专利名称：一种聚酯多元醇水分散体及其汽车划痕快速自修复液的制作方法
技术领域：
本技术属于化工新材料领域，具体涉及一种聚酯多元醇水分散体及其汽车划痕快速自修复液。
背景技术：
我国现有汽车保有量保守估计在2. 32亿辆，其增势带动我国汽车涂料市场的飞速发展，汽车涂料包括原厂漆和修补漆两大类。汽车修补漆是指用于汽车重涂及汽车涂膜破坏后的修补修复的涂料。2011年我国汽车涂料52万吨左右，其中新车原厂OEM涂料27万吨，修补漆约为10. 3万吨，零部件漆和PVC抗石击涂料达14. 6万吨左右。在未来的10年中，随着汽车拥有量的增加，汽车修补漆将成为中国涂料行业增长最快的涂料品种。汽车修补漆大致可分为四大类，分别为UV型、溶剂型、高固型和水性修补漆。其中，由于环境友
好法规的要求，水性修补漆在未来几年将占据越来越大比例。汽车原车漆要求漆膜有较好的光泽、快干、良好的耐水性、耐溶剂性和耐老化性。汽车修补漆除了要达到这些性能以外，还必须能够低温固化。水性双组分聚氨酯涂料正好能满足这些要求且环境友好，是汽车修补涂料的首选。其原理为通过合成羟基丙烯酸或羟基聚酯丙烯酸水分散体和异氰酸酯固化剂反应
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R—N =C卞 R O H -*- R—N—C-O R'双组份水性聚氨酯涂料是由组份A (多异氰酸酯预聚物，如多异氰酸酯的二聚体、三聚体或是它们与羟基化合物生成的低分子量的聚合物)以及组份B (含多羟基的水分散体系，即多元醇组分)组成。20世纪80年代始研究，其制备技术已日趋完善。近年来已经有众多领域得到实际应用，如木器用快干水性聚氨酯涂料、工业地板用水性聚氨酯涂料及汽车用水性双组分聚氨酯涂料也取得进展，如英国HMG公司研制出抗划痕性能优异的水性双组分聚氨酯涂料，现已成功用于汽车罩光涂料。西欧、日本的水性中涂、汽车修补漆及罩光清漆，也都是以水性双组分聚氨酯型为主流。发达国家在城市交通，高铁设备等领域也成功使用双组分水性聚氨酯涂料作为保护涂层，这些标志着水性双组分聚氨酯的发展又迈进了一个新的阶段。以自愈合材料的研究作为理论基础，将具自修复功能的高分子材料科学引入到涂料领域现已成为先进智能涂料领域中研究最活跃的一个方向。这一技术不仅可以为基材提供足够的涂层保护，而且还可以自动的对表面缺陷进行修复，使各种产品的维修费用减少到最低限度，为使用者节省开销减少浪费。其中微胶囊自修复技术在涂料中的应用最为广泛。自2001年，以Scott White教授为首的小组,首次在Nature上发表文章,制备出微胶囊型自修复材料以来，研究人员就开始研究该技术在自我修复涂料领域中的应用。在研制自修复涂料的过程中，先合成一种装有催化剂的胶囊颗粒，其单个直径小于100微米，然后将特制的修复型添加剂装入同样尺寸的胶囊之中，将二者均匀的分散在涂料体系之中，在基材上涂装。当涂层被划开，就会有相当数量的胶囊被打开，之后胶囊中的催化剂和修复剂就会集中到“受伤”的涂层区域上，两者进行反应之后，其反应产物在几分钟或者几小时的时间间隔之后便会形成新的涂层。现有的汽车修补漆存在下面的缺陷I)现有汽车修补涂料多为溶剂型涂料品种，污染环境，増加V0C，及对于人生安全的危害；2)现有汽车划痕修复多半需要到4S店进行重涂，修复时间长，费时费事。微小的划痕常常需要重新涂装整个相关部位，浪费涂料同时破坏了汽车原有涂膜的完整性；3)市场上缺乏方便快捷的汽车修复剂及相应产品。因此，需要一种新的汽车划痕修复液以解决上述问题。
发明内容
发明目的本发明针对现有技术中汽车修补漆的缺陷，本发明提供ー种应用于汽车划痕快速自修复液的聚酯多元醇水分散体。技术方案为解决上述技术问题，本发明的聚酯多元醇水分散体采用如下技术方案一种聚酯多元醇水分散体，所述聚酯多元醇水分散体由以下方法制备得到I)、称取新戊ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat 4100和水，其中新戊ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat 4100 和水的重量比为 75-85 :68-72:0. 15-0. 