结合，构成了较好的防沉体系，双组分中涂漆的储存性好。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～5
实施例1～5分别提供了一种双组分中涂漆，其制备方法包括如下步骤：
按照表1所示的重量份数准备A组分的原料，将羟基丙烯酸树脂、有机膨润土、醋酸丁酯、乙二醇丁醚、流平剂、金红石型钛白粉、硫酸钡粉末混合分散均匀，研磨获得细度小于15μm的浆料，将浆料的温度控制在35℃，加入聚酰胺蜡，研磨分散至细度小于15μm，将温度控制在45℃，经过滤、包装得到A组分。
所述羟基丙烯酸树脂的玻璃化温度不小于85℃，所述羟基丙烯酸树脂的固含量为50％；相对所述羟基丙烯酸树脂的固体份，所述羟基丙烯酸树脂中羟基的含量为2.0％；所述硫酸钡粉末的粒径为3000目。
按照表1所示的重量份数准备B组分的原料，向醋酸丁酯中加入ADDITIVE TI和ADDITIVE OF，分散均匀，静置1小时，加入亲水性芳香族聚异氰酸酯固化剂，分散均匀，再加入湿气固化聚氨酯树脂，分散均匀，经过滤、包装得到B组分。
所述亲水性芳香族聚异氰酸酯固化剂的固含量为100％，所述亲水性芳香族聚异氰酸酯固化剂中异氰酸酯基团的含量为11.0％；所述湿固化聚氨酯树脂的固含量为50％；相对于所述湿固化聚氨酯树脂的固体份，所述湿气固化聚氨酯树脂中异氰酸酯基团的含量为2.0％。
表1
Figure BDA0003715556070000061
应用实施例1～5
应用实施例1～5分别提供了一种涂层，包括依次设置的中涂层、色漆层，其制备方法包括如下步骤：
(1)如表2所示，取双组份中涂漆的A组分和B组分，将A组分、B组分和稀释剂按照4:1:0.5的重量比混合得到混合漆料，采用空气喷涂方式，将混合漆料喷涂于底材上，喷涂两道涂层，层间闪干时间为2分钟，涂层干燥1小时后，不打磨，形成中涂层；
(2)在中涂层上喷涂双组分水性丙烯酸聚氨酯色漆，干燥后得到色漆层。
应用实施例6～10
应用实施例6～10分别提供的一种涂层，包括依次设置的中涂层、色漆层及清漆层，其制备方法包括如下步骤：
(1)如表2所示，取双组份中涂漆的A组分和B组分，将A组分、B组分和稀释剂按照4:1:0.5的重量比混合得到混合漆料，采用空气喷涂方式，将混合漆料喷涂于底材上，喷涂两道涂层，层间闪干时间为2分钟，涂层干燥1小时后，不打磨，形成中涂层；
(2)在中涂层上喷涂单组分水性丙烯酸聚氨酯色漆，干燥后得到色漆层；
(3)在色漆层上喷涂双组分溶剂型清漆，干燥后得到清漆层。
对比例1
本对比例提供一种双组份中涂漆，其制备方法与实施例1的不同之处在于，本对比例的B组分由以下重量份数的组分组成：亲溶剂型脂肪族聚异氰酸酯固化剂26.8份、醋酸丁酯71.2份、ADDITIVE TI 1份、ADDITIVE OF1份；在本对比例中，所述亲溶剂型脂肪族聚异氰酸酯固化剂的固含量为75％，相对于所述亲溶剂型脂肪族聚异氰酸酯固化剂的固体份，所述亲溶剂型脂肪族聚异氰酸酯固化剂中异氰酸酯基团的含量为17.7％。
应用对比例1
本应用对比例提供的一种涂层，包括依次设置的中涂层、色漆层，其制备方法与应用实施例1的区别在于，本应用对比例的中涂层采用的双组分中涂漆来源于对比例1。
应用对比例2
本应用对比例提供的一种涂层，包括依次设置的中涂层、色漆层及清漆层，其制备方法与应用实施例6的区别在于，本应用对比例的中涂层采用的双组分中涂漆来源于对比例1。
对比例2
本对比例提供一种双组份中涂漆，其制备方法与实施例1的不同之处在于，本对比例的B组分由以下重量份数的组分组成：亲水性型脂肪族聚异氰酸酯固化剂54份、醋酸丁酯44份、ADDITIVE TI 1份、ADDITIVE OF1份；在本对比例中，所述亲水性型脂肪族聚异氰酸酯固化剂的固含量为70％，相对于所述亲水性脂肪族聚异氰酸酯固化剂的固体份，所述亲水性脂肪族聚异氰酸酯固化剂中异氰酸酯基团的含量为9.4％。
应用对比例3
本应用对比例提供的一种涂层，包括依次设置的中涂层、色漆层，其制备方法与应用实施例1的区别在于，本应用对比例的中涂层采用的双组分中涂漆来源于对比例2。
应用对比例4
本应用对比例提供的一种涂层，包括依次设置的中涂层、色漆层及清漆层，其制备方法与应用实施例6的区别在于，本应用对比例的中涂层采用的双组分中涂漆来源于对比例2。
效果例1
对上述应用实施例和应用对比例所制成的涂层的进行性能测试，测试方法如下：
(1)采用目测法来观察各涂膜的外观；
(2)按照《GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验》，对涂层的附着力进行测试；
(3)按照《GB/T1733-93漆膜耐水性测定法》，对涂层的耐水性进行测试。
测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003715556070000081
