一种高光速干型水性汽车涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于汽车涂料技术领域，具体为一种高光速干型水性汽车涂料及其制备方法。


背景技术：

2.近几年来全人类最关注的话题之一就是环境保护问题，随着汽车工业的高速发展，汽车涂料的用量也在不断增长，目前国内汽车涂料以溶剂体系为主，其中大量的voc(挥发性有机物)对环境造成的污染日趋严重，世界各国相继制订了相关法规以限制涂料voc的使用量。例如德国在1995年生效的清洁空气法规中要求，喷涂施工时，有机挥发物排放量不大于35g/3，而传统的溶剂型涂料voc排放量约125g/m3。为了达到环保要求，汽车涂料正在向水性化、高固体分及粉末涂料方向发展，其中水性化技术是最有效的途经之一，尤其是目前最流行的金属闪光涂层，其voc排放量占总量的66％，该层涂料水性化后，整车voc排放量可减少一半以上。如果车身涂装全部采用水性涂料，则voc排放量可降低至27g/m3，完全达到最严格的环保要求。由于水的表面张力大，蒸发速度慢，使得水性涂料在涂装过程中对环境温湿度变化比较敏感，而且光泽比油性产品偏低，还容易产生漆膜缺陷如气泡、缩边、流挂等问题，所以水性汽车涂料的应用总是滞后于溶剂型涂料。


技术实现要素：

3.针对以上存在的问题，本发明提出了一种高光速干型水性汽车涂料及其制备方法，本发明的主要特点是通过以改性水性高光羟基聚氨酯树脂为主体树脂，搭配快干型固化剂，再辅以不同的助剂，制成了一种高光速干型水性汽车涂料，其具有高光泽、快干性、耐候性好、低voc、流平效果好等特点。
4.为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：一种高光速干型水性汽车涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组成为：30～60份水性改性高光羟基聚氨酯树脂、异氰酸酯固化剂2～10份、氮丙啶2～6份、5～20份颜料、2～10份成膜助剂、0.2～2份催干剂、2～8份聚四氟乙烯蜡、2～6份分散剂、0.5～1.5份硅烷偶联剂、0.3～1份流平剂、0.3～0.8份消泡剂、0.2～1.5份增稠助剂、0.1～0.5份杀菌剂、10～30份去离子水、1～6份ph调节剂。
5.对于本发明提出的一种高光速干型水性汽车涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
6.(1)按重量份依次称取水性改性聚氨酯树脂25～40份、分散剂2～10份、水10～35份、消泡剂0.2～0.6份、ph调节剂1～4份到分散缸里面，在1000r/min的条件下将以上物料分散直到将其分散均匀，之后缓慢加入颜料8～20份直到分散均匀，将以上物料用砂磨机研磨到细度≤5μm做成色浆；
7.(2)按重量份依次称取30～50份水性改性高光羟基聚氨酯树脂、2～10份成膜助剂、0.2～2份催干剂、2～8份聚四氟乙烯蜡、0.5～1.5份硅烷偶联剂、0.3～1份流平剂、0.3～0.8份消泡剂、0.1～0.5份杀菌剂、10～30份去离子水、1～6份ph调节剂。将以上物料依次
加入到分散缸里面，在1200r/min的条件下将以上物料分散40min左右直到分散均匀，将此做成中间体备用；
8.(3)将步骤1和步骤2所得的物料按照一定的比例进行混合，并加入增稠助剂0.2～1.5份，再用水调整到一定粘度，制成涂料的甲组分。按照配方用量称取一定量的异氰酸酯固化剂作为乙组分，称取一定量的氮丙啶作为丙组分，其中，甲组分中水性树脂所含的-oh与乙组分中所含的-nco的摩尔比为1：1.2～1.6，甲组分与丙组分重量百分比为100:2～5，在搅拌状态下将乙及丙组分缓慢加入甲组分中，继续分散10分钟左右直到分散均匀，就得到了一种高光速干型水性汽车涂料。
