CN103351795B - 聚天门冬汽车涂料及制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚天门冬汽车涂料，它是由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：20～100：50。本发明通过使用聚天门冬树脂配以各色颜料、防沉剂、分散剂、填料、消泡剂、流平剂、防流挂助剂等材料再配合异氰酸酯、催化剂、稀释剂等制成系列聚天门冬汽车涂料。该系列汽车涂料可在自干或低温烘烤条件下涂于各种汽车车头、车身表面，一次涂装漆膜厚度在20-80μm调节。该涂料干燥时间可调，厚涂时不产生流挂，喷涂漆膜平整、具有优异的理化性能，对汽车起到极佳的保护和装饰作用，该产品可广泛用于汽车车身、汽车车厢、汽车零部件等产品的涂装。

Description

聚天门冬汽车涂料及制备方法与应用

技术领域

本发明属于汽车涂料防护领域，涉及聚天门冬树脂涂料，更具体的说是一种聚天门冬汽车涂料的制备方法与应用。

背景技术

2004年中国的汽车产量已经达到500万辆，但是从世界范围内看我国的汽车保有量仍然较低，根据我国的具体情况分析我国汽车保有量应该在1.4亿辆，因此我国汽车行业仍然有非常大的市场空间。如此大的汽车市场也相应的需求大量的汽车漆，而且这种需求还将长期保持并逐步增大。目前，汽车漆行业有很大部分使用进口油漆企业的产品，国产品牌占有量很小。造成这种局面的原因有很大一部分是因为客户对油漆性能、环保等方面的要求不能够得到满足，客户不得不使用进口产品。由于使用进口产品给利润空间造成了很大压力同时也大大降低了企业在国际上的竞争实力。

涂料的水性化、高固体含量是目前涂料行业的两大发展方向。高固体含量的涂料在技术上、成本上、性能上更显现出强劲的竞争优势。在汽车漆领域目前使用较广泛的是烤漆，因为其具有很好的性能对汽车是极好的保护和装饰，是普通自干型涂料无法达到的。

本项目以高活性聚天门冬树脂为基料，以汽车漆需求为目标制备出的涂料固体含量高，漆膜性能既达到很好的防腐性能又保证了优异的耐候性和装饰性。特别是聚天门冬汽车涂料是一种可以自干、可以低温烘烤的涂料，大大节省了高温烘烤的能量消耗。在自干条件下达到烘烤型油漆的性能，同时在施工固体上大大提高，鲜映性极佳。可以说是对汽车涂料的极大进步，对于大巴车等大型的汽车解决了需要大型烘烤场所和生产进度慢的问题。面对汽车漆巨大的市场需求和不断增长的应用前景，开发聚天门冬汽车涂料具有实际的意义和广阔的市场空间。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有汽车涂料需要高温烘烤的缺点形成快速自干体系，同时保持很好的防腐性、装饰性和耐候性，在提高施工固体的同时达到了极佳的鲜映性。本发明提供的一种聚天门冬汽车涂料，该涂料由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：20～100：50。优选的重量份数为100：40-50。

特别优选的重量份数为100：40。

特别优选的重量份数为100：50。

特别优选的重量份数为100：20。

本发明所述的主剂、固化剂包括下列重量份数的原料：

聚天门冬树脂40-80

颜料2-60

防沉剂0.3-1

分散剂2-10

流平剂0.1-1

抗流挂助剂0.3-3

消泡剂0.1-1

消光粉0-8

溶剂2.2-5

固化剂：

异氰酸酯树脂90-98

催化剂0.5-1.5

溶剂2-5。

本发明所述的聚天门冬汽车涂料主剂中的溶剂，包括：甲乙酮、乙二醇丁醚醋酸酯、醋酸丁酯、醋酸正丙酯、甲基异丁基甲酮、异丙醇、丙二醇甲醚、二甲苯、环己酮、异氟尔酮、丙二醇丁醚等，优选：醋酸丁酯、异氟尔酮、二甲苯或乙二醇丁醚醋酸酯。优选主剂的溶剂为下列重量份数的原料：

