自修复消光涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于涂料，尤其涉及一种自修复消光涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、碳纤维材料是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为230～430gpa，亦高于钢，这些优良的性能使得碳纤维材料广泛用于飞机、汽车、船舶、风力发电、化工、机械装备、体育设施等行业中。碳纤维基材在实际使用中，通常需要在碳纤维基材表面涂装消光涂料，以提升碳纤维材料制品外饰的美观度、有效保护碳纤维材料表面及提高碳纤维材料制品的使用价值。

2、市场上现有的消光涂料以外加消光剂型为主流，外加消光剂型消光涂料的消光原理是成膜过程中消光剂颗粒在涂层表面富集，形成微观粗糙表面，光照射后发生漫反射削弱反射光强度达到消光效果，因此加入的消光剂量越大，光泽度就越低，但随之而来的就是涂料稳定性下降，涂层透明度降低。用消光涂料涂装过的碳纤维基材在实际使用中，其外饰处于长期摩擦状态，硬物划擦消光涂层会破坏消光剂颗粒排列堆叠形成的微观表面影响消光效果，划过的区域光泽度提升，所以刮擦消光涂层会留下“亮痕”，光泽越哑的表面“亮痕”会越明显，而且静置后痕迹不会修复，故用消光涂料涂装过的碳纤维基材表面经过长时间的使用后会出现严重的光泽不均匀，进而影响碳纤维基材外饰的美观，这也限制了碳纤维材料制品的推广和应用。

3、因此，亟需一种自修复消光涂料及其制备方法和应用，以解决现有技术问题的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种自修复消光涂料，该自修复消光涂料一方面提供了抗刮性好、耐化学性能好、耐老化性能好、手感佳、透明度高、韧性好、光泽度低、硬度高的涂层表面，同时赋予了涂层能实现自修复划痕的功能。

2、本发明的另一目的是提供一种自修复消光涂料的制备方法，通过该制备方法可制得自修复消光涂料。

3、本发明的又一目的是提供一种自修复消光涂料在碳纤维基材外饰中的应用。

4、为实现以上目的，本发明提供了一种自修复消光涂料，包括a组分、固化剂及稀释剂，a组分包括50～70重量份溶剂型树脂、0.2～0.4重量份润湿剂、0.5～1.5重量份分散剂、0.4～0.8重量份流平剂、0.05～0.25重量份催化剂、1～3重量份耐老化剂、4～6重量份气相二氧化硅消光粉和35～40重量份溶剂，溶剂型树脂由羟基丙烯酸树脂和弹性体聚氨酯树脂组成，气相二氧化硅消光粉的粒径为1～2um；稀释剂包括40重量份醋酸酯类和60重量份二甲苯；a组分、固化剂与稀释剂的质量比为100:10～15:30～70。

5、与现有技术相比，本发明的溶剂型羟基丙烯酸树脂自身具有优异的机械性能，从而赋予了涂层具有良好的机械性能，溶剂型弹性体聚氨酯树脂改善了涂层的柔韧性、耐化学性和耐老化性，故将溶剂型羟基丙烯酸树脂和弹性体聚氨酯树脂复配使用实现了耐老化性能好、耐化学性能好、手感佳、韧性好、硬度高、与基材附着力好的效果；同时搭配粒径为1～2um的气相二氧化硅消光粉，保证了涂层的透明度和较低的光泽度；进一步地，由于溶剂型弹性体聚氨酯树脂的润湿性能好，使得1～2um粒径范围内的气相二氧化硅消光粉更容易被弹性体聚氨酯树脂润湿包裹，削弱了刮擦时对微观粗糙表面的破坏程度，从而提高涂层表面的抗刮性；此外，本发明的溶剂型弹性体聚氨酯树脂有自修复功能，从而使得涂层能实现自修复划痕的功能。

6、较佳地，本发明的羟基丙烯酸树脂和弹性体聚氨酯树脂的质量比是3～5:1。优选地，羟基丙烯酸树脂和弹性体聚氨酯树脂的质量比为4:1。

7、较佳地，本发明的固化剂包括hdi三聚体固化剂(cas:3779-63-3)。

8、较佳地，本发明的催化剂为有机铋催化剂；使用有机金属铋替代传统有机锡做催化剂，可使得体系生成较少的气泡，从而进一步提高涂层表面的滑爽度、光泽及抗刮性。优选地，有机铋催化剂为珠海市金团化学品有限公司的kepercat-532b。

9、较佳地，本发明的润湿剂为byk333；该润湿剂可有效地降低体系的表面张力，从而进一步提高涂层表面的滑爽度、光泽及抗刮性。

10、较佳地，本发明的流平剂为byk358n；该流平剂可增加光泽，同时略微降低体系的表面张力。

11、较佳地，本发明的分散剂为disperbyk 210；该分散剂可降低体系粘度，从而使各组分均匀混合。

12、较佳地，本发明的醋酸酯类由质量比为1:1的乙二醇乙醚醋酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯组成。

