专利名称：聚脲树脂组合物、其制备方法及其在汽车金属闪光漆中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚脲树脂组合物，具体地说，涉及一种在赋予闪光漆完美的流平-流挂性能的同时具有很好的铝粉定向功能的聚脲多氢键加成物。本发明还涉及该聚脲树脂组合物的制备方法及其在汽车金属闪光漆中的应用。
背景技术：
铝粉定向是汽车金属闪光漆研发中一个研究很多但并依然不成熟的领域，现在已知的可以帮助铝粉定向的添加剂包括聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、有机膨润土、乙烯-醋酸乙烯蜡、填料浆等。利用多异氰酸酯与胺的加成物中含有多重氢键，在低剪切力-高剪切力-低剪切力循环过程中氢键具有可逆能力的特点帮助铝粉定向，是一个前沿的研究领域。在欧美已有类似的产品出现，但多数混溶性不佳，在不同类型闪光漆中的应用受到很大限制；并且，欧美产品一般只注重对涂料流挂-流平性能的改进，含有的氢键数目不足，对铝粉的定向能力不够。迄今为止，本领域尚未开发出一种在赋予闪光漆完美的流平-流挂性能的同时具有很好的铝粉定向功能的聚脲多氢键加成物。因此，本领域迫切需要开发出一种在赋予闪光漆完美的流平-流挂性能的同时具有很好的铝粉定向功能的聚脲多氢键加成物。
发明内容
本发明提供了一种新颖的聚脲树脂组合物及其制备方法，从而解决了现有技术的问题。一方面，本发明提供了一种聚脲树脂组合物，它是在5-10重量份的非极性溶剂存在下，使2-5重量份的多异氰酸酯与5-10重量份的伯胺进行加成反应得到的，其中，该加成反应使用80-90重量份的丙烯酸树脂作为载体；其中，所述伯胺选自十二伯胺、十八伯胺、苯胺、对甲氧基苯胺、对甲氧基苄胺；所述丙烯酸树脂的配方选自下组35-45重量份的二甲苯、20-30重量份的甲基丙烯酸甲酯、20_30重量份的丙烯酸乙酯、5-15重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5重量份的丙烯酸和1-4重量份的过氧化二叔丁基；35-45重量份的三甲苯、25-30重量份的甲基丙烯酸甲酯、15-20重量份的丙烯酸丁酯、10-15重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5的丙烯酸和1-4重量份的过氧化二叔丁基；35-45重量份的甲苯、20-30重量份的甲基丙烯酸甲酯、20-30重量份的丙烯酸乙酯、10-15重量份的丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5重量份的丙烯酸和1-4重量份的偶氮二异丁腈； 以及
35-45重量份的二甲苯、10-15重量份的甲基丙烯酸甲酯、10_15重量份的苯乙烯、 20-30重量份的丙烯酸乙酯、10-15重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5重量份的丙烯酸和1-4重量份的过氧化二叔丁基。在一个优选的实施方式中，所述伯胺为对甲氧基苄胺。在另一个优选的实施方式中，所述丙烯酸树脂的配方为40重量份的二甲苯、 24. 6重量份的甲基丙烯酸甲酯、21. 9重量份的丙烯酸乙酯、10. 2重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 9重量份的丙烯酸和2. 4重量份的过氧化二叔丁基。在另一个优选的实施方式中，所述非极性溶剂为三甲苯。在另一个优选的实施方式中，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、1，6_ 二己基二异氰酸酯、4，4- 二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化4，4- 二苯基甲烷二异氰酸酯和3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯。在另一个优选的实施方式中，所述多异氰酸酯为1，6_ 二己基二异氰酸酯。在另一个优选的实施方式中，所述非极性溶剂的用量为6重量份，所述多异氰酸酯的用量为3. 65重量份，所述伯胺的用量为5. 35重量份，所述丙烯酸树脂的用量为85重量份。另一方面，本发明提供了一种制备聚脲树脂组合物的方法，该方法包括以下步骤1)将丙烯酸树脂冷却20-M小时，使其温度低于5°C ；2)将冷却的丙烯酸树脂加入装有非极性溶剂的、有冰水保护的反应釜中，以 400-500转/分钟的转速将其搅拌，同时加入伯胺，充分溶解；3)向其中快速加入多异氰酸酯，并将搅拌转速增加至1200-1500转/分钟，保持温度在10°c或更低，持续搅拌1-3小时；4)检测反应产物，固体含量为60士 1%、细度< IOym时判为合格，出料。在一个优选的实施方式中，在上述步骤1)中，将丙烯酸树脂冷却M小时。再一方面，本发明涉及上述聚脲树脂组合物在汽车金属闪光漆中的应用。