二甲苯1-2

醋酸丁酯1-2

乙二醇丁醚醋酸酯0.1-0.5

异氟尔酮0.1-0.5

本发明所述的颜料为大红3302、大红170R、钛白706、钛白595、碳黑MA100、碳黑200#、碳黑6#、酞菁蓝、永固紫或中铬黄等等，优选：钛白595、碳黑6#或酞菁蓝等。

防沉剂为膨润土、防尘蜡或气相二氧化硅，优选：防尘蜡。

消光粉为ED-30、F168F或TSA-260L等，优选：ED30消光粉。

流平剂为：BYK-378聚酯改性硅氧烷、BYK-310聚酯改性硅氧烷、deggusa1484聚丙烯酸脂、EFKA3777聚丙烯酸脂或EFKA3239聚硅氧烷，优选：EFKA3239聚硅氧烷。

抗流挂助剂为：NAD-12纳米级改性脲、BYK-410改性脲或BYK-430改性脲，优选：BYK-410改性脲。

消泡剂为：P-104S消泡剂、5800F消泡剂、OX-60消泡剂、A530消泡剂或BYK-141消泡剂，优选：BYK-141消泡剂。

分散剂为：EFKA-4010分散剂、BYK-163分散剂、BYK-110分散剂、BYK-161分散剂、EFKA-4080分散剂或DA325分散剂，优选：EFKA-4010分散剂。

本发明所述的聚天门冬汽车涂料固化剂中的溶剂，包括：醋酸丁酯、乙二醇丁醚醋酸酯、醋酸正丙酯、二甲苯、甲基异丁基甲酮、碳酸二甲酯、甲乙酮、丙二醇甲醚、环己酮等，优选：二甲苯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚醋酸酯或碳酸二甲酯。

其中优选固化剂中的溶剂为下列重量份数的原料：

二甲苯1-2

醋酸丁酯1-2

乙二醇丁醚醋酸酯0-0.5

碳酸二甲酯0-0.5

固化剂的异氰酸酯树脂为：异氰酸酯3800、异氰酸酯103P、异氰酸酯3400或异氰酸酯750，优选：异氰酸酯3400。

催化剂为：二月桂酸二丁基锡、磺酸锌或磺酸钠，优选:二月桂酸二丁基锡。

本发明所述聚天门冬汽车涂料的制备方法，包括如下步骤：

1、主剂制备

（1）配料、研磨：将上述重量份数的树脂基料、分散剂、颜料、防沉剂、消光粉、消泡剂，混合搅拌均匀，研磨至细度到5-15μm.

（2）调漆：在800-1000转/分匀速搅拌下缓慢加入溶剂、流平剂、防流挂助剂、消泡剂，充分搅拌并调节均匀，需要调节光泽的再根据要求添加消光粉高速搅拌至细度合格，同时进行颜色的调节达到色板要求。用涂-4杯于23℃测定涂料粘度为55-65秒，固体含量为80-90%，过滤包装；

2、固化剂制备：将上述重量份数的异氰酸酯树脂、催化剂、溶剂，混合搅拌均匀，过滤包装；

3、聚天门冬汽车涂料的配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：20～100：50的重量份数比混合并添加适量稀释剂搅拌均匀，调节粘度到施工粘度后，即可进行工件的喷涂施工。

本发明进一步公开了聚天门冬汽车涂料在轿车、大巴、车厢、汽车零部件等的涂装中应用。其中的汽车零部件包括：把手、保险杠等等。

本发明通过使用聚天门冬树脂,利用其自身特有的固体含量高、粘度低、防腐能力强、耐候性好等特性，使漆膜具有很好的长效防腐性能和优异的耐候性，涂料具有高固体低粘度的特性保证了良好的施工性能和极佳的漆膜外观，解决了在汽车、车厢、汽车零部件等工件需要防腐性能、耐候性、装饰性俱佳的统一，简化了生产工艺、降低了生产成本、增强了产品的竞争力。

