CN115537082A

CN115537082A - 一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料及其制备方法

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Publication number: CN115537082A
Application number: CN202211212943.1A
Authority: CN
Inventors: 赵飞; 徐斌; 姚杰高
Original assignee: Shanghai Kinlita Chemical Co ltd
Current assignee: Shanghai Kinlita Chemical Co ltd
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2022-12-30

Abstract

本发明公开了一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分包括以下重量份数的组分：丙烯酸树脂60‑70份；聚氨酯共聚物5‑10份；分散剂0.1‑0.5份；流平剂A 0.1‑0.5；流平剂B 0.1‑0.5份；填料1‑3份；溶剂A 10‑15份；溶剂B 10‑15份；B组分包括以下重量份组分：异氰酸酯固化剂60‑70份；溶剂C 30‑40份。与现有技术相比，本发明VOC降低50％以上，满足GB24409‑2020要求，对复合材料的填充性好，透明性优异，附着力强，耐化和物理性能优异。

Description

一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车行业使用的碳纤维复合材料或者玻璃纤维复合材料表面涂装领域，具体涉及一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料及其制备方法。

背景技术

为了提高电池的续航里程和提高燃油经济性，汽车轻量化成为汽车行业趋势，使用越来越多的塑料或者碳纤维复合材料以及玻纤复合材料替代钢铁已是必然。越来越多的复合材料被使用到汽车外饰部件上。

由于碳纤或者玻纤等复合材料，在成型过程中，编制缝隙或者表面留下很多孔隙，常规的透明涂料很难填充平整和耐候性问题；而添加传统的气硅或者硫酸钡等填料，又会损失透明性，凸显不出碳纤维的纹理。

发明专利CN111100535A公开了一种汽车碳纤维外覆件透明底漆，所述透明底漆包括以下重量百分比的组分：聚酯丙烯酸酯35-45％；丙二醇甲醚醋酸酯10-15％；1,6-己二醇二丙烯酸酯15-20％；乙酸正丁酯20-25％；添加剂1-10％。其中聚酯丙烯酸酯为主树脂，丙二醇甲醚醋酸酯，1,6-己二醇二丙烯酸酯，乙酸正丁酯均为溶剂。

该发明的提供的底漆流平性和消泡性优异，可满足常规的碳纤维外饰的涂装要求。但是该发明的主树脂添加量过低，施工固含低，导致施工VOC偏高，膜厚增加慢，施工过程需要反复喷涂，初步计算不满足GB24409-2020要求，涂料施工固含低，达到高膜厚需要喷涂次数高，效率不高。

本产品发明就是为了克服上述缺陷，既要拥有良好的填充性又不损失透明性；

本产品发明满足国家碳排放要求，采用的是溶剂型高固体份体系，VOC排放低，既可满足GB24409-2020要求，也可满足GB/T38597-2020要求；施工固含高，无需过多遍喷涂工艺，提高施工效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷，提高施工效率，减少施工缺陷，而提供一种用于复合材料的高填充性的透明涂料及其制备方法。

本发明所制备的透明涂料具有优异的填充性，透明性优异，施工固含高，低VOC，减少了施工喷涂遍数，附着力优异，耐候性＞4000小时。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，包括A组分和B组分，其中，所述A组分包括以下重量份数的组分：

丙烯酸树脂 60-70份；

聚氨酯共聚物 5-10份；

分散剂 0.1-0.5份；

流平剂A 0.1-0.5；

流平剂B 0.1-0.5份；

填料 1-3份；

溶剂A 10-15份；

溶剂B 10-15份；

B组分包括以下重量份组分：

异氰酸酯固化剂 60-70份；

溶剂C 30-40份。

在本发明的一个优选实施例中，所述丙烯酸树脂为固含量不低于80％，羟值含量不低于130mgKOH/g的丙烯酸树脂。优选为金力泰品牌的树脂3R6153G，其固含量为80％，羟值含量为130mgKOH/g。