9.一种高光速干型水性汽车涂料，其施工工艺在于，以喷涂的方式涂布于汽车表面。
10.本发明一种高光速干型水性汽车涂料的巧妙构思如下：首先，本发明采用本司自研的改性高光泽的水性聚氨酯树脂为主体树脂，其具有较高的羟值及固含，其中羟值为60-200mgkoh/g，高羟值改性水性聚氨酯可提高涂层硬度、光泽度和交联速度；其次，本发明采用高-nco含量的异氰酸酯固化剂为交联剂，可以提高与主体的水性聚氨酯树脂进行交联反应速度，并提高其交联密度。再次，在配方里面适当引入氮丙啶，进一步加速了反应速度，提高了涂层的光泽及耐性。
11.因此，与现有的相关技术相比，本发明具有以下优势：
12.(1)本发明一种高光速干型水性汽车涂料，具有良好的快干性能，进一步节约了烘烤的时间，降低了烘烤的温度而进一步节省了成本。
13.(2)本发明一种高光速干型水性汽车涂料的voc小于30g/m3，更加绿色环保，且施工固含量高，粘度适中，可以喷涂进行一次性厚涂，湿膜厚度70μm以上而不流挂且无痱子和暗泡，解决了水性涂料因施工固含低而导致丰满度和外观差等的技术难题。
14.(3)本发明一种高光速干型水性汽车涂料，通过对树脂的改性，进一步提高了漆层的光泽。
15.(4)本发明一种高光速干型水性汽车涂料与中涂、底漆具有良好的润湿、流平和层间附着，漆膜的耐冲击性、耐候性和耐水性优异，能满足在汽车上的良好应用。
16.(5)本发明一种高光速干型水性汽车涂料制备方法简单，工艺稳定，条件可控，非常适合进一步推广应用。
具体实施方式
17.为了更好的解释本发明，下面将结合本发明实施例中的例子，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方法，都属于本发明保护的范围。
18.实施例一：
19.(1)按重量份依次称取25份水性改性聚氨酯树脂srpu-201、分散剂4份、水20份、消泡剂0.2份、ph调节剂2份到分散缸里面，在1000r/min的条件下将以上物料分散直到将其分散均匀，之后缓慢加入钛白粉50份直到分散均匀，将以上物料用砂磨机研磨到细度≤5μm做成色浆；
20.(2)按重量份依次称取40份水性改性高光羟基聚氨酯树脂srpu-201、7份成膜助剂
丙二醇甲醚、2份催干剂、8份聚四氟乙烯蜡996、1.5份硅烷偶联剂a-189、0.5份流平剂、0.3份消泡剂、0.3份杀菌剂、30份去离子水、3份ph调节剂amp95。将以上物料依次加入到分散缸里面，在1200r/min的条件下将以上物料分散40min左右直到分散均匀，将此做成中间体备用；
21.(3)将步骤1和步骤2所得的物料按照一定的比例进行混合，并加入pur 62增稠助剂0.5份，再用水调整到一定粘度，制成涂料的甲组分。按照配方用量称取一定量的异氰酸酯固化剂srg-1作为乙组分，称取一定量的氮丙啶作为丙组分，其中，甲组分中水性树脂所含的-oh与乙组分中所含的-nco的摩尔比为1：1.3，甲组分与丙组分重量百分比为100:2，在搅拌状态下将乙及丙组分缓慢加入甲组分中，继续分散10分钟左右直到分散均匀，就得到了一种高光速干型水性汽车涂料。
22.实施例二：
23.(1)按重量份依次称取40份水性改性聚氨酯树脂srpu-202、分散剂3.5份、水20份、消泡剂0.3份、ph调节剂3份到分散缸里面，在1000r/min的条件下将以上物料分散直到将其分散均匀，之后缓慢加入p.r170红色颜料20份直到分散均匀，将以上物料用砂磨机研磨到细度≤5μm做成色浆；