本发明的聚天门冬汽车涂料，通过对基料、分散剂、颜料、溶剂的筛选和配合，提高了涂料的施工固体并保证了涂膜的优异装饰性。

本发明的聚天门冬汽车涂料，通过对分散剂、消泡剂、流平剂、防流挂助剂的合理配合解决了涂膜流挂和漆膜外观装饰性的矛盾，使得漆膜鲜映性极佳。

本发明的聚天门冬汽车涂料，通过对异氰酸酯和催化剂及溶剂的合理配合解决了漆膜外观、漆膜容易起泡等问题。

本发明的聚天门冬汽车涂料，通过对聚天门冬基料、异氰酸酯和溶剂的合理配合解决了涂膜自干、快干和涂膜性能、装饰性的问题。

本发明的聚天门冬汽车涂料，用以上聚天门冬树脂配以颜料、防沉剂、消光粉、分散剂、消泡剂、流平剂、防流挂助剂等材料再配合异氰酸酯固化剂、催化剂等制成“聚天门冬汽车涂料”，产品固体含量高、施工简单，可在自干或低温烘烤条件下涂于汽车、车厢、汽车零部件等表面，一次涂装漆膜厚度可在在20-80μm调节，漆膜干燥迅速、表面平整、鲜映性极佳、不起泡、不流挂，具有优异的理化性能，对汽车、车厢、汽车零部件起到极佳的保护、装饰作用。

本发明制备的聚天门冬汽车涂料（实施例1-3）检测的各项指标如下：

1、性能指标:

原漆粘度（涂-4杯、23℃）55-65s

固体含量：80-90%

固化：表干：≤30min

实干：≤4h

流挂性：≥80μm

涂层外观：平整光滑

鲜映性（水平面）：≥0.7

附着力：（划格法）mm≤1

硬度：≥H

柔韧性：不大于1mm

耐冷冻性：（-5-25℃，3个循环）漆膜不开裂、不脱落。耐盐雾：840h，不起泡、不生锈。

耐硫酸(0.05mol/L):24h，不起泡、不生锈。

耐氢氧化钠(0.1mol/L):4h，不起泡、不生锈。

耐汽油（93#）：8h，不起泡、不变色。

耐机油（SF10W/30）：24h，不起泡、不变色。

耐柴油（0#柴油）：24h，不起泡、不变色。

耐人工老化：1000h，不抛光失光率≤30%、抛光后失光率≤10%.

耐湿热性：240h，漆膜无变化

耐候性：海南暴晒24个月，漆膜无龟裂、起泡、剥落和明显褪色。

2、产品特性：

本发明的“聚天门冬汽车涂料”具有如下优异特性：

（1）固体含量高：该产品固体含量高可以达到80-90%，施工固体达到75%以上，大大减少了VOC的排放量。

（2）表干快；涂装漆膜厚度30-40μm（干膜），在25-35℃条件下表干小于30min。

（3）实干快：漆膜30-40μm（干膜），4h硬度可以达到铅笔HB以上硬度。

（4）鲜映性优异：该产品的鲜映性可以达到0.8，达到了极佳的外观效果。

（5）耐老化：该产品具有优异的耐老化性能，可以长期保持工件防护。

（6）耐盐雾：该产品耐盐雾性优异，漆膜可以经受恶劣环境考验。

本发明的聚天门冬汽车涂料与现有的涂料相比所具有的积极效果在于：

1、本发明的聚天门冬汽车涂料，其首次将聚天门冬基料引入到汽车漆体系，产品性能优异，开辟了汽车涂料领域的新方向。该产品满足汽车、车厢、汽车零部件等工件的防腐、耐候、装饰涂装使用要求；解决了在自干或低温烘烤条件下施工，同时对表干速率和实干要求快速的要求；达到了汽车面漆涂装高固体的要求；达到了防腐性能和耐候性能、装饰性能的有效统一；达到了自干涂膜等同高温烘烤漆膜的性能；达到了极佳的漆膜鲜映性；产品不含重金属、VOC含量低，符合环保要求。