在本发明的一个优选实施例中，所述聚氨酯共聚物为基于IPDI的非反应性线性聚氨酯。优选科思创品牌的异氰酸酯产品

4340X/iB。

在本发明的一个优选实施例中，所述分散剂为含颜料亲和集团的高分子量嵌段共聚物溶液。优选毕克品牌的DISPERBYK-161或DISPERBYK-160。

在本发明的一个优选实施例中，所述流平剂A为氟素表面活性剂。优选3M品牌的Novec^TM FC-4430。

在本发明的一个优选实施例中，所述流平剂B为有机硅类流平剂。优选聚醚改性硅氧烷，进一步优选BYK-306。

在本发明的一个优选实施例中，所述填料为聚甲基丙烯酸甲酯。优选阿科玛PMMA蜡粉。

在本发明的一个优选实施例中，所述溶剂A为高沸点芳香烃溶剂油。优选S-100三甲苯高沸点芳烃溶剂油。

在本发明的一个优选实施例中，所述溶剂B为高沸点芳香烃溶剂油。优选S-150三甲苯高沸点芳烃溶剂油。

在本发明的一个优选实施例中，所述异氰酸酯固化剂为脂肪族聚异氰酸酯固化剂，所述脂肪族聚异氰酸酯固化剂的-NCO含量为21.5～22.5wt％，粘度为2500-4000mPa·s。优选巴斯夫Basonat HI 100脂肪族聚异氰酸酯固化剂。

在本发明的一个优选实施例中，所述溶剂C为丙二醇甲醚醋酸酯。优选DOW品牌的PMA溶剂。

一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料的制备方法，包括如下步骤：

A组分制备步骤：

依次投入所述丙烯酸树脂、聚氨酯共聚物、分散剂，开启搅拌，在300-500rpm低速搅拌下加入填料和溶剂A；

开启研磨机，研磨细度15um以下，再加入流平剂A，流平剂B，溶剂B，充分搅拌后得到A组分；

B组分制备步骤：

在300-500rpm低速搅拌状态下将所述异氰酸酯固化剂和所述溶剂C投入反应釜中，700-900rpm搅拌15min后，得到B组分；

混合步骤：

将所述A组分和B组分按照重量比100:33-40混合，搅拌均匀，使用空气枪喷涂在复合材料上进行烘烤后，得到高填充性的透明涂料的漆膜。

在本发明的一个优选实施例中，所述烘烤为在80℃条件下烘烤40分钟。

本发明通过丙烯酸树脂提供优异的强度和刚性，聚氨酯共聚物提供弹性和柔韧性，两款树脂搭配使得在复合材料上优异的机械性能。

PMMA蜡粉又叫聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)，简称PMMA，是一种高分子聚合物，又称有机玻璃，具有高透明度，易于机械加工等优点，PMMA蜡粉易于研磨，相比硫酸钡、滑石粉等其他填料，PMMA蜡粉具有优异的填充性和透明性。

本发明的有益效果在于：

本发明的施工固含高(具体施工固含范围为60％-65％)，能够有效降低VOC排放，上漆率高，减少喷涂次数；

本发明针对碳纤或者玻纤等复合材料具有高透明性和优异的填充性，并且在碳纤维材料，玻纤复合材料，玻纤填充的尼龙等多种复合材料上都有优异的机械性能和耐化学性能。

附图说明

图1为本发明的附着力示意图。

图2为本发明的耐水性示意图。

图3为本发明的耐冷凝水老化示意图。

图4为本发明的铅笔硬度示意图。

图5为本发明的碎石冲击示意图。

图6为本发明的氙灯老化示意图。

图7为本发明的蒸汽喷射示意图。

图8为本发明的耐鸟粪示意图。

具体实施方式

为了更加清楚地说明本发明，下面结合优选的实施例对本发明进一步地阐述。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施。

实施例1

一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料的制备方法，具体包括以下实验步骤：

(1)按照如下表1的百分比称取重量：

表1

(2)A组分制备：

依次投入67份3R6153G丙烯酸树脂，7份

4340X/iB聚氨酯共聚物，0.5份DISPERBYK-161分散剂，开启搅拌，在300-500rpm低速搅拌下加入1.5份PMMA蜡粉，12份S-100溶剂油，开启研磨机，研磨细度15um以下，出料过滤后，再加入0.3份流平剂Novec^TM FC-4430，0.2份BYK-306流平剂，12份S-150溶剂油，充分搅拌后，得到A组分；

(3)B组分物料准备：

按照重量称取70份Basonat HI 100异氰酸酯固化剂；30份溶剂DOW PMA；

(4)B组分制备：

在300-500rpm低速搅拌状态下将70份Basonat HI 100异氰酸酯固化剂和30份溶剂DOW PMA投入反应釜中，700-900rpm搅拌15min后，氮气保护，得到B组分；

