[技术领域]
本发明涉及一种用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物及其制备方法。
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背景技术：
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近年来，随着国民经济的迅速增长，我国涂料的产销量正以非常快的速度增长。但是相对于发达国家，我国环保型涂料的比重要远远低于发达国家，尤其是高污染的油性涂料产品仍然有很大的市场份额，而这些高污染的涂料产品对环境和施工人员健康带来极为严重的危害。随着人们环保意识的增强，尤其是国家更加严格而规范环保法规的日趋完善，使用绿色环保、节能节材的涂料新产品将越来越多。很多油性的涂料小厂都被关闭，很多使用油性涂料的大厂都限制了voc(挥发性有机化合物)的排放。其中水性涂料有利于合理利用资源、防止环境污染、保护人体健康，且不含或少含voc及有害空气污染物(hap)，已成为研发热点、推广应用的亮点及增长点。即使是对于粉末涂料等其它环保型涂料，水性涂料因具有可实现技术途径多、应用面广、安全、施工相对简单等特点而成为首选品种，近年来在我国得到了广泛的发展并且增长速率得到了很大的改善。
然而大多数水性树脂是以水乳化型或水分散型的形式存在，成膜后涂膜的光泽和丰满度远不如溶剂型涂料，这使得大多数水性涂料无法应用于要求高光泽涂层的领域。传统的水性涂料在外观方面远远达不到客户的实际需求，并且施工性也远远达不到客户生产线的快速要求。而大巴需要的正是高光泽涂层，要有绚丽多彩的外观要求，且外观效果只是诸多性能的其中一个，其对硬度、冲击性、耐候性等性能要求也很高，其施工性能也要求很高，要满足客户生产线的快速施工要求并且没有流挂、颗粒、气泡、针孔等问题。之前水性涂料面漆在光泽方面始终达不到应用的要求，是困扰水性涂料在该应用的最大的瓶颈。因此本发明一种用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料具有很好的应用价值和推广前景，推动水性涂料向高端应用领域健康顺畅、快速有序地发展。
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技术实现要素：
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本发明目的在于解决传统的水性涂料无法应用于大巴等要求非常高光泽涂层领域的问题
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物，其包括a组分和b组分，其中a组分按重量百分数计的如下组分：
其中b组分按重量百分数计的如下组分：
水性异氰酸酯固化剂60.0～80.0％；
水溶性有机溶剂20.0～40.0％；
其中a组分与b组分按重量百分数计的如下组分：
a组分75～90.0％；
b组分10％～25.0％。
作为优选方案，所述的水性羟基丙烯酸分散体和水性异氰酸酯固化剂反应形成的涂膜必须具有很好的外观效果，这个是决定了涂料组合物的根本。上面所述的水性羟基丙烯酸分散体由两种组成，都是改性过的水性羟基丙烯酸分散体，其不仅具有很好的外观效果，而且还有很好的机械性能、耐候性能等。通过大量实验，丙烯酸单体种类、丙烯酸单体用量的比例、乳化剂的种类和用量、引发剂的种类和用量、羟基单体的种类和用量等筛选后，对性能进行综合评价后得出的。
其中作为优选方案，所述用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物中a组分中水性羟基丙烯酸分散体由两种水性羟基丙烯酸分散体组成。其中一种水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量按固体分的重量百分数计为3.5～4.0％，固体含量按重量百分数计为45％～55％；另一种水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量按固体分的重量百分数计也为3.5～4.2％，固体含量按重量百分数计也为40％～50％。
作为优选方案，所述的用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物中b组分中的水性异氰酸酯固化剂由3种水性异氰酸酯固化剂组成。其中一种水性异氰酸酯固化剂的异氰酸酯含量按固体分的重量百分数计为15.0～24.0％，固体含量按重量百分数计为100％；第二种水性异氰酸酯固化剂的异氰酸酯含量按固体分的重量百分数计为9.0～15.0％，固体含量按重量百分数计为70％；第三种水性异氰酸酯固化剂的异氰酸酯含量按固体分的重量百分数计为15.0～24.0％，固体含量按重量百分数计为100％。
