修复机动车涂层内缺陷的方法
【专利说明】修复机动车涂层内缺陷的方法 发明领域
[0001] 本发明涉及修复机动车涂层内缺陷的方法。更特别地，本发明涉及修复颜色鲜明 的复合涂层内缺陷的方法。
[0002] 发明背景
[0003] 商业的机动车涂层，也就是说用于机动车和卡车（机动车辆）的涂层典型地是包 括不透明的颜料着色的底涂层的所谓颜色鲜明的复合涂层，所述不透明的颜料着色的底涂 层被施加到或者已固化的电沉积底漆层上或者在电沉积底漆层上事先已经施加的已固化 的底漆面层上。称为清漆的透明涂层然后被施加到底涂层上。这一复合涂层具有突出的光 泽和图像清晰度，也就是说以尖锐、清楚的方式反射图像的能力。
[0004] 由于各种原因，在机动车辆离开工厂之前，复合涂层可具有需要修补的缺陷。典型 地，在机动车辆离开组装线之后不久在组装线上进行修复。
[0005] 在机动车组装中所使用的大多数底涂层含有氨基塑料固化剂，且由水性涂料组合 物沉积。这些底涂层典型地用于修复涂层。从受损区域中除去缺陷，施加底涂层，并借助湿 碰湿工艺，将含聚合物多元醇，例如（甲基）丙烯酸类多元醇，和多异氰酸酯固化剂的2K清 漆施加到未固化的底涂层上，和在约140°C下固化该复合涂层。典型地在修复涂层中使用 2K清漆，即使它们在上漆工艺中没有用作最初的清漆。这是因为它们容易施加，快速固化并 在受损区域内提供突出的性能。尽管2K清漆组合物可在低至60°C的温度下固化，但使用较 高温度，因为在底涂层内的氨基塑料固化剂在远低于140°C下没有很好地固化。
[0006] 对于在修复涂布工艺中使用的底涂层来说，期望具有水性且在低至60°C的温度下 很好地固化的涂料组合物，使得可湿碰湿地施加2K清漆到底涂层上，并在低至60°C的温度 下固化该复合涂层。
[0007] 发明概述
[0008] 本发明在修复底涂层组合物中使用酮基酰肼化学。因此，在脱水反应期间，酮基 (也称为醛基）官能度和酰肼官能度在环境温度下是共-反应的，从而导致完全固化，当在 低至60°C的温度下加热时。
[0009] 因此，本发明提供修复在含赋予颜色的底涂层和透明面漆的多层涂层内缺陷的方 法，所述方法包括：
[0010] (a)修复缺陷，和
[0011] (b)施加底涂层组合物到修复过的区域上，形成底涂层，其中通过沉积含多酰肼的 可固化水性组合物形成底涂层，所述可固化水性组合物包含：
[0012] ⑴含水的连续相，和
[0013] (ii)含下述物质的分散相：
[0014] (A)由烯属不饱和单体化合物的混合物的聚合所制备的聚合物颗粒，该混合物包 括烯属不饱和单体，该烯属不饱和单体包含：
[0015] (1) 一种或多种多-烯属不饱和单体和
[0016] (2) -种或多种含酮基或醛基的烯属不饱和单体，和
[0017] (c)施加透明清漆组合物到底涂层上，形成面漆层，和
[0018] (d)在60-100°C的温度下同时固化底涂层和面漆层。
[0019] 详细说明
[0020] 工厂-施加的颜色鲜明的复合涂层的修复典型地"联线（online)"或者在机动 车辆离开组装线后不久进行。当检查上过漆的机动车辆发现油漆缺陷时，修复工艺立即开 始。典型地采用有机溶剂，例如醇或丙酮清洁缺陷区域，和缺陷区域从周围上过漆的区域中 屏蔽。用金刚砂布或细砂纸进行轻度打磨以除去缺陷，并再次用溶剂清洁打磨过的区域。然 后将水性底涂层组合物施加到修复过的区域上，假设在环境温度下闪干，然后在50-90°C下 闪干，以使底涂层脱水，接着湿碰湿施加清漆，并典型地在60-KKTC，例如70-90°C下固化。 所有这些发生在机动车辆离开工厂之前。