2、产品用途：“聚天门冬汽车涂料”主要用于汽车、车厢、汽车零部件等产品的涂装。

具体实施方式

为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合较佳实施例，对本发明做进一步的描述。

特别加以说明的是：聚天门冬树脂有市售；BYK-163、BYK-378、BYK-141、EFKA4010、deggusal1484等助剂，其中BYK代表毕克公司、EFKA代表埃夫卡公司、deggusa代表德固萨公司。制备本发明的化学试剂均可以从市场上买到或容易通过已知的方法制得。本发明所指的份数可以是克，公斤或吨，主要以生产的实际需要加以选定。

实施例1

主要原料配比：主剂：固化剂=100份：20份。

其中：

主剂：

聚天门冬树脂40份

颜料（595）50份

流平剂(BYK-378)0.5份

分散剂（BYK-161）3.5份

抗流挂助剂(BYK-410)0.3份

防沉剂（防尘蜡）0.6份

消泡剂（BYK-141）0.3份

消光粉（ED30）1.3份

溶剂3.5份

其中的主剂溶剂配比为：

二甲苯1.3份

醋酸丁酯1.5份

乙二醇丁醚醋酸酯0.5份

异氟尔酮0.2份

固化剂：

异氰酸酯树脂（异氰酸酯3400）19份

催化剂（二月桂酸二丁基锡）0.2份

溶剂0.8份

其中固化剂中溶剂配比为:

二甲苯0.24份

醋酸丁酯0.4份

乙二醇丁醚醋酸酯0.06份

碳酸二甲酯0.1份

实施例2

主要原料配比：主剂：固化剂=100份：40份。

其中：

主剂：

聚天门冬树脂65份

颜料（酞菁蓝、钛白595或特黑6#）26份

流平剂(EFKA3239)0.4份

分散剂（BYK-161）5份

防沉剂（防尘蜡）0.4份

抗流挂助剂(BYK-410)0.3份

消泡剂（BYK-141）0.3份

溶剂2.6份

其中主剂的溶剂为：

二甲苯1.0份

醋酸丁酯1.1份

乙二醇丁醚醋酸酯0.3份

异氟尔酮0.2份

固化剂：

异氰酸酯树脂（异氰酸酯3400）38.4份

催化剂（二月桂酸二丁基锡）0.4份

溶剂1.2份

其中固化剂的溶剂配比为:

二甲苯0.4份

醋酸丁酯0.6份

乙二醇丁醚醋酸酯0.08份

碳酸二甲酯0.12份

实施例3

主要原料配比：主剂：固化剂=100份：50份

主剂：

聚天门冬树脂79份

颜料（特黑6#或钛白595）8份

防沉剂(防尘蜡)0.3份

流平剂（EFKA3239）0.2份

分散剂（BYK-161）8份

抗流挂助剂(BYK-410)0.2份

消泡剂（BYK-141）0.3份

溶剂4份

其中主剂的溶剂配比为：

二甲苯1.3份

醋酸丁酯2.0份

乙二醇丁醚醋酸酯0.5份

异氟尔酮0.2份

固化剂：

异氰酸酯树脂（异氰酸酯3400）48.25份

催化剂（二月桂酸二丁基锡）0.5份

溶剂1.25份

其中的溶剂配比为:

二甲苯0.5份

醋酸丁酯0.6份

乙二醇丁醚醋酸酯0.1份

碳酸二甲酯0.05份

实施例1-3聚天门冬汽车涂料的制备方法，包括如下步骤：

1、主剂制备

（1）配料、研磨：将上述重量份数的树脂基料、分散剂、颜料、防沉剂、消光粉、消泡剂，混合搅拌均匀，研磨至细度到5-15μm.