作为优选方案，所述的用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物a组分中颜填料为钛白粉、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、云母粉中的至少两种。生产的公司如杜邦公司的钛白粉。
作为优选方案，所述的用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物a组分中水溶性有机溶剂为乙二醇单丁醚(bcs)，二丙二醇甲醚(dpm),丙二醇丁醚(pnb),二丙二醇丁醚(dpnb),丙二醇甲醚醋酸酯(pma),丙二醇二乙酸酯(pgda),二乙二醇丁醚(bdg)中的至少两种。
作为优选方案，所述的用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物a组分中流平剂按a组分总质量百分比计为0.2～1.5％；a组分中消泡剂按a组分总质量百分比计为0.05～0.5％；a组分中基材润湿分散剂按a组分总质量百分比计为0.05～0.5％；a组分中基材润湿分散剂按a组分总质量百分比计为0.05～0.5％；a组分中ph调节剂按a组分总质量百分比计为0.2～0.8％。
作为优选方案，所述流平剂为毕克byk公司、迪高tego公司、法国先创公司的产品组合成分。这些流平剂可以在添加很少量的情况下达到很好的流平效果，从而得到平整光滑的涂料漆膜。
作为优选方案，所述消泡剂为byk公司的产品。
作为优选方案，所述基材润湿分散剂为byk公司和迪高tego公司的产品。
作为优选方案，所述ph调节剂为氨水，2-氨基-2-甲基-1-丙醇(amp-95)，n,n-二甲基乙醇胺(dmea)，n-甲基乙醇胺(mmae)中至少一种。
作为优选方案，所述的用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物b组分中水溶性有机溶剂为乙二醇单丁醚(bcs)，二丙二醇甲醚(dpm),丙二醇二乙酸酯(pgda),二乙二醇丁醚(bdg)中的至少一种。
一种如前述的用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物a组分的制备方法，其包括如下步骤：
将a组分中的两种水性羟基丙烯酸分散于部分去离子水中，得到预混合液；
在搅拌的条件下，向所述预混合液中加入功能性助剂，分散均匀后调节ph值为8.0～8.5，得到乳液与助剂分散体混合液；
在搅拌的条件下，向所述乳液与助剂分散体混合液中加入事先研磨好的颜填料，最后再加入水溶性有机溶剂，分散均匀后调节ph值为8.0～8.5。得到均匀分散的a组分。
作为优选方案，所述涂料组合物a组分的细度<20um，并且越小越好。并且羟基丙烯酸的种类与比例要根据性能要求和施工性能要求之间作平衡确定，切记外观效果只是各项重要性能中一项，不能单纯为了外观而把很多性能牺牲掉。
一种如前述的用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物b组分的制备方法，其包括如下步骤：
将b组分中的三种水性异氰酸酯固化剂按一定的重量比混合后，加入水溶性溶剂稀释分散均匀即可。
作为优选方案，所述涂料组合物b组分中的异氰酸酯含量按固体分的重量百分数计为15.0～24.0％，固体含量按重量百分数计为100％的一种水性异氰酸酯固化剂为光泽相对更高的水性异氰酸酯固化剂。尽量提高其比例以达到更高的光泽。而且实际上高光泽的要求要以20o角为准。
本发明提供了用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物及其制备方法，该涂料组合物具有很好的外观效果，尤其是光泽高，满足客户高光泽的需求。同时，该涂料组合物还满足客户的硬度、冲击性、耐候性等性能要求和快速无弊病的施工要求。其中水性羟基丙烯酸分散体尤为关键，其合成原理是通过各种丙烯酸单体在预乳化的前提下，加入引发剂进行自由基聚合反应得到的。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过对水性羟基丙烯酸合成和水性异氰酸酯等配方组份的筛选、比例搭配和工艺改进，创造出用于大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物，提高了在车身施工涂料后的外观效果，满足大巴车身绚丽多彩的外观要求，解决了长久以来水性面漆外观效果不如传统的油性涂料的问题。
2、同时，该涂料组合物还满足客户的硬度、冲击性、耐候性等性能要求和快速无弊病的严格施工要求。
[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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例a组分1～10中大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物a组分的具体制备步骤如下：