[0021] 在本发明的方法中有用的可固化的水性组合物包括聚合物颗粒在连续水相内的 含多酰肼的的分散体。该聚合物颗粒由烯属不饱和化合物的混合物的聚合所制备，该混 合物包括烯属不饱和单体，该烯属不饱和单体包含至少一种多烯属不饱和单体以及至少 一种含酮基或醛基的烯属不饱和单体。可通过在常规的水包油乳液聚合技术典型地到 20-50wt%的含固量，从而制造聚合物颗粒的分散体。可使用常规添加剂，例如乳化剂，保护 胶体，自由基引发剂和链转移剂进行聚合。一般地，在聚合之后添加多酰肼。聚合物颗粒的 平均粒度（直径）为40-250纳米。
[0022] 多-烯属不饱和单体典型地为二烯属或三烯属不饱和单体。合适的单体包括二乙 烯基芳族物质，例如二乙烯基苯，C2 24二醇，例如丁二醇和己二醇的二丙烯酸酯和二甲基丙 烯酸酯，二乙烯基亚乙基脲和其他二乙烯基脲，以及二烯丙基和三丙烯基化合物，例如邻苯 二甲酸二烯丙酯和异氰脲酸三烯丙酯。多烯属不饱和单体的用量为2_30wt%，基于烯属不 饱和单体的总重量。包括这种单体会引起聚合物主链之间的交联，这是重要的，因为这种交 联允许底涂层支撑（holdout)随后施加的清漆避免拉伸到底涂层内，从而负面影响外观和 物理性能。小于2wt%的用量提供不足的交联，而大于30%的用量是非所需的，因为该组合 物变得非常粘稠且难以加工。
[0023] 含醛基或酮基的烯属不饱和单体对多酰肼具有反应性，当底涂层脱水时，从而导 致固化或交联的涂层。这种单体的实例包括（甲基）丙烯醛，双丙酮（甲基）丙烯酰胺， 乙酰基乙酰氧基乙基（甲基）丙烯酸酯和乙酰基乙酸乙烯酯。含醛基或酮基的烯属不饱和 单体的存在量典型地为至少30wt%，基于烯属不饱和单体的总重量。小于30%的用量是非 所需的，因为物理性能，例如耐溶剂性和耐湿性差。典型地，不使用大于60wt%的用量，因为 需要掺入如下所述的其他烯属不饱和单体以获得机动车品质涂层所要求的物理和化学性 能。
[0024] 除了以上提及的烯属不饱和单体以外，通常在制备聚合物颗粒中使用（甲基）丙 烯酸的烷基酯。典型地，这些单体在烷基内含有至少4,例如4-10个碳原子，和至少6,例 如6-10个碳原子。这些单体的存在量典型地为4-40wt%，基于烯属不饱和单体的总重量。 这些单体在固化的底涂层内提供低的玻璃化转变温度（Tg)，因为铺路石料和抗剥落（chip resistance)性导致这是所需的。期望小于25°C的Tg。
[0025] 可在聚合物颗粒的已固化薄膜上，通过差示扫描量热法（10°C/min的加热速率， 且在第一拐点获得Tg)测量Tg。合适的单体的实例包括丙烯酸异辛酯，丙烯酸4-甲基-2-戊 酯，丙烯酸2-甲基丁酯，丙烯酸异戊酯，丙烯酸仲丁酯，丙烯酸正丁酯，丙烯酸2-乙基己酯， 甲基丙烯酸异癸酯，丙烯酸异壬酯，丙烯酸异癸酯和类似物，其中包括其混合物。