19:18-22 ；2)、将步骤I各组分混合，通入氮气，边搅拌边升温，升温至80-100で，保温20-40分钟，继续升温，在100 160°C加热2-3小时，160 200°C加热2-3小时，200_220°C下恒温加热，直到酸值小于2毫克KOH/克降温并趁热碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体；3)、称取步骤2得到的聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷和Fascat 4100，通入氮气，分别在110-130 V、130-150 V、150-170 V加热20-40分钟，170-190°C加热O. 8-1. 2小吋，将温度升至210_230°C恒温加热，当溶液变为透明时，降温至110-130°C，加入己ニ酸，升温至170-190°C，加入三羟甲基丙烷，将温度升至210-230°C，恒温加热，直到酸值小于6毫克KOH/克，降温至75_85°C，加入去离子水搅拌25-35min，其中聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷、Fascat 4100、己ニ酸、三羟甲基丙烷、去离子水的重量比为16. 6-17. 1:43. 3-43. 9:46. 3-57.1:7. 1-7. 7:0. 6-0. 9 :32-38:7. 2-7. 6:130-150，即可得到所述聚酯多元醇水分散体。有益效果本发明的聚酯多元醇水分散体具有丰满度高、耐候性好、耐溶剂性佳的特点。可以有效应用于汽车涂膜划痕快速自修复液中，是ー种环境友好型修复液技术配方，符合国家指定的环保法规，有限減少溶剂VOC排放。优选的，所述聚酯多元醇水分散体由以下方法制备得到I)、称取新戊ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat 4100和水，其中新戊ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat 4100和水的重量比为81 :70:0. 17:20 ；2)、将步骤I各组分混合，通入氮气，边搅拌边升温，升温至90°C，保温30分钟，继续升温，在130°C加热2. 5小吋，180°C加热2. 5小吋，210°C下恒温加热，直到酸值小于2毫克KOH/克降温并趁热碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体；3)、称取步骤2得到的聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷和Fascat 4100，通入氮气，分别在120°C、140°C、160°C加热30分钟，180°Cカロ热I小时，将温度升至220°C恒温加热，当溶液变为透明时，降温至120°C，加入己ニ酸，升温至180°C，加入三羟甲基丙烷，将温度升至220°C，恒温加热，直到酸值小于6毫克KOH/克，降温至80°C，加入去离子水搅拌30分钟，其中，聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷、Fascat 4100、己ニ酸、三羟甲基丙烷、去离子水的重量比为16.9:43.6:46.9:7. 4:0. 7 :35:7. 4:140,即可得到所述聚酯多元醇水分散体。通过上述方法得到的聚酯多元醇水分散体各方面性能更优益，制得的汽车涂膜划痕快速自修复液修复效果更好。发明目的本发明还提供了汽车涂膜划痕快速自修复液的技术方案。技术方案ー种汽车划痕快速自修复液，由上述的聚酯多元醇水分散体和固化剂组成，所述固化剂为异氰酸酷。有益效果本发明的汽车划痕快速自修复液属于环境友好修复液技术配方，符合国家指定的环保法规，有限減少溶剂VOC排放。水性双组份聚氨酯修复液技术，具有快速固化、耐磨优异，光泽高，耐腐蚀性能和老化性能优异的特点。可用于涂层划痕处的快速修复，修补过的涂层具有高硬度，良好光泽，与划痕周边涂料融合性好的特点。有效解决了汽车划痕快速修复问题，可迅速固化，省时，便利。优选的，所述固化剂通过微胶囊技术包覆在胶囊中。优选的，所述固化剂通过壳聚糖胶囊包覆技术包覆在胶囊中。优选的，所述异氰酸酯为亲水型异氰酸酷。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例I(I)聚酯多元醇水分散体的中间体的制备将81克新戊ニ醇、70克间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、O. 17克Fascat 4100 (新典化学材料(上海)有限公司供应)以及20克水加入到带有搅拌杆、冷凝装置、热电偶及氮气入口的四ロ圆底烧瓶中，通氮气，边搅拌边将温度升至90°C，保温半小吋。