24.(2)按重量份依次称取35份水性改性高光羟基聚氨酯树脂srpu-202、6份成膜助剂二丙二醇甲醚、3份催干剂、7份聚四氟乙烯蜡xh-9060、1.5份硅烷偶联剂a-187、0.5份流平剂、0.3份消泡剂、0.3份杀菌剂、30份去离子水、2份ph调节剂一乙醇胺。将以上物料依次加入到分散缸里面，在1200r/min的条件下将以上物料分散40min左右直到分散均匀，将此做成中间体备用；
25.(3)将步骤1和步骤2所得的物料按照一定的比例进行混合，并加入pur 42增稠助剂0.6份，再用水调整到一定粘度，制成涂料的甲组分。按照配方用量称取一定量的异氰酸酯固化剂srg-2作为乙组分，称取一定量的氮丙啶作为丙组分，其中，甲组分中水性树脂所含的-oh与乙组分中所含的-nco的摩尔比为1：1.2，甲组分与丙组分重量百分比为100:3，在搅拌状态下将乙及丙组分缓慢加入甲组分中，继续分散10分钟左右直到分散均匀，就得到了一种高光速干型水性汽车涂料。
26.实施例三：
27.(1)按重量份依次称取42份水性改性聚氨酯树脂srpu-203、分散剂3份、水25份、消泡剂0.3份、ph调节剂3份到分散缸里面，在1000r/min的条件下将以上物料分散直到将其分散均匀，之后缓慢加入蓝色颜料20份直到分散均匀，将以上物料用砂磨机研磨到细度≤5μm做成色浆；
28.(2)按重量份依次称取38份水性改性高光羟基聚氨酯树脂srpu-203、6份成膜助剂乙二醇丁醚、3份催干剂、7份聚四氟乙烯蜡ptfe-0141x、1.5份硅烷偶联剂a-171、0.5份流平剂、0.3份消泡剂、0.3份杀菌剂、30份去离子水、4份ph调节剂氨水。将以上物料依次加入到分散缸里面，在1200r/min的条件下将以上物料分散40min左右直到分散均匀，将此做成中间体备用；
29.(3)将步骤1和步骤2所得的物料按照一定的比例进行混合，并加入wt-105a增稠助剂0.5份，再用水调整到一定粘度，制成涂料的甲组分。按照配方用量称取一定量的异氰酸酯固化剂bayhydurxp2655作为乙组分，称取一定量的氮丙啶作为丙组分，其中，甲组分中水
性树脂所含的-oh与乙组分中所含的-nco的摩尔比为1：1.2，甲组分与丙组分重量百分比为100:3，在搅拌状态下将乙及丙组分缓慢加入甲组分中，继续分散10分钟左右直到分散均匀，就得到了一种高光速干型水性汽车涂料。
30.实施例四：
31.(1)按重量份依次称取45份水性改性聚氨酯树脂srpu-204、分散剂3份、水23份、消泡剂0.3份、ph调节剂3份到分散缸里面，在1000r/min的条件下将以上物料分散直到将其分散均匀，之后缓慢加入黑色颜料18份直到分散均匀，将以上物料用砂磨机研磨到细度≤5μm做成色浆；
32.(2)按重量份依次称取43份水性改性高光羟基聚氨酯树脂srpu-204、6份成膜助剂乙二醇丁醚、3份催干剂、7份聚四氟乙烯蜡ptfe-0155、1.5份硅烷偶联剂a-172、0.5份流平剂、0.3份消泡剂、0.3份杀菌剂、30份去离子水、4份ph调节剂n,n-二甲基乙醇胺。将以上物料依次加入到分散缸里面，在1200r/min的条件下将以上物料分散40min左右直到分散均匀，将此做成中间体备用；
33.(3)将步骤1和步骤2所得的物料按照一定的比例进行混合，并加入deurheo wt-115增稠助剂0.6份，再用水调整到一定粘度，制成涂料的甲组分。按照配方用量称取一定量的异氰酸酯固化剂basonat hi100作为乙组分，称取一定量的氮丙啶作为丙组分，其中，甲组分中水性树脂所含的-oh与乙组分中所含的-nco的摩尔比为1：1.3，甲组分与丙组分重量百分比为100:3，在搅拌状态下将乙及丙组分缓慢加入甲组分中，继续分散10分钟左右直到分散均匀，就得到了一种高光速干型水性汽车涂料。
