專利名稱：一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種水性雙組份汽車涂料及其制備方法，具體涉及一種將丙烯酸聚 氨酯應(yīng)用于水性雙組份汽車涂料的涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和環(huán)保法規(guī)的健全，傳統(tǒng)溶劑型涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)以及有害空氣污染物(HAP)的使用愈來愈受到限制，水性涂料受到人們?cè)絹碓蕉?的關(guān)注。單組分水性聚氨酯涂料難以與溶劑型涂料媲美，雙組分水性聚氨酯涂料具有高 性能和多功能，能滿足高檔涂料需求，是水性涂料發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。雙組分水性聚氨酯涂料由水性羥基樹脂和聚氨酯固化劑組成；水性羥基樹脂包 括乳液型和水分散體型；乳液型羥基樹脂采用乳液聚合制備，聚合物分子量較大，羥基 官能度不高，對(duì)聚氨酯固化劑的容忍度不好，乳化能力不強(qiáng)，組份間相容性差，導(dǎo)致雙 組份涂膜性能尤其是涂膜外觀不好，限制了乳液型雙組份聚氨酯涂料的推廣應(yīng)用。水分 散體型羥基樹脂包括聚酯型、聚氨酯型、丙烯酸型、聚酯聚氨酯型和其他雜合型，其中 丙烯酸水分散體具有優(yōu)異的耐水解穩(wěn)定性和較低成本成為研究熱點(diǎn)。丙烯酸水分散體一般采用溶液聚合法制備含羧基(或磺酸基)的丙烯酸聚合物， 中和成鹽后分散于水中形成。輔助聚合物形成穩(wěn)定水分散體的親水基團(tuán)(羧基或磺酸基) 成膜后會(huì)殘留于涂膜中降低涂膜耐水性和耐溶劑性。因此，消除涂膜中親水基團(tuán)的影響 一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。采用氮丙啶或聚碳化二亞胺與羧基反應(yīng)消除涂膜中殘留的羧 基，是提高水性涂料漆膜耐水性的有效方法，存在貯存穩(wěn)定性不好，增加施工的復(fù)雜程 度；另一方面，合成過程中最大程度的降低親水基團(tuán)濃度，也是提高涂膜耐水性的有效 方法，該法需要特殊的設(shè)備、工藝、可能會(huì)降低水性樹脂的貯存穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明還涉及所述方法制備的雙組份丙烯酸聚氨酯涂料用于水性雙組分汽車涂 料，其涂膜具有交聯(lián)密度高，耐化學(xué)介質(zhì)性能好，可以實(shí)現(xiàn)涂膜的光光澤和豐滿度好及 低VOC含量等問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取技術(shù)方案是，一種水性雙組份丙烯酸聚氨 酯汽車涂料，由A組分與B組分組成，A組分所占的重量百分比為70-95%，B組分所 占的重量百分比為5-30% ；其A組分由下列重量百分比的各組分組成水性羥基樹脂 80-95%,潤(rùn)濕劑0.1-1%，消泡劑0.05-1%，增稠劑0.05-1.0%，偶聯(lián)劑0.1-3 %，成膜 助劑1_5%，其余為去離子水；其B組分為多異氰酸酯固化劑；其中，A組分中水性羥基 樹脂所含的OH基與B組分中多異氰酸酯所含的NCO基的摩爾比為1/0.8-2.5。上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述水性羥基樹脂是OH含量為 2.0-5.0 %的聚丙烯酸酯水分散體與OH含量為2.0-5.0 %的聚丙烯酸酯乳液中的一種或幾 種。
上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述潤(rùn)濕劑選自德國(guó) EVONIK-degussa公司TEGO品牌產(chǎn)品TEG0245、TEG0500及德國(guó)畢克(BYK)公司生 產(chǎn)的助劑BYK-346中的一種或幾種。上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述消泡劑選自德國(guó) EVONIK-degussa 公司 TEGO 品牌產(chǎn)品 TEGO-800、TEGO-805、TEGO-810、 TEGO-815、TEGO-825，及德國(guó)畢克(BYK)公司生產(chǎn)的助劑BYK-019、BYK-020中的 一種或幾種。上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述增稠劑是纖維素型增稠 齊U、堿溶脹丙烯酸鹽型增稠劑和聚氨酯締合型增稠劑中的至少一種。上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述增稠劑選自羥乙基纖維 素、RM-2020、SN-612中的至少一種。上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述偶聯(lián)劑含有硅氧烷基、氨 基和環(huán)氧基，選自縮水甘油基烷基三烷氧基硅烷、3，4環(huán)己基環(huán)氧基烷基三烷氧基硅 烷、氨基硅氧烷、美國(guó)道康寧偶聯(lián)劑Z-6040、Z-6030、Z-6020和Z-6011的一種或幾 種。上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述成膜助劑為高沸點(diǎn)溶劑，
