本发明属于皮卡货厢复合材料底材用聚脲改性高耐磨涂料技术领域，涉及天门冬氨酸酯树脂、丙烯酸树脂及hdi二异氰酸酯、ipdi异佛尔酮二异氰酸酯、tmdi三甲基己二异氰酸酯固化剂的涂料，更具体的说是一种专用于皮卡货厢，复合材料底材涂料技术及其制备方法与应用。
背景技术：
伴随我国汽车工业的日益发展，各类轿车、越野车、商务车、皮卡及工程车辆等种类繁多。汽车所需的部件也由碳钢、铝合金等金属材料向塑料、复合材料发展。汽车行业复合材料的发展主要是在满足其性能、机械强度的条件下，降低车身重量，提高燃料使用效率，整体结构轻量化。美国、欧洲的汽车工业在这方面发展较快。已在汽车机盖、两翼、车门、皮卡货厢等部位，使用复合材料汽车部件。我国一些厂家也开始起步使用复合材料汽车部件，这就需要涂料行业开发不同种类的涂料来满足现代工业的发展，对复合底材进行防护及装饰。同时该涂料也适用于工程机械的涂装，以及对漆膜有耐磨、抗划伤性要求高的设备及工件。
新一代聚脲改性高耐磨涂料，是针对复合材料底材开发的涂料产品。本产品适用于乙烯基酯树脂、环氧树脂、聚醚改性环氧树脂制成的复合材料，工程塑料及塑胶等产品。可以是光滑平整复合材料或压花凹凸皮革纹复合材料。
技术实现要素：
本发明是针对皮卡货厢用复合材料底材涂装的涂料，它是由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：10～100：60。本发明的汽车复合材料用聚脲改性高耐磨涂料，通过使用天门冬氨酸酯树脂、丙烯酸树脂。添加表面活性剂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂、抗磨剂、紫外吸收剂、稳定剂等材料。再配合hdi二异氰酸酯、ipdi异佛尔酮二异氰酸酯、tmdi三甲基己二异氰酸酯，单独或复合使用固化剂制成的“聚脲改性高耐磨涂料”。经专用双管路油漆配比机输送系统，机器手自动涂装于复合材料汽车部件表面。适用于乙烯基酯树脂、环氧树脂、聚醚改性环氧树脂制成复合材料，工程塑料、塑胶等底材涂装。
本发明通过对丙烯酸树脂与聚脲树脂的复合使用利用其各自特性，提高产品固化速度，改进其交联密度提高致密度，提高树脂的耐磨性及抗划伤性。同时两种树脂均具有良好的耐候性能，满足汽车外用漆的技术要求。通过抗磨剂的引入，进一步提高了涂膜的耐磨、抗划伤性，解决了货箱宝超薄涂膜的耐磨、抗划伤性能。通过加入附着力促进树脂，解决了涂料在复合材料底材上附着力差的问题。经过对附着力促进剂筛选及添加量的选择使其特性充分发挥，极大地提高了涂料在复合材料的附着力。底材免打磨，省去人工打磨的工序，改进工艺提高了生产效率。
本发明通过hdi己二异氰酸酯、ipdi异氟尔酮二异氰酸酯、tmdi三甲基己二异氰酸酯不同比例的复合使用。按照不同比例的复配，可以使涂膜在刚性与弹性之间按性能要求进行调节。
本发明通过对表面活性剂、消光剂的优化与合理使用，使漆膜板面平整、光泽适度、外观装饰极佳；再通过耐磨、抗划伤性能的提高，使涂膜不紧有良好的机械性能，还有良好的装饰性。
本发明的目的在于，通过天门冬氨酸酯树脂的改性及抗磨新材料的使用，解决皮卡货厢用聚脲涂料，涂膜厚、厢体重、施工难度大、劳动强度高、污染严重的问题。新的聚脲涂料涂膜厚度从原来的1500～2000μm降至现在的40～60μm，涂膜厚度只是原漆膜厚度的2.6～3.0%。新材料、新技术的使用，极大地改善了涂装环境、降低工人劳动强度、提高工作效率、降低能耗。聚脲改性高耐磨涂料，是针对复合材料开发的涂料产品。适用于复合材料制成的皮卡厢斗、汽车前后机盖、两翼、车门等汽车部件的涂装。以及工程机械及要求耐磨、抗划伤性要求高的产品部件。