一、将占a组分总量55.0～70.0％的两种水性羟基丙烯酸分散体在分散机中以500～800r/min转速分散10～15min，得到分散均匀的树脂分散液；其中一种水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量按固体分的重量百分数计为3.5～4.0％，固体含量按重量百分数计为45％～55％；另一种水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量按固体分的重量百分数计也为3.5～4.2％，固体含量按重量百分数计也为40％～50％。两种的比例可以根据需要自行调整。
水性羟基丙烯酸分散体的结构式最好为：
x＝乙基，正丁基，羟乙基；z＝甲基，乙基，羟甲基，羟乙基，羟丁基；
m＝8～30；n＝4～8；y＝5～10；
二、将分散机转速调至500～800r/min，将30～40％的颜填料加入步骤一中所得的预混合树脂分散液中，分散15～20min。所述的用于大巴车身外观效果好的水性面漆涂料组合物a组分中颜填料为钛白粉、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、云母粉中的至少两种。颜填料的比例也可以自行调整。
三、将乙二醇单丁醚(bcs)，二丙二醇甲醚(dpm),丙二醇丁醚(pnb),二丙二醇丁醚(dpnb),丙二醇甲醚醋酸酯(pma),丙二醇二乙酸酯(pgda),二乙二醇丁醚(bdg)中的至少两种水溶性有机溶剂按一定比例分散均匀。将步骤二中所得混合液在500～800r/min的转速下进行分散15～20min，并于分散过程中加入预先混合好的2.0～10.0％水溶性有机溶剂，得到分散体；
四、将占a组分总质量百分比计为0.2～1.5％的流平剂，占a组分总质量百分比计为0.05～0.5％的消泡剂，占a组分总质量百分比计为0.05～0.5％的基材润湿分散剂，占a组分总质量百分比计为0.2～0.8％的ph调节剂混合分散均匀，调节ph至8.0～8.5。得到分散均匀的分散体。
五、余量去离子水调整粘度到50-100ku/23摄氏度。
实施例a组分1～10组分组成如表1所示。其中ph调节剂用2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
表1.实施例a组分1～10的组成
(单位：质量百分比)
实施例b组分1～10中大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物b组分的具体制备步骤如下：
一、将占b组分60.0～80.0％的水性异氰酸酯固化剂在分散机中以500～800r/min转速分散10～15min，得到分散均匀的固化剂分散液。其中一种水性异氰酸酯固化剂的异氰酸酯含量按固体分的重量百分数计为9.0～24.0％，固体含量按重量百分数计为70％～100％；第二种水性异氰酸酯固化剂的异氰酸酯含量按固体分的重量百分数计为9.0～24.0％，固体含量按重量百分数计为70％～100％；第三种水性异氰酸酯固化剂的异氰酸酯含量按固体分的重量百分数计为18.0～48.0％，固体含量按重量百分数计为70％～100％。
二、将占b组分20.0～40.0％的水溶性有机溶剂分散均匀后，再在分散机中以500～800r/min搅拌下加入到上面的固化剂分散液。b组分中水溶性有机溶剂为乙二醇单丁醚(bcs)，二丙二醇甲醚(dpm),丙二醇丁醚(pnb),二丙二醇丁醚(dpnb),丙二醇甲醚醋酸酯(pma),丙二醇甲醚(pm),丙二醇二乙酸酯(pgda),二乙二醇丁醚(bdg),丙二醇(pg)中的至少一种。
表2.实施例b组分1～10的组成
(单位：质量百分比)，
实施例a+b组分1～10中大巴车身高外观效果的水性面漆涂料组合物b组分的具体制备步骤如下：
一、将占a组分与b组分总质量的75～90.0％的a组分和25％～10.0％的b组分在分散机中以500～800r/min转速分散20～30min，得到分散均匀的分散液。余量用去离子水补全。
表3.实施例a+b组分1～10的组成
(单位：质量百分比)
实施例a+b组分1～10制备的水性面漆涂料组合物的测试方法如下：以德国byk公司的光泽仪测定漆膜的光泽度，每组涂料的膜厚均为40-50um；雾影值也是德国byk的雾影仪测定的，每组取5个点的雾影值，然后取平均值；显映性(doi)也是德国byk公司的显映仪测定的，同样每组取5个点的显映值，然后取平均值。表4为实施例a+b组分1～10制备的水性面漆涂料组合物性能测试结果。
表4.实施例a+b组分1～10制备的水性面漆涂料组合物性能测试结果
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。