[0026] 也可使用其他烯属不饱和单体，例如（甲基）丙烯酸的羟烷基酯，例如（甲基）丙 烯酸羟乙酯和（甲基）丙烯酸羟丙酯，在烷基中具有1-2个碳原子的（甲基）丙烯酸的烷 基酯，例如（甲基）丙烯酸甲酯；含有酸基的单体，例如（甲基）丙烯酸；和乙烯基芳族单 体，例如苯乙烯和乙烯基甲苯。0-60%的用量是典型的。
[0027] 除了烯属不饱和单体以外，还可使用其他烯属不饱和化合物。这一化合物的实例 是烯属不饱和聚氨酯。可通过使多异氰酸酯，通常二异氰酸酯与多元醇，其中一种多元醇是 例如含羧酸基的二醇，另一种典型地为数均分子量为60-10, 000的多元醇，和含羟基的烯 属不饱和单体反应来制备这些材料。
[0028] 可使用的多异氰酸酯是脂族多异氰酸酯，其中包括环脂族二异氰酸酯，例如四亚 甲基二异氰酸酯，2, 2, 4-三甲基己二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，赖氨酸二异氰酸酯， 以及脂环族二异氰酸酯，例如1，4-环亚己基二异氰酸酯，4, 4' -二环己基甲烷二异氰酸酯， 异佛尔酮二异氰酸酯和类似物。
[0029] 作为多元醇，可独立地使用低分子量二元醇，高分子量二元醇，例如聚醚多元醇， 和类似物，或者使用高分子量二元醇和低分子量二元醇的混合物。
[0030] 低分子量二元醇的实例是乙二醇，二甘醇，三甘醇，1，2-丙二醇，1，3- 丁二醇，四 亚甲基二醇，六亚甲基二醇，和类似物，它们可单独或者混合使用。
[0031] 高分子量聚二元醇的实例是聚醚二元醇，例如聚乙二醇，聚丙二醇，聚四亚甲基二 醇，和类似物，以及聚酯二元醇。
[0032] 含有羧酸基的多元醇的实例是2, 2-二羟甲基丙酸，2, 2-羟甲基丁酸，2, 2-二羟甲 基戊酸和类似物。典型地，含羧酸基的多元醇的存在量为5_30wt%，基于烯属不饱和聚氨酯 中树脂固体的重量。烯属不饱和聚氨酯的酸值典型地为约20-60,基于烯属不饱和聚氨酯的 树脂固体。
[0033] 含羟基的烯属不饱和单体的实例是（甲基）丙烯酸酯，例如（甲基）丙烯酸2-羟 乙酯，（甲基）丙烯酸羟丙酯，（甲基）丙烯酸羟丁酯和类似物。
[0034] 此外，可使用烯丙基化合物，例如烯丙基醇。
[0035] 可采用一种或多种丙烯酸类单体，例如（甲基）丙烯酸2-乙基己酯充当反应性溶 剂，进行烯属不饱和聚氨酯树脂的合成反应。此外，可使用对异氰酸酯基不具有活性且与水 具有高的相容性的无反应性有机溶剂，例如二噁烷，丙酮，甲乙酮，甲基异丁基酮，N-甲基吡 咯烷酮，四氢呋喃和类似物。
[0036] 可不同地改变含羟基的反应物的比例，但在所有组分中，异氰酸酯基和羟基之间 的当量比为1:1-1:1. 5,例如1:1-1:1. 3。含羟基的烯属不饱和单体的用量可以是0. 01-1， 通常0. 02-0. 8当量到1当量异氰酸酯基。
[0037] 烯属不饱和聚氨酯树脂的制备并不限于任何一种方法，和可使二异氰酸酯，多元 醇，含羧基的二醇和含羟基的烯属不饱和单体同时反应，或者可通过多步反应方法来制备 树脂。在后一情况下，二异氰酸酯与一部分多元醇和含羧基的二元醇反应，合成具有异氰酸 酯端基的预聚物，和之后剩余的多元醇和含羟基的烯属不饱和单体与该预聚物反应。一般 地，可在40-180°C，通常60-130°C的温度下进行该反应。
[0038] 为了加速该反应，可使用在常规的聚氨酯工艺中通常使用的催化剂，例如三乙胺，