本发明聚脲改性高耐磨涂料采用双管路油漆配比机输送，自动喷涂，底材免打磨，底面合一，超薄涂层，低温固化，与复合材料有极好的附着力，具有极好耐老化、耐盐雾性能，具有高耐磨性、高抗划伤性能。漆膜厚度在40-60μm时，漆膜涂层平整、具有极好的耐水性和抗汽油性及耐化学性。
为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容
一种聚脲改性高耐磨涂料，其特征在于该涂料由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：10～60；漆膜厚度为40-60μm；主剂和固化剂分别由下列重量份数的原料组成：
主剂：
天门冬氨酸酯树脂5-40
丙烯酸树脂5-40
颜料2-20
填料0-20
流平剂0.2-1.0
润湿分散剂0.3-3.0
消泡剂0.2-1.0
附着力促进剂2-8
抗磨剂4-10
紫外吸收剂2-8
消光剂0-8
溶剂20-40
固化剂：
hdi己二异氰酸酯5-25
ipdi异氟尔酮二异氰酸酯5-40
tmdi三甲基己二异氰酸酯5-40
稳定剂0.5-2.0；
所述的主剂中流平剂为：byk-306、byk-333、efka3239、disparlonlhp-95或tego1484；消泡剂byk-141、hd-106、disparlonp-420、或tegon、tego900；润湿分散剂为：disparlonda325、byk-163、tego260或efkapu4061；附着力促进剂为：tegostw、纽佩斯168ss-80或灯塔147；抗磨剂：r-972、pgi-（10…40）或三叶sst-3d；紫外吸收剂:巴斯夫或台湾永光；消光剂：pergopak（m2…m4）、格雷斯ed30、ed40或德固萨ok-412、ok-512；
所述的主剂中颜料主要为碳黑，包括：钛白粉、酞青蓝、耐候型有机黄、巴斯夫254有机红、铁红等着色颜料；填料主要为沉淀硫酸钡，包括国产及进口不同型号的产品。
所述的固化剂hdi二异氰酸酯为：n75、hi-100、ht-100、c-hxr；ipdi异氟尔酮二异氰酸酯sp-103s、gb905a-90、gb102-75及bayer公司产品；tmdi三甲基己二异氰酸酯为bayer公司产品等；稳定剂为：ti吸水稳定剂。
所述的溶剂包括：二甲苯、重芳烃、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丁酮、环己酮、甲基异丁基甲酮、甲基戊基酮、丙二醇甲醚醋酸酯。
其中主剂与固化剂所确定的重量份数优选为100：10～60。根据选用不同固化剂比例组合的配方，油漆中树脂当量值不同，所确定的重量份数为100：10-60。特别优选的四组配比，其重量份数分别为100：15；100：30；100:45；100：:55。
其中所述的溶剂优选为下列重量份数的原料：
二甲苯50-70
重芳烃5-15
醋酸丁酯20-30
甲基戊基酮5-15
甲基异丁基甲酮2-5。
本发明进一步公开了聚脲改性高耐磨涂料的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：
（1）主剂制备：
a、树脂制备：将天门冬氨酸酯树脂、丙烯酸树脂、附着力促进剂及配方中70%的溶剂加入反应釜内，拧紧釜盖，将冷凝器通入循环水，室温下搅拌20-30min，至树脂搅拌混合均匀备用；
b、研磨漆浆：加入制备好的树脂，分别加入消泡剂、润湿剂、颜料、防沉剂、填料，用溶剂调整至要求的粘度，用砂磨机研磨2-4道，至细度20μm以下，检测固体份，备用；
