一种聚丙烯基材用色漆涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种聚丙烯基材用色漆涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着汽车轻量化需求的升温，塑料件已成汽车内外饰件的首选，而聚丙烯(pp)因其质轻、综合性能优异、原料来源广、价格便宜，已成功应用于很多汽车零部件中。汽车保险杠即为成功的案例之一。pp能够很好地满足保险杠量轻、耐热、耐候、耐冲击等要求，但是因其结晶性高，耐溶剂腐蚀性强，表面能低，通常涂料很难附着。

2、为解决该问题，以往通常采用电晕、火焰等方法来活化素材表面。但这些方法时效性低，长效附着力不理想，安全性差，能耗耗费太大；还有一些采用pp水等附着力促进剂，cpo树脂或接枝改性cpo树脂等方法来提高pp表面的附着力，但卤素元素的加入使得涂料在生产和使用过程中会对环境和人体带来健康的影响和危害，不符合环保需求。

3、在此背景下，采用去卤素和去预处理的水性漆是满足市场绿色持久发展发展的必然选择。

技术实现思路

1、现有技术中存在如下技术问题：(1)现阶段针对保险杠pp基材的喷涂大多采用使用火焰灼烧对pp基材进行预处理，能耗较高，而且场地空间的占用比较大，对于喷涂厂来说成本较高，且效率低下。(2)部分使用卤素改性的树脂可以对pp基材具有较好的附着力，但是卤素树脂在制备过程中具有较严重的污染；由于卤素树脂大多与颜料相容性差，因此至少需要底-色-清3层才能达到外观和性能需求；喷涂次数多，涂料耗费量大，喷涂周期长，导致资源浪费和产能低下。为解决上述技术问题，本发明提供了一种不含卤素且不需要火焰处理的pp基材用素色底漆，可以直接复配清漆达到主机厂的实验标准。

2、本发明首先提供了一种聚丙烯基材用色漆涂料，包括组分a和组分b，其原料配方以如下重量份计的组分组成：

3、组分a：14～26份的树脂a、7～13份的树脂b、5～11份的树脂c、7～13份的颜料白、2～4份的颜料黑、3～7份的填料、1～3份的分散剂、0.2～0.8份的流平剂、3～7份的助溶剂a、2～4份的助溶剂b、24～40份的溶剂、0.3～1.7份的消泡剂、0.1～0.5份的ph调节剂和0.1～0.3份的增稠剂；其中：所述的树脂a为丙烯酸改性聚丙烯树脂，所述的树脂b为马来酸酐改性聚丙烯树脂分散体，所述的树脂c为聚氨酯改性脂肪族丙烯酸弹性体；

4、组分b：80份的去离子水和20份的二乙二醇乙醚。

5、优选地，所述的组分a原料配方以如下重量份计的组分组成：16～24份的树脂a、8～12份的树脂b、6～10份的树脂c、8～12份的颜料白、2.3～3.7份的颜料黑、3.5～6.5份的填料、1.5～2.5份的分散剂、0.3～0.7份的流平剂、3.5～6.5份的助溶剂a、2.3～3.7份的助溶剂b、26～38份的溶剂、0.5～1.5份的消泡剂、0.2～0.4份的ph调节剂和0.13～0.27份的增稠剂。

6、更优选地，所述的组分a原料配方以如下重量份计的组分组成：18～22份的树脂a、9～11份的树脂b、7～9份的树脂c、9～11份的颜料白、2.5～3.5份的颜料黑、4～6份的填料、1.7～2.3份的分散剂、0.4～0.6份的流平剂、4～6份的助溶剂a、2.5～3.5份的助溶剂b、28～36份的溶剂、0.8～1.2份的消泡剂、0.25～0.35份的ph调节剂和0.15～0.25份的增稠剂。

7、更优选地，所述的组分a原料配方以如下重量份计的组分组成：20份的树脂a、10份的树脂b、8份的树脂c、10份的颜料白、3份的颜料黑、5份的填料、2份的分散剂、0.5份的流平剂、5份的助溶剂a、3份的助溶剂b、32份的溶剂、1份的消泡剂、0.3份的ph调节剂和0.2份的增稠剂。

8、优选地，所述的树脂a丙烯酸改性聚丙烯树脂，是以丙烯酸树脂为核，以聚丙烯树脂为壳的核壳结构乳液树脂，固含量为35％，平均粒径≤50nm，重均分子量20000～40000，玻璃化转变温度(tg)为25℃。其外壳的聚丙烯结构与pp基材结构相似，可以提供较好的附着力，而内核的丙烯酸树脂可以通过分子设计提供耐水性，柔韧性，颜料稳定性等。

9、优选地，所述的树脂b马来酸酐改性聚丙烯树脂分散体，其中马来酸酐的接支率为10％，固含量为40％，重均分子量为50000，最低成膜温度(mfft)＜5℃。在本体系中充当核壳丙烯酸聚丙烯乳液的偶联剂，提高其与体系其他部分的相容性，提升整个涂层的附着力。

10、优选地，所述的树脂c聚氨酯改性脂肪族丙烯酸弹性体，为多官能团单组分树脂，含有丰富的极性官能团，对颜料具有良好的包裹和分散性，具有较高的柔韧性，固含量为35％，玻璃化转变温度为9℃，最低成膜温度(mfft)为0℃。更优选地，所述的树脂c选用covestro的uo 1711。

11、通过调整树脂a，树脂b和树脂c的比例可以平衡基材附着力与油漆体系相容性。

12、优选地，所述的颜料白为有机表面处理的金红石型钛白粉，吸油值为10g/100g，平均粒径0.28μm，ph为7.5。更优选地，所述的颜料白为tiona 595。