按重量配比，A组分和B组分按照重量比100:35混合，搅拌均匀，使用空气枪喷涂在碳纤维材料上，80℃烘烤*60min后，搭配高性能清漆，固化烘烤后得到高填充性的透明涂料的漆膜，本实施例的具体施工固含范围为60％-65％，进行性能测试，具体如表2、3所示。

实施例2

一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料的制备方法制备步骤如下：

(1)按照百分比称取重量；

(2)A组分制备：

依次投入60份3R6153G丙烯酸树脂，10份

4340X/iB聚氨酯共聚物，1份DISPERBYK-161分散剂，开启搅拌，在300-500rpm低速搅拌下加入3份PMMA蜡粉，15份S-100溶剂油，开启研磨机，研磨细度15um以下，出料过滤后，再加入0.5份流平剂Novec^TM FC-4430，0.5份BYK-306流平剂，10份S-150溶剂油，充分搅拌后，得到A组分；

(3)B组分物料准备：

按照重量称取60份Basonat HI 100异氰酸酯固化剂；40份溶剂DOW PMA；

(4)B组分制备：

按重量配比，A组分和B组分按照重量比100:40混合，搅拌均匀，使用空气枪喷涂在碳纤维材料上，80℃烘烤*60min后，搭配高性能清漆，固化烘烤后得到高填充性的透明涂料的漆膜，本实施例的具体施工固含范围为60％-65％，进行性能测试，具体如表2、3所示。

实施例3

一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料的制备方法制备步骤步骤如下：

(1)按照百分比称取重量；

(3)A组分制备：

依次投入50份3R6153G丙烯酸树脂，15份

4340X/iB聚氨酯共聚物，1份DISPERBYK-161分散剂，开启搅拌，在300-500rpm低速搅拌下加入10份PMMA蜡粉，10份S-100溶剂油，开启研磨机，研磨细度15um以下，出料过滤后，再加入0.5份流平剂Novec^TM FC-4430，0.5份BYK-306流平剂，13份S-150溶剂油，充分搅拌后，得到A组分；

(3)B组分物料准备：

(4)B组分制备：

按重量配比，A组分和B组分按照重量比100:35混合，搅拌均匀，使用空气枪喷涂在碳纤维材料上，80℃烘烤*60min后，搭配高性能清漆，固化烘烤后得到高填充性的透明涂料的漆膜。

与现有技术相比，本发明VOC降低50％以上，满足GB24409-2020要求，对复合材料的填充性好，透明性优异，附着力强，耐化和物理性能优异。

表2：性能测试的测试项目、标准值及测试方法：

表3：各实施例与对比例性能测试对比

由上述性能测试结果可知，本发明制得的用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，低VOC，附着力强，耐水性、蒸汽喷射性等机械性能优异。

显然，本发明的上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点所进行的举例，并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分包括以下重量份数的组分：

丙烯酸树脂60-70份；

聚氨酯共聚物5-10份；

分散剂0.1-0.5份；

流平剂A 0.1-0.5；

流平剂B 0.1-0.5份；

填料1-3份；

溶剂A10-15份；

溶剂B10-15份；

B组分包括以下重量份组分：

异氰酸酯固化剂60-70份；

溶剂C 30-40份。

2.如权利要求1所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂为固含量不低于80％，羟值含量不低于130mgKOH/g的丙烯酸树脂。

3.如权利要求1所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，其特征在于，所述聚氨酯共聚物为基于IPDI的非反应性线性聚氨酯。

4.如权利要求1所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，其特征在于，所述分散剂为含颜料亲和集团的高分子量嵌段共聚物溶液。

5.如权利要求1所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，其特征在于，所述流平剂A为氟素表面活性剂。

6.如权利要求1所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，其特征在于，所述流平剂B为有机硅类流平剂。

7.如权利要求1所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，其特征在于，所述填料为聚甲基丙烯酸甲酯；

所述溶剂A为高沸点芳香烃溶剂油；

所述溶剂B为高沸点芳香烃溶剂油。

8.如权利要求1所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料，其特征在于，所述异氰酸酯固化剂为脂肪族聚异氰酸酯固化剂，所述脂肪族聚异氰酸酯固化剂的-NCO含量为21.5～22.5wt％，粘度为2500-4000mPa·s；

所述溶剂C为丙二醇甲醚醋酸酯。

9.如权利要求1-8当中任一项所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A组分制备步骤：

B组分制备步骤：

混合步骤：

10.如权利要求9所述的一种用于复合材料的高填充性的高固含透明涂料的制备方法，其特征在于，所述烘烤为在80℃条件下烘烤40分钟。