c、制漆：按配方量分别加入漆浆（漆浆按固体份折算使用）、消泡剂、流平剂、紫外吸收剂、抗磨剂、消光剂高速搅拌用30-60min至固体份60±1%，粘度涂-4杯40-60s达到工艺要求指标；
（2）固化剂制备：按配方将上述重量份数的hdi二异氰酸酯、ipdi异氟尔酮二异氰酸酯及稳定剂ti、溶剂混合搅拌均匀，按工艺要求调整粘度、固体份，过滤包装；
（3）车用复合材料底材聚脲改性高耐磨涂料配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：15～100：55（按包装标识）的重量份数换算成体积比，由双管路油漆配比机输漆系统，采用机器手进行涂装施工。
本发明更进一步公开了聚脲改性高耐磨涂料用于车用复合材料部件涂装中应用。所述车用复合材料部件涂装包括：乙烯基酯树脂、环氧树脂、聚醚改性环氧树脂制成复合材料，工程塑料、塑胶底材的涂装。典型的车用复合材料部件涂装指的是：皮卡货厢用复合材料底材的涂装。试验结果证明：聚脲改性高耐磨涂料与复合底材有极好的附着力，极大地改善了涂料与复合材料的层间结合力。通过聚脲树脂的引入和抗磨新材料的选用，极大地改善了涂料的耐磨和抗划伤性能。新一代聚脲改性高耐磨涂料完全可以替代现使用的聚脲涂料。
本发明主要解决了涂料在复合材料底材层间附着力和漆膜涂层高耐磨及高抗划伤问题。重点考察了皮卡货厢现使用聚脲涂料技术指标、涂装工艺、涂装环境，了解了国外车用复合材料的使用、油漆的配套及发展趋势。主要的难点在于油漆与复合材料的层间结合力即油漆的附着力和涂膜的耐磨性及抗划伤性。为此先后考察了皮卡货厢生产制造与涂装工艺。复合材料生产工艺、复合材料前处理工艺及对涂料的要求等条件。最后确定的方案是采用聚脲改性树脂作为涂料的主树脂，配以附着力促进树脂、高抗磨新材料。提高涂膜的附着力和耐磨、抗划伤性能。
本发明公开的聚脲改性高耐磨涂料与现有技术相比所具有的积极效果在于：
1.本发明的车用聚脲改性高耐磨涂料，其产品填补国内空白，满足车用皮卡货厢涂装使用要求，是皮卡货厢采用聚脲改性高耐磨、超薄膜涂料应用于复合材料底材的新技术。
2.本发明的车用聚脲改性高耐磨涂料，不含重金属和限制性溶剂，采用自动喷涂。新材料、新技术的使用，解决了原聚脲涂料人工喷涂、极大地改善了涂装环境、降低工人劳动强度、提高生产效率、降低能耗。
3.本发明采用聚脲改性高耐磨涂料，涂膜厚度从原聚脲漆的1500～2000μm降至40～60μm，新聚脲改性涂料漆膜厚度只是原聚脲漆膜厚度的2.6～3.0%。是一种超薄型、底面合一、高耐磨、高抗划伤涂料。其涂料成本价格只是用来的15-20%，具有较强的竞争力和较好经济效益。
4.本发明车用聚脲改性高耐磨涂料，适用于包括：乙烯基酯树脂、环氧树脂、聚醚改性环氧树脂制成复合材料，工程塑料、塑胶等底材的涂装。复合材料底材有光滑平整底材及压花凹凸皮革纹底材，均有良好的耐磨及抗划伤性能。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。
特别加以说明的是：byk-306、byk-333、efka3239、disparlonlhp-95或tego1484；消泡剂byk-141、hd-106、disparlonp-420、或tegon、tego900；润湿剂为：disparlonda325、byk-163、tego260或efkapu4061；附着力促进剂为：tegostw、纽佩斯168ss-80或灯塔147；抗磨剂：r-972、高祐精化pgi-（10…30）、聚氨酯微珠015或氧化铝n6；消光剂：pergopak（m2…m4）、格雷斯ed30、ed40或degussaok-412、ok-512。其中:efka代表埃夫卡公司（现属basf公司）、disparlon代表楠本株式会社、byk代表毕克化学公司、tego代表迪高子公司、degussa代表德固萨公司。ti吸水稳定剂。其它所用到的试剂、助剂、树脂、颜料、固化剂等如没有特别的说明均有市售。就是说制备本发明的化学试剂均可以从市场上买到或容易地通过已知的方法制得。本发明所指的份数可以是克、千克，主要以生产的实际需要加以选定。
