基于水性丙烯酸树脂的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆及其应用的制作方法

本发明涉及涂料领域。更具体地，涉及一种基于水性丙烯酸树脂的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆及其应用。

背景技术：

1、水性汽车涂料是一类以水乳化性、水分散性和水溶性聚合物作为成膜物质，水作为主体分散介质，有机溶剂作为助溶剂的多组分材料。水性汽车涂料作为符合政府推进的涂料低挥发性有机化合物(低voc)法律法规，同时紧跟社会大众青睐的绿色环保趋势的产品体系，自2009年开始在中国范围内得到各大汽车主机厂商的积极使用和大力推广。

2、传统的水性三涂两烘汽车涂料体系中，中涂涂层膜厚在30～40微米范围内，而且需要高温140℃的烘烤过程实现中涂涂层的固化交联，这就存在大量的物料和能源消耗。水性三涂一烘涂料体系可以大幅度的降低中涂涂层的膜厚，其中涂涂层膜厚在12～18微米范围内，而且不需要高温烘烤，只需要在室温条件下闪干4～8分钟，即可进行下一步面漆的涂装施工。

3、目前行业中常规的水性三涂一烘涂层体系中涂漆的局限性主要表现在以下几点：一是常规中涂漆的固体分比较低，因此单车消耗涂料量较高；二是常规中涂漆的有机化合物含量voc偏高，多数无法达到国家最新的voc低标标准；三是，目前有少数可以达到固体分较高的中涂漆，但是其外观表现，即整体涂层的平整程度、目视丰满程度、外观数据指标(长波、短波、鲜映性doi等)无法达到令人满意的水平；四是，目前常规的三涂一烘产品，由于中涂膜厚较低，无法达到较好的抗石击性能表现，普遍出现石击测试中大量掉漆的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于水性丙烯酸的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆及其应用，以至少解决现有中涂漆中存在的难以兼顾在较低膜厚且高固体分的条件下，依然同时具有低的voc排放量、优异的外观和良好的施工应用性(抗流挂性、抗针孔性)和优良的力学性能(尤其是抗石击性能)等问题。

2、为达到上述第一个目的：

3、一方面，本发明提供一种基于水性丙烯酸树脂的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，所述中涂漆为单组分漆，按重量份计，所述中涂漆包括如下组分：

4、10-25份水性丙烯酸乳液、5-15份水性聚氨酯分散体b、5-15份水性聚氨酯分散体c和30.1-70.4份助剂；

5、其中：

6、所述助剂中包含0.1-0.4份无机类流变助剂；

7、所述水性聚氨酯分散体b的固含量为32％～42％，羟值<5mgkoh/g，酸值为20～35mgkoh/g，数均分子量>10000，树脂粒径为30～100nm，分散体ph为7.0～8.5；

8、所述水性聚氨酯分散体c的固含量为34％～44％，羟值为110～160mgkoh/g，分散体ph为7.0～8.8。

9、进一步地，所述水性丙烯酸乳液的固含量为45％～55％，羟值为5～20mgkoh/g，酸值为10～25mgkoh/g，树脂粒径为110～160nm，乳液ph为7.5～9.0。

10、进一步地，所述水性丙烯酸乳液由丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体和乙烯基单体通过自由基乳液聚合制备得到。

11、进一步地，所述水性丙烯酸乳液的制备具体包括如下步骤：

12、将丙烯酸类单体、部分丙烯酸酯类单体、部分甲基丙烯酸酯类单体、部分乙烯基单体在水和乳化剂存在的条件下进行预混，得单体预混液i；

13、将剩余丙烯酸酯类单体、剩余甲基丙烯酸酯类单体、剩余乙烯基单体在水和乳化剂存在的条件下进行预混，得单体预混液ii；

14、在氮气保护条件下，将单体预混液i进行预聚反应，调节ph至7.5～9.0；

15、向所得物中继续加入单体预混液ii进行聚合反应，调节ph至7.5～9.0，得所述水性丙烯酸乳液。

16、进一步地，所述水性聚氨酯分散体b由包含聚酯多元醇、非芳香族二异氰酸酯、含有羧基官能团的三元醇的物质通过反应制备得到。

17、进一步地，所述水性聚氨酯分散体b的制备具体包括如下步骤：

18、合成羟值为25～75mgkoh/g，酸值<1mgkoh/g，数均分子量为1500～4000的聚酯多元醇；

19、在氮气保护的条件下，将所述聚酯多元醇、含有羧基官能团的三元醇混匀后，与非芳香族二异氰酸酯进行反应，反应至nco当量到800～1100；中和后，得聚氨酯预聚体分散液；