图1示出了根据现有技术的苄胺与多异氰酸酯反应所得的加成物的结晶体结构的电镜分析图。图2示出了根据本发明的对甲基苄胺与多异氰酸酯反应所得的加成物的结晶体结构的电镜分析图。图3示出了根据现有技术的市售的进口树脂产品的铝粉定向情况的电镜分析图。图4示出了根据现有本发明的树脂产品的铝粉定向情况的电镜分析图。
具体实施例方式本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，在多异氰酸酯与伯胺的加成反应中，选用特定的伯胺，并选用特定的丙烯酸树脂作为反应的载体，在特定的反应条件下可以制得在赋予闪光漆完美的流平-流挂性能的同时具有很好的铝粉定向功能的聚脲多氢键加成物。基于上述发现，本发明得以完成。
聚脲树脂组合物在本发明的第一方面，提供了一种聚脲树脂组合物，它是在非极性溶剂存在下，使多异氰酸酯与伯胺进行加成反应得到的，其中，该加成反应使用丙烯酸树脂作为载体。多异氰酸酯与伯胺的加成反应本发明的反应原理如下式所示
0CN-R-NC0+R’ NH2 — R’ NH-C0-NH-R-NH-C0-NHR’
从立体结构上看，多异氰酸酯与伯胺的加成反应产物具有如下的结构表征所述加成反应产物是对称的二脲，为一种白色螺旋状结晶体，故最终的树脂呈乳白色。加入到涂料中后产生氢键，形成疏松的三维网状结构，导致涂料粘度上升，在储存阶段，可以防止颜料的沉降、絮凝，增加储存稳定性。氢键结构是可逆的，在高剪切力(比如喷涂状态)下，网状结构破坏甚至完全消失，有利于涂料的雾化施工。喷涂完成后，氢键迅速恢复，从而具有防流挂和帮助铝粉定向的功能。丙烯酸树脂在本发明中，丙烯酸树脂为多异氰酸酯与伯胺反应的载体，故其必须满足以下三个基本条件⑴具有良好的相容性，以保证配漆后颜色的稳定性以及储存的稳定性；⑵ 具有合适的玻璃化温度，以配合铝粉的定向，在本发明中，树脂的合适的玻璃化温度范围为 (但不限于)0-50°C ;(3)具有羟值，但羟基必须具有低反应活性，在常温下很少或不与NCO 基团发生副反应。较佳地，本发明的特制丙烯酸树脂的配方如下
二甲苯40.00 ]重量份甲基丙烯酸甲酯24.60 1I量份丙烯酸乙酯21.90 1重量份甲基丙烯酸羟丙酯10.20 1墜量份丙烯酸0.90 重量份过氧化二叔丁基2.40 重量份树脂固体份60%;粘度X-Z;羟基含量1.:三甲苯40.00重量份甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸羟丙酯丙烯酸
过氧化二叔丁基固含量60%;酸值
甲苯
甲基丙烯酸甲酯丙烯酸乙酯丙烯酸羟丙酯丙烯酸
偶氮二异丁腈固含量60%;酸值
二甲苯
甲基丙烯酸甲酯苯乙烯丙烯酸乙酯甲基丙烯酸羟丙酯丙烯酸
过氧化二叔丁基固含量60%;酸值
28.60重量份 17.90重量份 10.20重量份 0.90重量份 2.40重量份
7.01；或者
40.00重量份 24.60重量份 21.90重量份 10.20重量份 0.90重量份 2.40重量份
7.01；或者
40.00重量份 12.30重量份 12.30重量份 21.90重量份 10.20重量份 0.90重量份 2.40重量份
7.01。碰虽然在理论上，所有的伯胺都可以使用，这些伯胺包括脂肪族伯胺、苯胺、苄胺、 对甲氧基苯胺、对甲氧基苄胺等，但是从反应活性、毒性、所需的反应条件等各方面考虑，本发明中最适合的伯胺是芳香胺，优选对甲氧基苄胺。与常规使用的苯胺、苄胺等相比，对甲氧基苄胺在常温下挥发性低，毒性小，与多异氰酸酯反应过程温和，容易控制，反应程度高。 通过电镜分析苄胺与对甲基苄胺分别与同种多异氰酸酯反应所得的加成产物的结晶体结构表征见图1-2。多异氰酸酯在本发明中，可用的多异氰酸酯包括，但不限于甲苯二异氰酸酯(TDI)、1，6- 二己基二异氰酸酯(HDI)、4，4_二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化4，4_二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)等。