实施例1
工艺：
主剂：配料（加入树脂、溶剂、润湿分散剂、消泡剂）→搅拌→加入颜料、填料→研磨至细度合格→调漆（加入消光剂、抗磨剂、找色浆、消泡剂、流平剂、紫外吸收剂、溶剂）→调整粘度、固体份→检测合格→过滤包装。
固化剂：配料（加入固化剂、溶剂、吸水剂）→搅拌均匀→调节粘度、固体份→检测合格→过滤包装。
主要原料配比
主剂：固化剂=100:15
主剂：
天门冬氨酸酯树脂5.0份
丙烯酸树脂38.0份
碳黑degussa6号2.2份
填料blancfixef5.0份
流平剂byk-3060.4份
润湿分散剂byk-1630.8份
消泡剂tego9000.4份
附着力促进剂tegostw5份
抗磨剂sst-3d2.5份
消光剂pergopakm33.0份
溶剂37.7份
其中溶剂：
二甲苯23份
醋酸丁酯5.7份
重芳烃100#重芳烃4.0份
丙二醇甲醚2.0份
甲基异丁基甲酮3.0份
固化剂：
hi-1009.8份
二甲苯3.8份
醋酸丁酯0.9份
稳定剂（ti吸水稳定剂）0.5份
实施例2
工艺：同实施例1
主要原料配比
主剂：固化剂=100:30
主剂：
天门冬氨酸酯树脂5.0份
丙烯酸树脂38.0份
碳黑degussa6号2.2份
填料blancfixef5.0份
流平剂byk-3060.4份
润湿分散剂byk-1630.8份
消泡剂tego9000.4份
附着力促进剂tegostw5.0份
抗磨剂sst-3d2.5份
消光剂pergopakm33.0份
溶剂37.7份
其中溶剂：
二甲苯23份
醋酸丁酯5.7份
重芳烃4.0份
丙二醇甲醚2.0份
甲基异丁基甲酮3.0份
固化剂：
hi-1008.7份
sp103s12.2份
二甲苯6.9份
醋酸丁酯1.7份
稳定剂（ti吸水稳定剂）0.5份
实施例3
工艺：同实施例1
主要原料配比
主剂：固化剂=100:45
主剂：
天门冬氨酸酯树脂18.0份
丙烯酸树脂25.0份
碳黑春大地as-6612.6份
填料blancfixef6.6份
流平剂byk-3330.3份
润湿分散剂byk-1630.8份
消泡剂disparlonp-4200.4份
附着力促进剂tegostw3.8份
抗磨剂sst-3d3.0份
消光剂pergopakm34.1份
防沉剂r-9721.5
溶剂33.9份
其中溶剂：
二甲苯16.7份
醋酸丁酯5.2份
重芳烃100#重芳烃4.0份
甲基戊基酮6.0份
甲基异丁基甲酮2.0份
固化剂：
hi-10011.8份
sp103s15.2份
二甲苯14份
醋酸丁酯3.5份
稳定剂（ti吸水稳定剂）0.5份
实施例4
工艺：同实施例1
主要原料配比
主剂：固化剂=100:55
主剂：
天门冬氨酸酯树脂28.0份
丙烯酸树脂5.0份
碳黑三菱2910b3.3份
填料blancfixef9.5份
流平剂byk-3330.3份
流平剂lhp-950.3份
润湿分散剂byk-1630.6份
润湿分散剂efkapu40610.3份
消泡剂disparlonp-4200.4份
附着力促进剂tegostw5.0份