13、优选地，所述的颜料黑为高黑度气法(hcg)炭黑，具有较高的比表面积和黑度，着色力强，少量的添加量即可达到较高的黑度，吸油值为160ml/100g，bet比表面积为550m2/g，黑度为286。更优选地，所述的颜料黑为color black fw 200。

14、优选地，所述的填料为烷基表面处理的二氧化硅和高岭土复合物，经过烷基改性之后，填料与涂料体系中聚丙烯树脂的结构相似，有良好的相容性，可以稳定存在于体系中。其具有良好的疏水性，遮盖力极佳，可以覆盖基材表面的缺陷。平均粒径为2μm，吸油值为60g/100g，bet比表面积为9m2/g,其结构式如下：

15、

16、优选地，所述的分散剂为可控自由基聚合的丙烯酸嵌段共聚物。更优选地，所述的分散剂为basf的dispex 4575。

17、优选地，所述的流平剂为丙烯酸类流平剂，保证流平效果的同时不会影响层间附着力，防止发花。更优选地，所述的流平剂为basf的efka fl 3741。

18、优选地，所述的助溶剂a为二丙二醇单丁醚，助溶剂b为二乙二醇乙醚，溶剂为去离子水。

19、优选地，所述的ph调节剂为dmea。

20、优选地，所述的消泡剂为星形聚合物类消泡剂，保证消泡效率的同时可以提高其体系相容性。更优选地，所述的消泡剂为赢创的foamstar2454。

21、优选地，所述的增稠剂为碱溶胀型增稠剂。更优选地，所述的增稠剂为basf的rheovis as。

22、本发明还提供了一种如上所述的聚丙烯基材用色漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

23、s1，组分a研磨部分的制备：在研磨容器中，在搅拌下依次加入7～13份树脂a，7～13份树脂b，5～11份树脂c，将7～13份溶剂和3～7份助溶剂a预混均匀后，在搅拌状态下缓慢加入，再将1～3份分散剂和0.3～1.7份消泡剂在搅拌下依次缓慢加入，以500～600r/min的速度搅拌30min；然后在搅拌状态下依次缓慢加入7～13份颜料白，2～4份颜料黑和3～7份填料，以1000～1200r/min的搅拌速度搅拌30min；加入0.07～0.33份ph调节剂调节ph至8～8.3，然后进入研磨机研磨至细度≤10，取出备用；

24、s2，组分a的制备：将研磨部分倒入料缸中以600-700r/min的速度进行搅拌，先将2～4份助溶剂b与17～27份溶剂预混之后再搅拌状态下缓慢加入，然后依次加入7～13份树脂a，0.2～0.8份流平剂，0.1～0.3份增稠剂，0.03～0.17份ph调节剂将ph调整至8～8.3，使用200目滤袋过滤包装；

25、s3，组分b的制备：搅拌下依次投入80份去离子水，20份二乙二醇乙醚，400目滤袋过滤，包装；

26、s4，喷涂料制备：将组分a投入供漆系统，在搅拌下加入5％组分a质量份的组分b，将转速为100r/min时的粘度调整为700～800mpa·s，即可作为涂料使用旋杯进行喷涂。

27、优选地，一种聚丙烯基材用色漆涂料的制备方法，包括以下步骤：

28、s1，组分a研磨部分的制备：在研磨容器中，在搅拌下依次加入10份树脂a，10份树脂b，8份树脂c，将10份溶剂和5份助溶剂a预混均匀后，在搅拌状态下缓慢加入，再将2份分散剂和1份消泡剂在搅拌下依次缓慢加入，以500～600r/min的速度搅拌30min；然后在搅拌状态下依次缓慢加入10份颜料白，3份颜料黑和5份填料，以1000～1200r/min的搅拌速度搅拌30min；加入0.2份ph调节剂调节ph至8～8.3，然后进入研磨机研磨至细度≤10，取出备用；

29、s2，组分a的制备：将研磨部分倒入料缸中以600-700r/min的速度进行搅拌，先将3份助溶剂b与22份溶剂预混之后再搅拌状态下缓慢加入，然后依次加入10份树脂a，0.5份流平剂，0.2份增稠剂，0.1份ph调节剂将ph调整至8～8.3，使用200目滤袋过滤包装；

30、s3，组分b的制备：搅拌下依次投入80份去离子水，20份二乙二醇乙醚，400目滤袋过滤，包装；

31、s4，喷涂料制备：将组分a投入供漆系统，在搅拌下加入5％组分a质量份的组分b，将转速为100r/min时的粘度调整为700～800mpa·s，即可作为涂料使用旋杯进行喷涂。

32、本发明还提供了一种如上所述的聚丙烯基材用色漆涂料的应用：所述的色漆涂料可以作为聚丙烯基材汽车保险杠用色漆涂料。

33、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

34、1.本发明提供的聚丙烯基材用色漆涂料是一种单组分水性且不含卤素、不需要火焰处理的pp基材用素色底漆，可以直接复配清漆达到主机厂的实验标准。

35、2.本发明提供的聚丙烯基材用色漆涂料既满足了环保需求，又能使涂料在pp底材上具有良好的附着力，且同时具有底漆的附着力功能和简单颜色(如灰色)的色漆颜色功能，通过调整树脂的结构和类型，将以往火焰处理(或pp水预处理)→打底底漆→色漆→面漆的复杂工序直接简化为底漆→面漆。

36、3.本发明提供的聚丙烯基材用色漆涂料，其制备和应用工艺简化后可以为主机厂节省大量场地空间以及能耗，降低油漆的使用量，节约成本。

37、综上，本发明提供的聚丙烯基材用色漆涂料及其制备方法和应用，对于环境保护，绿色化生产和降低碳排放具有重要意义。