（2）调漆：在800-1000转/分匀速搅拌下缓慢加入溶剂、流平剂、防流挂助剂、消泡剂，充分搅拌并调节均匀，需要调节光泽的再根据要求添加消光粉高速搅拌至细度合格，同时进行颜色的调节达到色板要求。用涂-4杯于23℃测定涂料粘度为55-65秒，固体含量为80-90%，过滤包装；

2、固化剂制备：将上述重量份数的异氰酸酯树脂、催化剂、溶剂，混合搅拌均匀，过滤包装；

3、聚天门冬汽车涂料的配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：20～100：50的重量份数比混合并添加稀释剂搅拌均匀，调节粘度到施工粘度后，即可进行工件的喷涂施工。

实施例4（实际使用的对比试验）

常规的复合涂层用于汽车车身方面的例子：

方法：常规汽车车身涂装采用阴极电泳底漆+聚酯氨基高温烘烤中涂漆+丙烯酸氨基高温烘烤面漆的复合涂层对汽车进行保护，达到装饰、防护的目的。

步骤：1.对汽车车身进行除油、除锈、磷化、清洗等前处理工作。

2.清理干净的汽车车身进行阴极电泳底漆的涂装，涂装后进行浮漆清除等工作，然后进行180℃/30分钟的高温烘烤。

3.待电泳底漆冷却后进行局部打磨、清理，然后进行聚酯氨基高温烘烤中涂漆的喷涂，喷涂后的涂膜进行140℃/30分钟的高温烘烤。

4.待涂有聚酯氨基高温烘烤中涂漆复合涂层的车身冷却，进行打磨处理、清理后，涂装丙烯酸氨基高温烘烤面漆，喷涂后的涂膜进行140℃/30分钟的高温烘烤。

5.复合涂层完全干燥后进行涂膜性能的测试。

测试结果：复合涂层平面厚度110μm，立面漆膜厚度100μm，其结果漆膜外观比较丰满、平整；鲜映性达到0.7；附着力（划格法）mm≤1；硬度：≥H；柔韧性：≤1mm；耐冷冻性：（-5-25℃，3个循环）漆膜不开裂、不脱落；耐盐雾性：（5%盐水）840小时，不起泡、不生锈；耐湿热性：240h，漆膜无变化；耐硫酸(0.05mol/L):24h，不起泡、不生锈；耐氢氧化钠(0.1mol/L):4h，不起泡、不生锈；耐汽油（93#）：8h，不起泡、不变色；耐机油（SF10W/30）：24h，不起泡，不变色；耐柴油（0#柴油）：24h，不起泡、不变色；耐人工老化1000h，合格。海南暴晒24个月，合格

本发明制备的聚天门冬汽车涂料用在汽车车身方面的例子：

方法：聚天门冬汽车涂料涂装采用阴极电泳底涂+聚天门冬汽车面漆涂层防护的方式，达到装饰和防护的目的。

步骤：

1.对汽车车身进行除油、除锈、磷化、清洗等前处理工作。

2.清理干净的汽车车身进行阴极电泳底漆的涂装，涂装后进行浮漆清除等工作，然后进行180℃/30分钟的高温烘烤。

3.待阴极电泳底漆冷却后进行局部打磨、清理，然后将实施例1-3制备的分别包装的聚天门冬汽车涂料主剂与固化剂以100：40的重量份数比进行混合，添加稀释剂对施工粘度进行调整后，即可使用双管路或空气喷涂机进行喷涂，喷涂后的汽车车身可以自干24小时或低温烘烤（80℃/30分钟）干燥。

4.复合涂层完全干燥后进行涂膜性能的测试。

测试结果：平面漆膜厚度70μm，立面漆膜厚度65μm，其结果漆膜外观丰满、平整、鲜映性达到0.8；附着力（划格法）mm≤1；硬度：≥2H；柔韧性：≤1mm；耐冷冻性：（-5-25℃，3个循环）漆膜不开裂、不脱落；耐盐雾性：（5%盐水）1440小时，不起泡、不生锈；耐湿热性：480h，漆膜无变化；耐硫酸(0.05mol/L):10天，不起泡、不生锈；耐氢氧化钠(0.1mol/L):14天，不起泡、不生锈；耐汽油（93#）：20天，不起泡、不变色；耐机油（SF10W/30）：20天，不起泡，不变色；耐柴油（0#）：7天，漆膜无变化；耐人工老化2000h，合格。耐候性：海南暴晒24个月，合格。所喷涂的汽车车身达到了优异的防腐性、装饰性和耐候性的标准。