34.对照例一：
35.(1)按重量份依次称取40份水性聚氨酯树脂、分散剂3份、水20份、消泡剂0.3份、ph调节剂3份到分散缸里面，在1000r/min的条件下将以上物料分散直到将其分散均匀，之后缓慢加入黑色颜料18份直到分散均匀，将以上物料用砂磨机研磨到细度≤5μm做成色浆；
36.(2)按重量份依次称取43份水性聚氨酯树脂、6份成膜助剂乙二醇丁醚、7份蜡乳液、1.5份硅烷偶联剂、0.5份流平剂、0.3份消泡剂、0.3份杀菌剂、30份去离子水、4份ph调节剂n,n-二甲基乙醇胺。将以上物料依次加入到分散缸里面，在1200r/min的条件下将以上物料分散40min左右直到分散均匀，将此做成中间体备用；
37.(3)将步骤1和步骤2所得的物料按照一定的比例进行混合，并加入增稠助剂0.6份，再用水调整到一定粘度，制成涂料的甲组分。按照配方用量称取一定量的异氰酸酯固化剂basonat hi100作为乙组分，甲组分中水性树脂所含的-oh与乙组分中所含的-nco的摩尔比为1：1.3，在搅拌状态下将乙组分缓慢加入甲组分中，继续分散10分钟左右直到分散均匀，就得到了一种水性汽车涂料。
38.对照例二：
39.(1)按重量份依次称取25份水性聚氨酯树脂、分散剂4份、水20份、消泡剂0.3份、ph调节剂3份到分散缸里面，在1000r/min的条件下将以上物料分散直到将其分散均匀，之后缓慢加入钛白粉颜料50份直到分散均匀，将以上物料用砂磨机研磨到细度≤5μm做成色浆；
40.(2)按重量份依次称取45份水性聚氨酯树脂、6份成膜助剂乙二醇丁醚、6份蜡乳液、1.5份硅烷偶联剂、0.5份流平剂、0.3份消泡剂、0.3份杀菌剂、30份去离子水、4份ph调节剂amp95。将以上物料依次加入到分散缸里面，在1200r/min的条件下将以上物料分散40min
左右直到分散均匀，将此做成中间体备用；
41.(3)将步骤1和步骤2所得的物料按照一定的比例进行混合，并加入增稠助剂0.6份，再用水调整到一定粘度，制成涂料的甲组分。按照配方用量称取一定量的异氰酸酯固化剂bayhydurxp2655作为乙组分，甲组分中水性树脂所含的-oh与乙组分中所含的-nco的摩尔比为1：1.3，在搅拌状态下将乙组分缓慢加入甲组分中，继续分散10分钟左右直到分散均匀，就得到了一种水性汽车涂料。
42.对实施例一～四与对照例一～二所述产品制得漆膜涂层的性能进行对比测试，测试结果如表1所示，在干燥性、耐酸碱、耐uv、硬度、耐丁酮等性能上，实施例明显好于对照例，这是由于实施例相比较于对照例，使用了改性的聚氨酯树脂，主体树脂的改性对于涂料性能的提高起到了很大的作用，使涂料的交联速度加快，促进了涂料的表干速度，从而节省了烘烤的时间；由于交联密度的加强，涂层的硬度也有一定的提高，使涂层的耐刮擦性都有了一定的提高；另外在实施例中又添加了一些特种助剂，对性能的提升起到了更好的促进作用。
43.表1
[0044][0045]
上述实施例仅仅是为更加清楚地说明本发明所作的举例，而非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的相关技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变动、修改，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。