然后在130°C加热2. 5小吋，180°C加热2. 5小吋，210°C下恒温加热，直到酸值小于2m克KOH/克时，降温，趁热倒入研钵碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体，干燥条件下储存；(2)聚酯多元醇水分散体的制备在带有搅拌器、冷凝管、分水器、热电偶及氮气入ロ的四ロ圆底烧瓶中加入实施例I的聚酯多元醇水分散体的中间体16. 9克，新戊ニ醇43. 6克，间苯ニ甲酸46. 9克，三羟甲基丙烷7. 4克，及酸催化剂Fascat 41000. 7克，通入氮气。分别在120°C、140°C、16(TC加热O. 5小吋，180°C加热I小时，将温度升至220°C恒温加热。当溶液变为透明时，降温至120°C，加入己ニ酸35克，缓慢升温至180°C，加入剰余的三羟甲基丙烷7. 4克。缓慢将温度升至220°C，恒温加热，直到酸值小于6毫克KOH/克。降温至80°C，缓慢加入去离子水共140克在均质机中搅拌30min即可出料。制得的聚酯多元醇水分散体采用下述方法进行性能表征聚酯树脂分子量测试采用美国Waters公司的Waters 515凝胶色谱仪测试；固含量测试參照GB 1725-79标准；Zeta电位及粒径分布测试采用英国马尔文仪器有限公司Zetasizer Nano ZS90激光粒度分析仪測定；离心加速稳定性采用上海医用分析仪器厂的台式高速离心机T克L ·16克测定；黏度测试采用NDJ-I型旋转式粘度计測定。产品技术指标如下羟值56. 6毫克KOH/克酸值8. 3毫克KOH/克外观白色乳液，泛蓝固含量50%粘度(23°C) 600mPa · s 稳定性(50°C ) :30 天分子量Mw=2765,Mn=IOlO Zeta 电位-55. 2mV平均粒径105nm(3)固化剂本发明采用的固化剂为异氰酸酯。其中，异氰酸酯是亲水性异氰酸酷。采用微胶囊包覆技术将异氰酸酯固化剂置于其中，制备成与聚酯多元醇水分散体成比例的微小胶囊。其中，微胶囊包覆技术优选为壳聚糖胶囊包覆技木。最后将水性聚酯多元醇水分散体和装有异氰酸酯固化剂的胶囊装入容器中，待用。经多次实验证实本实施例的以聚酯多元醇水分散体为基础，然后以异氰酸酯固化。这种固化后的涂膜具有良好的自修复性能。汽车划痕快速自修复液，具有快速固化、耐磨优异，光泽高，耐腐蚀性能和老化性能优异的特点。可用于涂层划痕处的快速修复，修补过的涂层具有高硬度，良好光泽，与划痕周边涂料融合性好的特点。有效解决了汽车划痕快速修复问题，可迅速固化，省时，便利。实施例2(I)聚酯多元醇水分散体的中间体的制备将75克新戊ニ醇、68克间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、O. 15克Fascat 4100以及18克水加入到带有搅拌杆、冷凝装置、热电偶及氮气入口的四ロ圆底烧瓶中，通氮气，边搅拌边将温度升至80°C，保温40分钟。然后在100°C加热3小吋，160°C加热3小吋，200°C下恒温加热，直到酸值小于2m克KOH/克时，降温，趁热倒入研钵碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体，干燥条件下储存；(2)聚酯多元醇水分散体的制备在带有搅拌器、冷凝管、分水器、热电偶及氮气入ロ的四ロ圆底烧瓶中加入实施例I的聚酯多元醇水分散体的中间体16. 6克，新戊ニ醇43. 3克，间苯ニ甲酸46. 6克，三羟甲基丙烷7. I克，及酸催化剂Fascat 4100 O. 6克，通入氮气。分别在110°C、130°C、150V加热40分钟，170°C加热1. 2小吋，将温度升至210。。恒温加热。当溶液变为透明时，降温至110°C，加入己ニ酸32克，缓慢升温至170°C，加入剰余的三羟甲基丙烷7. 2克。缓慢将温度升至210°C，恒温加热，直到酸值小于6毫克KOH/克。降温至75°C，缓慢加入去离子水共130克在均质机中搅拌25min即可出料。制得的聚酯多元醇水分散体采用下述方法进行性能表征聚酯树脂分子量测试采用美国Waters公司的Waters515凝胶色谱仪测试；固含量测试參照GB 1725-79标准；Zeta电位及粒径分布测试采用英国马尔文仪器有限公司Zetasizer Nano ZS90激光粒度分析仪测定；离心加速稳定性采用上海医用分析仪器厂的台式高速离心机T克L ·16克测定；黏度测试采用NDJ-I型旋转式粘度计測定。产品技术指标如下羟值56. 