13、较佳地，本发明的溶剂由质量比为1:1的二甲苯和醋酸丁酯组成。

14、较佳地，本发明的气相二氧化硅消光粉为德固赛ok607，该消光粉容易分散，其平均粒径大小为2微米。

15、较佳地，本发明的耐老化剂为巴斯夫tinuvin1130紫外光吸收剂，该耐老化剂属于羟基苯基苯并三唑类液体紫外线吸收剂，具有良好的热稳定性和长期持久性。

16、为实现以上目的，本发明还提供了一种自修复消光涂料的制备方法，包括将a组分、固化剂与稀释剂以100:10～15:30～70的质量比混合均匀得到自修复消光涂料；其中，a组分的制备方法包括：将50～70重量份溶剂型树脂、0.2～0.4重量份润湿剂、0.5～1.5重量份分散剂、0.4～0.8重量份流平剂、0.05～0.25重量份催化剂、1～3重量份耐老化剂和35～40重量份溶剂混合均匀，再于搅拌下加入4～6重量份气相二氧化硅消光粉，混合均匀后得到a组分；稀释剂的制备方法包括：将40重量份醋酸酯类和60重量份二甲苯混合均匀后得到稀释剂。

17、与现有技术相比，本发明将溶剂型树脂、润湿剂、分散剂、流平剂、催化剂、耐老化剂和溶剂混合均匀，再于搅拌下加入气相二氧化硅消光粉，混合均匀后得到a组分；将醋酸酯类和二甲苯混合均匀后得到稀释剂；再将a组分、稀释剂与固化剂混合均匀得到自修复消光涂料，该自修复消光涂料一方面提供了抗刮性好、耐化学性能好、耐老化性能好、手感佳、透明度高、韧性好、光泽度低、硬度高的涂层表面，同时赋予了涂层能实现自修复划痕的功能。

18、较佳地，本发明先将50～70重量份溶剂型树脂置于分散缸中，于低速搅拌速度下向其中加入0.2～0.4重量份润湿剂、0.5～1.5重量份分散剂、0.4～0.8重量份流平剂、0.05～0.25重量份催化剂、1～3重量份耐老化剂和35～40重量份溶剂，并以高速搅拌速度再持续搅拌，再于低速搅拌速度下向其中加入4～6重量份气相二氧化硅消光粉，并以高速搅拌速度再持续搅拌。具体地，低速搅拌速度为400～600r/min，低速搅拌的时间为10～15min；低速搅拌速度优选为450～550r/min,低速搅拌时间优选为15min；高速搅拌速度为1000～2500r/min，高速搅拌时间为30～40min；高速搅拌速度优选为1000～1200r/min，高速搅拌时间优选为35min。

19、为实现以上目的，本发明还提供了一种自修复消光涂料在碳纤维基材外饰中的应用，将自修复消光涂料涂装于打磨后的碳纤维基材表面，得到具有自修复消光涂层的碳纤维基材。

20、与现有技术相比，本发明将自修复消光涂料涂装于打磨后的碳纤维基材表面，得到具有自修复消光涂层的碳纤维基材，该自修复消光涂层的抗刮性好、耐化学性能好、耐老化性能好、手感佳、透明度高、韧性好、光泽度低、硬度高，同时该涂层能实现自修复划痕的功能。

21、较佳地，本发明的碳纤维基材表面设有底漆层，将自修复消光涂料置于喷枪中，在碳纤维基材表面底漆层上进行喷涂即可；具体地，底漆可为溶剂型双组份聚氨酯实色底漆、溶剂型双组份聚氨酯清底漆、水性聚氨酯清底漆、水性聚氨酯实色漆；有必要说明的是，本发明提供的自修复消光涂料在与各类透明底和实色底漆搭配使用时，不会发生咬底、塌陷、起泡附着力不良、发白等问题，因此本发明对底漆层的具体选择没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的底漆即可。

22、较佳地，本发明采用800#的砂纸打磨设有底漆层的碳纤维基材表面；当然，本发明对打磨的具体方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的打磨方式即可。

23、较佳地，本发明将自修复消光涂料涂装于打磨后的碳纤维基材表面，经干燥后得到具有自修复消光涂层的碳纤维基材，其中自修复消光涂层的厚度为15～20um。具体地，可通过多次涂装和干燥以控制涂层厚度为15～20um，每次涂装的干燥温度可为80～90℃，每次涂装的干燥时间可为30～90min；优选地，干燥温度为75～85℃，干燥时间为60～90min。更具体地，每次涂装的时间间隔为20～24h，优选为24h。