对比结果说明：

（1）聚天门冬汽车涂料采用两层复合涂层喷涂，较普通三层复合涂层防护节省了施工人员和缩短了施工时间，简化了施工工艺。

（2）聚天门冬汽车涂料施工固体有大幅提高，减少了VOC排放量、降低了对环境和施工人员的危害，符合节能降耗的政策。

（3）聚天门冬汽车涂料可以自干或低温烘烤干燥，较普通涂装高温烘烤的形式大幅减少了能源消耗，为客户降低了涂装成本。符合节能减排要求。

（4）聚天门冬汽车涂料的外观丰满、鲜映性明显提高，使得汽车涂层的视觉效果明显提高。

（5）聚天门冬汽车涂料复合涂层物理、化学性能优异，较普通复合涂层性能有明显优势，提高了汽车涂层整体的装饰性、防护性、耐久性。

尽管本发明结合它的专门的实施例已做了详细的描述，但是很明显对本技术领域的熟练人来说仍能做出各种各样的变化和改进，都不会偏离本发明的精神实质和保护范围。

Claims (3)

1.一种聚天门冬汽车涂料的制备方法，其特征在于该涂料由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：20～50；所述的主剂、固化剂为下列重量份数的原料：

主剂：

聚天门冬树脂40-80

颜料2-60

防沉剂0.3-1

分散剂2-10

流平剂0.1-1

抗流挂助剂0.3-3

消泡剂0.1-1

消光粉0-8

溶剂2.2-5

固化剂：

异氰酸酯树脂90-98

催化剂0.5-1.5

溶剂2-5；

其中颜料为大红3302；防沉剂为膨润土；消光粉为ED-30；流平剂为：BYK-378；抗流挂助剂为NAD-12；消泡剂为：P-104S；分散剂为EFKA-4010；固化剂的异氰酸酯树脂为：异氰酸酯3800；催化剂为：磺酸钠，其制备方法按如下的步骤进行：

（1）主剂制备：

A、配料、研磨：将上述重量份数的聚天门冬树脂、分散剂、消泡剂、颜料、防沉剂、消光粉混合搅拌均匀，研磨至5-15μm；

B、调漆：在800-1000转/分匀速搅拌下缓慢加入溶剂、流平剂、防流挂助剂、消泡剂，充分搅拌并调节均匀，需要调节光泽的再根据要求添加消光粉高速搅拌至细度合格，同时进行颜色的调节达到色板要求；用涂-4杯于23℃测定涂料粘度为55-65秒，固体含量为80-90%，过滤包装；

（2）固化剂制备：将上述重量份数的异氰酸酯树脂、催化剂、溶剂，混合搅拌均匀，过滤包装；

（3）聚天门冬汽车涂料的配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：20～100：50的重量份数比混合并添加稀释剂搅拌均匀，调节粘度到施工粘度后，即可进行工件的喷涂施工。

2.权利要求1所述聚天门冬汽车涂料的制备方法，其中主剂中的溶剂为下列重量份数的原料：

二甲苯1-2

醋酸丁酯1-2

乙二醇丁醚醋酸酯0.1-0.5

异氟尔酮0.1-0.5；

固化剂中的溶剂为下列重量份数的原料：

二甲苯1-2

醋酸丁酯1-2

乙二醇丁醚醋酸酯0-0.5

碳酸二甲酯0-0.5。

3.采用权利要求1所述聚天门冬汽车涂料的制备方法制备的聚天门冬汽车涂料在轿车、大巴、车厢、汽车零部件产品涂装中的应用。