4毫克KOH/克酸值8. I毫克KOH/克外观白色乳液，泛蓝固含量45%粘度(23°C) 550mPa · s 稳定性(50°C ) :29 天分子量Mw=2760,Mn=1005 Zeta 电位-55. 6mV平均粒径108nm(3)固化剂采用的固化剂为异氰酸酷。其中异氰酸酯是亲水性异氰酸酷。采用微胶囊包覆技术将异氰酸酯固化剂置于其中，制备成与聚酯多元醇水分散体成比例的微小胶囊。其中，微胶囊包覆技术优选为壳聚糖胶囊包覆技木。最后将水性聚酯多元醇水分散体和装有异氰酸酯固化剂的胶囊装入容器中，待用。经多次实验证实本实施例的以聚酯多元醇水分散体为基础，然后以异氰酸酯固化。这种固化后的涂膜具有良好的自修复性能。汽车划痕快速自修复液，具有快速固化、耐磨优异，光泽高，耐腐蚀性能和老化性能优异的特点。可用于涂层划痕处的快速修复，修补过的涂层具有高硬度，良好光泽，与划痕周边涂料融合性好的特点。有效解决了汽车划痕快速修复问题，可迅速固化，省时，便利。实施例3(I)聚酯多元醇水分散体的中间体的制备将85克新戊ニ醇、72克间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、O. 19克Fascat 4100以及22克水加入到带有搅拌杆、冷凝装置、热电偶及氮气入ロ的四ロ圆底烧瓶中，通氮气，边搅拌边将温度升至100°C，保温20分钟。然后在160°C加热2小吋，200°C加热2小吋，220°C下恒温加热，直到酸值小于2m克KOH/克时，降温，趁热倒入研钵碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体，干燥条件下储存；(2)聚酯多元醇水分散体的制备在带有搅拌器、冷凝管、分水器、热电偶及氮气入ロ的四ロ圆底烧瓶中加入实施例I的聚酯多元醇水分散体的中间体17. I克，新戊ニ醇43. 9克，间苯ニ甲酸47. I克，三羟甲基丙烷7. 7克，及酸催化剂Fascat 4100 O. 9克，通入氮气。分别在130°C、150°C、170°C加热20分钟，190°C加热O. 8小时，将温度升至230°C恒温加热。当溶液变为透明时，降温至130°C，加入己ニ酸38克，缓慢升温至190°C，加入三羟甲基丙烷7. 6克。缓慢将温度升至230°C，恒温加热，直到酸值小于6毫克KOH/克。降温至85°C，缓慢加入去离子水共150克在均质机中搅拌35min即可出料。制得的聚酯多元醇水分散体采用下述方法进行性能表征聚酯树脂分子量测试采用美国Waters公司的Waters 515凝胶色谱仪测试；固含量测试參照GB 1725-79标准；Zeta电位及粒径分布测试采用英国马尔文仪器有限公司Zetasizer Nano ZS90激光粒度分析仪測定；离心加速稳定性采用上海医用分析仪器厂的台式高速离心机T克L ·16克测定；黏度测试采用NDJ-I型旋转式粘度计測定。产品技术指标如下羟值56. 3毫克KOH/克酸值8. 5毫克KOH/克外观白色乳液，泛蓝固含量55%粘度(23°C) 580mPa · s 稳定性(50°C ) :28 天分子量Mw=2770,Mn=1015 Zeta 电位-55. 4mV平均粒径I IOnm
(3)固化剂本发明采用的固化剂为异氰酸酷。其中异氰酸酯是亲水性异氰酸酷。采用微胶囊包覆技术将异氰酸酯固化剂置于其中，制备成与聚酯多元醇水分散体成比例的微小胶囊。其中，微胶囊包覆技术优选为壳聚糖胶囊包覆技木。最后将水性聚酯多元醇水分散体和装有异氰酸酯固化剂的胶囊装入容器中，待用。经多次实验证实本实施例的以聚酯多元醇水分散体为基础，然后以异氰酸酯固化。这种固化后的涂膜具有良好的自修复性能。汽车划痕快速自修复液，具有快速固化、耐磨优异，光泽高，耐腐蚀性能和老化性能优异的特点。可用于涂层划痕处的快速修复，修补
过的涂层具有高硬度，良好光泽，与划痕周边涂料融合性好的特点。有效解决了汽车划痕快速修复问题，可迅速固化，省时，便利。
权利要求