選自二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸 酯、二丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或幾種。上述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，所述多異氰酸酯固化劑為親水 改性HDI三聚體、親水改性IPDI三聚體、HDI三聚體及IPDI三聚體中的一種或幾種。上述的水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料的制備方法，包括下列內(nèi)容按照配方用量將水性羥基丙烯酸樹脂、潤(rùn)濕劑、消泡劑、增稠劑、偶聯(lián)劑、成 膜助劑加入去離子水中，在100-1000RPM分散機(jī)轉(zhuǎn)速下分散15分鐘，制成A組分；按 照配方用量稱取多異氰酸酯固化劑作為B組分，控制A組分中水性羥基樹脂所含的OH基 與B組分中多異氰酸酯所含的NCO基的摩爾比為1/0.8-2.5，在分散狀態(tài)下將B組分緩慢 加入A組分中，繼續(xù)分散5分鐘，即得。本發(fā)明選用的偶聯(lián)劑能提高水性羥基樹脂對(duì)多異氰酸酯固化劑的分散能力，提 高羥基丙烯酸酯乳液對(duì)固化劑的容忍度(與固化劑混合時(shí)，羥基丙烯酸酯乳液不破乳)； 偶聯(lián)劑增加水性羥基樹脂與固化劑的偶聯(lián)與相容性，提高水性雙組份涂膜光澤和外觀 (清漆的透明度等)；偶聯(lián)劑在成膜過程中與殘留在涂膜中的羧基反應(yīng)，消除羧基對(duì)涂膜 的影響，提高涂膜的耐水性及耐其他化學(xué)介質(zhì)性能。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果(1)選用的偶聯(lián)劑增進(jìn)水性羥基樹脂與固化劑組份間的偶聯(lián)和相容，克服傳統(tǒng)羥 基丙烯酸酯乳液對(duì)固化劑的乳化和分散能力差的缺點(diǎn)，同時(shí)提高兩組份間的相容性，提 高羥基丙烯酸酯乳液型雙組份水性聚氨酯涂料的涂膜外觀及光澤，清漆的透明度。(2)選用的偶聯(lián)劑能提高水性羥基聚丙烯酸酯乳液對(duì)固化劑的容忍度，使得固化 劑添加到水性羥基聚丙烯酸酯乳液中聚合物乳液不破乳，能提高涂料生產(chǎn)率，增加涂料 生產(chǎn)和使用的穩(wěn)定性。(3)采用偶聯(lián)劑改性的水性羥基聚丙烯酸酯分散體，提高該分散體對(duì)異氰酸酯固化劑的分散能力，增進(jìn)聚合物分散體與固化劑的相容性好，可以提高涂膜的光澤和裝飾 性能。(4)由于pH值高，在羥基組份貯存時(shí)，偶聯(lián)劑能使羥基組份的貯存穩(wěn)定性好； 在涂膜固化過程中，由于中和劑的揮發(fā)，偶聯(lián)劑能與涂膜中殘留的羧酸反應(yīng)，消除羧基 對(duì)涂膜的不利影響，使涂膜具有優(yōu)異的耐水性、耐擦洗性和耐沾污性。(5)水性雙組 份聚氨酯涂料無毒，不易燃。沒有人為的添加鹵代烴、苯、甲 苯、二甲苯、甲醛及其聚合物以及重金屬鉛、鎘鉻、汞的化合物。產(chǎn)品中總揮發(fā)性有機(jī) 化合物的含量(TVOC)小于100g/L。完全滿足環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證技術(shù)要求水性涂料HJ/ T201-2005標(biāo)準(zhǔn)，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1按照配方用量將水性羥基丙烯酸樹脂、潤(rùn)濕劑、消泡劑、增稠劑、偶聯(lián)劑、成 膜助劑加入去離子水中，在800RPM分散機(jī)轉(zhuǎn)速下分散15分鐘，制成A組分；按照配方 用量稱取多異氰酸酯固化劑作為B組分，控制A組分中水性羥基樹脂所含的OH基與B組 分中多異氰酸酯所含的NCO基的摩爾比為1/2.5，在分散狀態(tài)下將B組分緩慢加入A組 分中，繼續(xù)分散5分鐘，即得。本實(shí)施例的配方組成如下A 組分聚丙烯酸酯水分散體Bayhydrol XP2651 80% ；TEG-245 1% ；TEGO-805 1% ；SN-612 1% ；縮水甘油基烷基三烷氧基硅烷3% ；二丙二醇甲醚2%;丙二醇丁醚3%;去離子水9% ；共計(jì)100%；B 組分親水改性HDI三聚體德國(guó)拜耳公司的XP2655 20% ；HDI三聚體德國(guó)拜耳公司的N3300 10% ；B組分與A組分按照NCO/OH摩爾比=2.5 1配制。本實(shí)施例的水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料涂膜光澤為96%，硬度3H，具有 優(yōu)異的耐化學(xué)品性。對(duì)本實(shí)施例的水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，涂膜力學(xué)性能用Instron電子 拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試；乳液聚合物結(jié)構(gòu)用傅立葉紅外光譜儀(FTIR)測(cè)定；乳液玻璃化溫度用 差示掃描量熱儀(DSC)、最低成膜溫度用最低成膜溫度儀測(cè)定；乳液的乳膠粒子形態(tài)有 掃描電鏡(TEM)測(cè)定；乳液乳膠膜交聯(lián)通過MEK(甲基乙基酮)加熱回流萃取的方法測(cè) 定；涂膜的鉛筆硬度按ASTM-3364測(cè)定；附著力按GB/T9286-88十字劃格法測(cè)定；耐 化學(xué)溶劑性(MEK)的測(cè)試是用被MEK飽和的無紡紙往返擦洗涂膜表面，記錄涂膜剛被擦破的擦洗次數(shù)，檢測(cè)結(jié)果見表1。表1聚丙烯酸酯水分散體雙組份汽車涂料的綜合性能