Figure BDA0003715556070000091
由表2可知，应用实施例1～5的涂层包括依次设置的中涂层、色漆层，中涂层分别由实施例1～6的双组分中涂漆喷涂而成；应用实施例6～10的涂层包括依次设置的中涂层、色漆层及清漆层，中涂层分别由实施例1～6的双组分中涂漆喷涂而成。在应用实施例1～10中，羟基丙烯酸树脂的羟基与所述亲水性聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团的摩尔比为1:1.3，施工后的涂层漆膜平整，有利于提升上层水性涂层的平整度和光泽度；具有高固含、免打磨、快速施工性、优异层间附着力、耐水不易起泡的特性，适合水性色漆涂层在中涂层上的涂装；涂层平整度高。
与应用实施例1和应用实施例6相比，应用对比例1和应用对比例2的中涂层均由对比例1的双组分中涂漆喷涂而成，羟基丙烯酸树脂的羟基与亲溶剂型聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团的摩尔比约为1:1，对比例1的双组分中涂漆不含湿固化聚氨酯树脂，应用对比例1和应用对比例2的涂层的层间附着力和耐性明显变差。
与应用实施例1和应用实施例6相比，应用对比例3和应用对比例4的中涂层均由对比例2的双组分中涂漆喷涂而成，羟基丙烯酸树脂的羟基与所述亲水性聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团的摩尔比约为1:1，对比例2的双组分中涂漆中不含湿固化聚氨酯树脂，应用对比例3和应用对比例4的涂层的层间附着力和耐性明显变差。
上述结果说明，亲水性聚异氰酸酯固化剂和湿固化聚氨酯树脂能够有效地与上层水性色漆涂层中的羟基基团在层间的界面发生化学反应形成化学键，使中涂层无需打磨处理，即可保证形成的涂层具有优异的层间附着力和耐水性、不易起泡的特性。同时，固化完成后的涂层仍残留有极少量的亲水性聚异氰酸酯固化剂和部分湿固化聚氨酯树脂，在经受少量水汽的侵入时，涂层残留的亲水性聚异氰酸酯固化剂和部分湿固化聚氨酯树脂能与水汽反应，避免水汽对涂层产生破坏，从而使涂层具有长期的耐水性、不起泡的性能。
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 (9)

1.一种双组分中涂漆，其特征在于，包括A组分和B组分，其中，A组分包括如下按重量份数计的组分：羟基丙烯酸树脂40～50份、聚酰胺蜡1～2份、有机膨润土0.2～0.5份、溶剂5～10份、流平剂0.2～0.5份、钛白粉25～35份和填料25～35份；所述B组分包括如下按重量份数计的组分：亲水性聚异氰酸酯固化剂42～49.5份、溶剂20～30份、脱水剂1～2份和湿固化聚氨酯树脂20～30份；所述羟基丙烯酸树脂的羟基与所述亲水性聚异氰酸酯固化剂的异氰酸酯基团的摩尔比为1:(1.1～1.5)；所述A组分与B组分的重量比为4:1；所述亲水性聚异氰酸酯固化剂为亲水性芳香族聚异氰酸酯固化剂。
2.如权利要求1所述的双组分中涂漆，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂的玻璃化温度不小于85℃，相对羟基丙烯酸树脂的固体份，所述羟基丙烯酸树脂中羟基的含量不大于2.0％。
3.如权利要求1所述的双组分中涂漆，其特征在于，所述A组分的溶剂包括醋酸丁酯、乙二醇丁醚中的至少一种，所述B组分的溶剂包括醋酸丁酯。
4.如权利要求1所述的双组分中涂漆，其特征在于，所述脱水剂包括ADDITIVE TI、ADDITIVE OF中的至少一种；所述填料包括硫酸钡，所述填料的粒径为3000～4000目。
5.如权利要求1～4中任一项所述的双组分中涂漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将羟基丙烯酸树脂、有机膨润土、溶剂、流平剂、钛白粉、填料混合分散均匀，研磨获得浆料，将浆料的温度控制在40℃以下，加入聚酰胺蜡，分散均匀，将温度控制在50℃以下，过滤得到A组分；
将溶剂和脱水剂混合分散均匀，静置后加入亲水性聚异氰酸酯固化剂、湿气固化聚氨酯树脂，分散均匀，过滤得到B组分。
6.如权利要求1～4中任一项所述的双组分中涂漆在制备涂层中的应用。
7.一种涂层，其特征在于，包括中涂层，所述中涂层由稀释剂、如权利要求1～4中任一项所述的双组分中涂漆的A组分和B组分混合后喷涂而成。
8.如权利要求7所述的涂层，其特征在于，还包括色漆层，所述色漆层设置在所述中涂层上，所述色漆层由双组分水性丙烯酸聚氨酯色漆喷涂而成。
9.如权利要求7所述的涂层，其特征在于，还包括色漆层及清漆层，所述色漆层设置在所述中涂层上，所述色漆层由单组分水性丙烯酸聚氨酯色漆喷涂而成，所述清漆层设置在所述色漆层上，所述清漆层由双组分溶剂型清漆喷涂而成。
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