20、在氮气保护的条件下，将所述聚氨酯预聚体分散液进行扩链反应，得所述水性聚氨酯分散体b。

21、进一步地，所述无机类流变助剂为无机片状硅酸盐。

22、进一步地，所述助剂中还包含5～10份成膜溶剂。

23、进一步地，所述助剂中还包含0.5～2份有机类流变助剂、2～4份消泡剂和1～3份分散剂。

24、进一步地，所述中涂漆中，还包含5～15份氨基树脂。

25、进一步地，所述中涂漆中，还包含15～25份颜填料。

26、进一步地，所述中涂漆中，还包含5～20份水。

27、进一步地，所述无机片状硅酸盐的晶体结构为三八面体型，基本的结构单元形态为正面直径为20～40nm、带有负电荷，侧面厚度为0.5～2.5nm、带有正电荷的扁圆柱体型薄片结晶体。

28、又一方面，本发明提供如上所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆在形成汽车用涂层中的应用。

29、进一步地，所述应用包括如下步骤：

30、在电泳底漆涂层上施涂所述中涂漆；

31、闪干，形成中涂涂层。

32、本发明的有益效果如下：

33、本发明中提供的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆中的丙烯酸树脂、两种特定不同的水性聚氨酯分散体的选择结合选定的无机类流变助剂，使得该中涂漆具有独特的流变特性，进而使得中涂漆涂料体系表现出更优的雾化效果、流平效果和防流挂效果，具有更优的外观，以及高于常规三涂一烘体系的固体分含量，表现出较低的可挥发性有机溶剂voc含量。同时，在固体分较高的情况下，本发明可以达到和常规低固体分体系同样甚至更优异的外观表现和施工应用性能表现。

技术特征：

1.一种基于水性丙烯酸树脂的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述中涂漆为单组分漆，按重量份计，所述中涂漆包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液的固含量为45％～55％，羟值为5～20mgkoh/g，酸值为10～25mgkoh/g，树脂粒径为110～160nm，乳液ph为7.5～9.0。

3.根据权利要求1所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液由丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体和乙烯基单体通过自由基乳液聚合制备得到；

4.根据权利要求1所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述水性聚氨酯分散体b由包含聚酯多元醇、非芳香族二异氰酸酯、含有羧基官能团的三元醇的物质通过反应制备得到；

5.根据权利要求1所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述无机类流变助剂为无机片状硅酸盐。

6.根据权利要求5所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述无机片状硅酸盐的晶体结构为三八面体型，基本的结构单元形态为正面直径为20～40nm、带有负电荷，侧面厚度为0.5～2.5nm、带有正电荷的扁圆柱体型薄片结晶体。

7.根据权利要求1所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述助剂中还包含：5～10份成膜溶剂、0.5～2份有机类流变助剂、2～4份消泡剂和1～3份分散剂。

8.根据权利要求1所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述中涂漆中，还包含5～15份氨基树脂、15～25份颜填料和5～20份水。

9.如权利要求1～8所述的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆在形成汽车用涂层中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于水性丙烯酸树脂的汽车用高固体分三涂一烘中涂漆，其特征在于，所述中涂漆为单组分漆，按重量份计，所述中涂漆包括如下组分：10～25份水性丙烯酸乳液、5～15份水性聚氨酯分散体B、5～15份水性聚氨酯分散体C和30.1～70.4份助剂；其中：所述助剂中包含0.1～0.4份无机类流变助剂；所述水性聚氨酯分散体B羟值<5mgKOH/g，酸值为20～35mgKOH/g；所述水性聚氨酯分散体C羟值为110～160mgKOH/g。该中涂漆具有高的原漆固体分，涂装耗量低、低VOC排放量等特点，同时还能保持优异的涂层外观、优良的力学性能和施工应用性等。本发明还公开了该中涂漆的应用。

技术研发人员：周常明,高欣,周峰,黄志新,田项宇
受保护的技术使用者：立邦涂料（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15