權(quán)利要求
1.一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，由A組分與B組分組成，A組分所占 的重量百分比為70-95%，B組分所占的重量百分比為5-30% ；其A組分由下列重量百 分比的各組分組成水性羥基樹脂80-95%，潤(rùn)濕劑0.1-1%，消泡劑0.05-1%，增稠劑 0.05-1.0%,偶聯(lián)劑0.1-3%，成膜助劑1_5%，其余為去離子水；其B組分為多異氰酸酯 固化劑；其中，A組分中水性羥基樹脂所含的OH基與B組分中多異氰酸酯所含的NCO 基的摩爾比為1/0.8-2.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于所 述水性羥基樹脂是OH含量為2.0-5.0%的聚丙烯酸酯水分散體與OH含量為2.0-5.0%的 聚丙烯酸酯乳液中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于所 述潤(rùn)濕劑選自德國(guó)EVONIK-degussa公司TEGO品牌產(chǎn)品TEG0245、TEG0500及德國(guó)畢 克(BYK)公司生產(chǎn)的助劑BYK-346中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于 所述消泡劑選自德國(guó)EVONIK-degussa公司TEGO品牌產(chǎn)品TEGO-800、TEGO-805、 TEGO-810、TEGO-815、TEGO-825，及德國(guó)畢克(BYK)公司生產(chǎn)的助劑 BYK-019、 BYK-020中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于所 述增稠劑是纖維素型增稠劑、堿溶脹丙烯酸鹽型增稠劑和聚氨酯締合型增稠劑中的至少 一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于所 述增稠劑選自羥乙基纖維素、RM-2020、SN-612中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于所 述偶聯(lián)劑含有硅氧烷基、氨基和環(huán)氧基，選自縮水甘油基烷基三烷氧基硅烷、3，4環(huán)己 基環(huán)氧基烷基三烷氧基硅烷、氨基硅氧烷、美國(guó)道康寧偶聯(lián)劑Z-6040、Z-6030、Z-6020 和Z-6011的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于所 述成膜助劑為高沸點(diǎn)溶劑，選自二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇甲 醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料，其特征在于所 述多異氰酸酯固化劑為親水改性HDI三聚體、親水改性IPDI三聚體、HDI三聚體及IPDI 三聚體中的一種或幾種。
10.一種權(quán)利要求1所述的水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料的制備方法，包括下列 內(nèi)容按照配方用量將水性羥基丙烯酸樹脂、潤(rùn)濕劑、消泡劑、增稠劑、偶聯(lián)劑、成膜助 劑加入去離子水中，在100-1000RPM分散機(jī)轉(zhuǎn)速下分散15分鐘，制成A組分；按照配 方用量稱取多異氰酸酯固化劑作為B組分，控制A組分中水性羥基樹脂所含的OH基與 B組分中多異氰酸酯所含的NCO基的摩爾比為1/0.8-2.5，在分散狀態(tài)下將B組分緩慢加 入A組分中，繼續(xù)分散5分鐘，即得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性雙組份丙烯酸聚氨酯汽車涂料及其制備方法，由A組分與B組分配制，其中，A組分由配方量的水性羥基樹脂，潤(rùn)濕劑，消泡劑，增稠劑，偶聯(lián)劑，成膜助劑加入去離子水中分散15分鐘制成；B組分為多異氰酸酯固化劑，按照配方量稱取B組分，在分散狀態(tài)下將B組分緩慢加入A組分中，繼續(xù)分散5分鐘，即得。本發(fā)明制備水性雙組份汽車涂料保留了原有的涂膜的硬度、耐介質(zhì)性能和耐鹽霧性能，同時(shí)VOC含量大大降低，廣泛應(yīng)用于水性汽車涂料行業(yè)，具有較大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)C09D175/04GK102020917SQ201010548579
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者鄧蔭 申請(qǐng)人:青島德鑫汽車涂料有限公司