抗磨剂sst-3d1.5份
抗磨剂氧化铝n68.2份
消光剂pergopakm34.1份
防沉剂r-9721.5
溶剂32.0份
其中溶剂：
二甲苯15.0份
醋酸丁酯4.8份
重芳烃4.2份
甲基戊基酮8.0份
固化剂：
hi-10018.7份
sp103s12.5份
二甲苯18.6份
醋酸丁酯4.7份
稳定剂（ti吸水稳定剂）0.5份
实施例1-4聚脲改性高耐磨涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）主剂制备：
a、树脂制备：将聚脲树脂、丙烯酸树脂、附着力促进剂及配方中70%的溶剂加入反应釜内，拧紧釜盖，将冷凝器通入循环水，室温下搅拌20-30min，至树脂搅拌混合均匀备用。
b、研磨漆浆：加入制备好的树脂，分别加入消泡剂、润湿剂、颜料、防沉剂、填料用溶剂调整至要求的粘度，用砂磨机研磨2-4道，至细度20μm以下，检测固体份。备用。
c、制漆：按配方量分别加入漆浆（漆浆按固体份折算使用）、消泡剂、流平剂、紫外吸收剂、抗磨剂、消光剂高速搅拌用30-60min至固体份60±1%，粘度涂-4杯40-60s达到工艺要求指标（根据现场涂装设备工艺参数在一定幅度内可以进行调整）。
（2）固化剂制备：按配方将上述重量份数的hdi二异氰酸酯、ipdi异氟尔酮二异氰酸酯及稳定剂ti、溶剂混合搅拌均匀，按工艺要求调整粘度、固体份，过滤包装；
（3）车用复合底材高耐磨性涂料配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：15～100：55（按包装标识）的重量份数换算成体积比，采用双管路油漆配比机输漆系统，采用机器手进行涂装施工。
实施例5
实际使用：
将实施例2制备的分别包装的主剂与固化剂以100：30的重量份数换算成体积比，使用双管路油漆配比机输漆系统，采用机器手于流水线上涂装。皮卡厢斗经脱脂→水洗→烘干→自动喷涂→烘烤→风冷降温→检验。油漆膜厚在40-60μm之间，其结果漆膜外观平整光滑、附着力（划格法）mm0级；硬度：2h，耐磨性20mg；柔韧性：1mm；冲击：50cm；耐水性480h，漆膜不开裂、不脱落、划格2mm0级；耐油性（93#汽油）8h漆膜不起皱、不开裂、不脱落，划格2mm0级；耐湿热240h，漆膜完好，划格2mm0级；高低温试验：15个循环，漆膜完好，划格2mm0级；耐热老化，80℃/7d，漆膜失光率小于10%；耐盐雾性：2000h，漆膜不起泡、不脱落、漆膜完好，划格2mm0级；耐老化1600h,失光率小于15%，色差小于3，产品达到设计要求。
本发明制备的车用聚脲改性高耐磨涂料检测的各项指标如下：
1.主要技术参数
2.主要性能指标
3、本发明制备的车用聚脲改性高耐磨涂料具有如下优异特性：
3.1、采用聚脲改性的高耐磨涂料能延长复合材料的使用寿命。
3.2、通过对涂层的研究，解决了涂层在复合材料的附着力问题。
3.3、通过聚脲改性树脂与固化剂的配合，从树脂结构上提高了树脂耐磨、抗划伤性能，保护厢体的使用寿命。
3.4、采用特制抗磨剂，进一步提高了涂膜耐磨、抗划伤性能，保护厢体的使用寿命。
3.5、采用聚脲改性高耐磨涂料具有良好的快速固化能力，提高工作效率，节能降耗。
3.6、采用聚脲改性高耐磨涂料，其良好附着力使其具有免打磨功能，去掉人工打磨工序，改进了涂装工艺，改善工作环境，提高生产效率。
3.7、自动喷涂，免打磨，超薄涂层，底面合一，一道完成。皮卡货箱由原来人工喷涂改为自动喷涂。原聚脲涂料漆膜涂层2mm，改换新一代聚脲涂料其涂层降至50μm。降低了材料成本，提高了涂装效率，综合性能高于原漆性能。