通常，市售的TDI为2，4- 二异氰酸甲苯酯与2，6_ 二异氰酸甲苯酯的混合物，常温
下为无色或微黄液体，结构式如下所示
权利要求
1.一种聚脲树脂组合物，它是在5-10重量份的非极性溶剂存在下，使2-5重量份的多异氰酸酯与5-10重量份的伯胺进行加成反应得到的，其中，该加成反应使用80-90重量份的丙烯酸树脂作为载体；其中，所述伯胺选自十二伯胺、十八伯胺、苯胺、对甲氧基苯胺、对甲氧基苄胺；所述丙烯酸树脂的配方选自下组35-45重量份的二甲苯、20-30重量份的甲基丙烯酸甲酯、20-30重量份的丙烯酸乙酯、 5-15重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5重量份的丙烯酸和1-4重量份的过氧化二叔丁基；35-45重量份的三甲苯、25-30重量份的甲基丙烯酸甲酯、15-20重量份的丙烯酸丁酯、 10-15重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5的丙烯酸和1-4重量份的过氧化二叔丁基；35-45重量份的甲苯、20-30重量份的甲基丙烯酸甲酯、20-30重量份的丙烯酸乙酯、 10-15重量份的丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5重量份的丙烯酸和1-4重量份的偶氮二异丁腈；以及35-45重量份的二甲苯、10-15重量份的甲基丙烯酸甲酯、10-15重量份的苯乙烯、 20-30重量份的丙烯酸乙酯、10-15重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 5-1. 5重量份的丙烯酸和1-4重量份的过氧化二叔丁基。
2.如权利要求1所述的聚脲树脂组合物，其特征在于，所述伯胺为对甲氧基苄胺。
3.如权利要求1所述的聚脲树脂组合物，其特征在于，所述丙烯酸树脂的配方为40重量份的二甲苯、24. 6重量份的甲基丙烯酸甲酯、21. 9重量份的丙烯酸乙酯、10. 2重量份的甲基丙烯酸羟丙酯、0. 9重量份的丙烯酸和2. 4重量份的过氧化二叔丁基。
4.如权利要求1所述的聚脲树脂组合物，其特征在于，所述非极性溶剂为三甲苯。
5.如权利要求1所述的聚脲树脂组合物，其特征在于，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、1，6- 二己基二异氰酸酯、4，4- 二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化4，4- 二苯基甲烷二异氰酸酯和3-异氰酸酯基亚甲基_3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯。
6.如权利要求5所述的聚脲树脂组合物，其特征在于，所述多异氰酸酯为1，6_二己基二异氰酸酯。
7.如权利要求1-6中任一项所述的聚脲树脂组合物，其特征在于，所述非极性溶剂的用量为6重量份，所述多异氰酸酯的用量为3. 65重量份，所述伯胺的用量为5. 35重量份， 所述丙烯酸树脂的用量为85重量份。
8.一种制备聚脲树脂组合物的方法，该方法包括以下步骤1)将丙烯酸树脂冷却20-M小时，使其温度低于5°C；2)将冷却的丙烯酸树脂加入装有非极性溶剂的、有冰水保护的反应釜中，以400-500 转/分钟的转速将其搅拌，同时加入伯胺，充分溶解；3)向其中快速加入多异氰酸酯，并将搅拌转速增加至1200-1500转/分钟，保持温度在 10°C或更低，持续搅拌1-3小时；4)检测反应产物，固体含量为60士1%、细度< 10 μ m时判为合格，出料。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在上述步骤1)中，将丙烯酸树脂冷却M小时。
10.权利要求1-7中任一项所述的聚脲树脂组合物在汽车金属闪光漆中的应用。
全文摘要
本发明涉及聚脲树脂组合物、其制备方法及其在汽车金属闪光漆中的应用，提供了一种聚脲树脂组合物，它是在5-10重量份的非极性溶剂存在下，使2-5重量份的多异氰酸酯与5-10重量份的伯胺进行加成反应得到的，其中，该加成反应使用80-90重量份的丙烯酸树脂作为载体。
文档编号C09D133/12GK102558827SQ20111044185
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者太成日, 张增飞, 曹辉, 李霞, 王志平, 王玉省, 王祚成, 许卉芝, 郑冰, 陈小千 申请人:上海金力泰化工股份有限公司