1.一种聚酯多元醇水分散体，其特征在干，所述聚酯多元醇水分散体由以下方法制备得到 1)、称取新戍ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat4100和水,其中新戍ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat 4100 和水的重量比为 75-85 :68-72:0. 15-0. 19:18-22 ； 2)、将步骤I各组分混合，通入氮气，边搅拌边升温，升温至80-100で，保温20-40分钟，继续升温，在100 160°C加热2-3小时，160 200°C加热2-3小时，200_220°C下恒温加热，直到酸值小于2毫克KOH/克降温并趁热碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体； 3)、称取步骤2得到的聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷和Fascat 4100，通入氮气，分别在110-130で、130-150で、150-170で加热20-40分钟，170-190°C加热O. 8-1. 2小时，将温度升至210-230°C恒温加热，当溶液变为透明时，降温至110-130°C，加入己ニ酸，升温至170-190°C，加入三羟甲基丙烷，将温度升至210-230°C，恒温加热，直到酸值小于6毫克KOH/克，降温至75-85°C，加入去离子水搅拌25-35min，其中聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷、Fascat 4100、己ニ酸、三羟甲基丙烷、去离子水的重量比为16. 6-17. 1:43. 3-43. 9:46. 3-57.1:7. 1-7. 7:0. 6-0. 9 :32-38:7. 2-7. 6:130-150，即可得到所述聚酯多元醇水分散体。
2.如权利要求I中所述的聚酯多元醇水分散体，其特征在于，所述聚酯多元醇水分散体由以下方法制备得到 1)、称取新戍ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat4100和水,其中新戍ニ醇、间苯ニ甲酸-5-磺酸钠、Fascat 4100和水的重量比为81 :70:0. 17:20 ； 2)、将步骤I各组分混合，通入氮气，边搅拌边升温，升温至90°C，保温30分钟，继续升温，在130°C加热2. 5小吋，180°C加热2. 5小吋，210°C下恒温加热，直到酸值小于2毫克KOH/克降温并趁热碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体； 3)、称取步骤2得到的聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷和Fascat 4100，通入氮气，分别在120°C、140°C、160°C加热30分钟，180°C加热I小时，将温度升至220°C恒温加热，当溶液变为透明时，降温至120°C，加入己ニ酸，升温至180°C，加入三羟甲基丙烷，将温度升至220°C，恒温加热，直到酸值小于6毫克KOH/克，降温至80°C，加入去离子水搅拌30分钟，其中，聚酯多元醇水分散体的中间体、新戊ニ醇、间苯ニ甲酸、三羟甲基丙烷、Fascat 4100、己ニ酸、三羟甲基丙烷、去离子水的重量比为16. 9:43. 6:46. 9:7. 4:0. 7 :35:7. 4:140,即可得到所述聚酯多元醇水分散体。
3.ー种汽车划痕快速自修复液，其特征在干，由权利要求I或2所述的聚酯多元醇水分散体和固化剂组成，所述固化剂为异氰酸酷。
4. 如权利要求3中所述的汽车划痕快速自修复液，其特征在干，所述固化剂通过微胶囊技术包覆在胶囊中。
5.如权利要求3中所述的汽车划痕快速自修复液，其特征在于，所述固化剂通过壳聚糖胶囊包覆技术包覆在胶囊中。
6.如权利要求3中所述的汽车划痕快速自修复液，其特征在于，所述异氰酸酯为亲水型异氰酸酷。
全文摘要
本发明公开了一种聚酯多元醇水分散体，由以下方法制备得到1)称取新戊二醇、间苯二甲酸-5-磺酸钠、Fascat4100和水；2)将步骤1各组分混合，通入氮气，边搅拌边升温，200-220℃下恒温加热，直到酸值小于2毫克KOH/克降温并趁热碾至粉末状，得到聚酯多元醇水分散体的中间体；3)称取中间体、新戊二醇、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷和Fascat4100，然后依次加入己二酸、三羟甲基丙烷、去离子水搅拌，即可得到聚酯多元醇水分散体。还公开了一种汽车划痕快速自修复液，由聚酯多元醇水分散体和固化剂组成，固化剂为异氰酸酯。本发明的汽车划痕快速自修复液光泽度高、硬度高、修复性好且环境友好。
文档编号C08G63/688GK102816318SQ20121027323
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者刘娅莉, 王潇华, 秦立, 龚红琴 申请人:江苏德皇文具有限公司