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CN114752268B - 一种汽车外饰用双固化面漆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种汽车外饰用双固化面漆料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及C08F283/01，具体涉及一种汽车外饰用双固化面漆料及其制备方法和应用。原料以重量份计，包括以下成分：基体树脂10～15份，硬化剂0.5～2份，多官能团单体15～30份，改性树脂5～10份，光引发剂0.4～1份，流平剂0.2～0.5份，助剂1～5份，有机溶剂30～50份。本发明提供的一种汽车外饰用双固化面漆料具有耐刮擦性能高，耐水解、防水效果好，耐候性优异等优异。

Description

一种汽车外饰用双固化面漆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及C08F283/01，具体涉及一种汽车外饰用双固化面漆料及其制备方法和应用。
背景技术
汽车面漆是汽车在整体车身的涂装上色系统中的最终涂层，尤其是其良好的色彩感，外观装饰性，保护性以及耐候性的功能能够有效地提升汽车产品的整体价值。
近些年来，随着生产生活水平的提高，人们对于汽车外用面漆的性能要求也越来越高。尤其是对耐磨及耐光老化性能测试，一直以来都是涂料测试的难点。
专利CN201811070519.1提供了一种基于热塑性丙烯酸树脂的刮涂型中涂汽车涂料及其制备方法采用热塑性丙烯酸树脂、粉料、润湿分散剂、颜料、颜料分散剂等物质制备得到的汽车涂料具有附着力高、耐磨性好等优点。
专利CN201511009422.6提供了一种环保型纳米金属汽车面漆通过有机酸对纳米金属浆料进行羟基化，并通过硅烷偶联剂与体系中的水性丙烯酸树脂、氨基树脂等物质交联，使得汽车面漆硬度大、耐磨、耐刮擦性能好。
但现有技术制备的得到的漆料其防水能力不够，耐水解性较差，用于汽车外饰时，受外界环境的影响，容易被破坏。
本申请为了解决上述问题，提供了一种双固化面漆，提升产品耐用性、耐侯性、耐刮擦性等，可整体提高涂料的性能，且UV涂料属于环保型友好涂料，可有效降低VOC排放。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种汽车外饰用双固化面漆料，其原料以重量份计，包括以下成分：基体树脂10～15份，硬化剂0.5～2份，多官能团单体15～30份，改性树脂5～10份，光引发剂0.4～1份，流平剂0.2～0.5份，助剂1～5份，有机溶剂30～50份。
作为一种优选的方案，所述基体树脂在25℃，40wt％溶液的粘度为250-350mPa·s。
作为一种优选的方案，所述基体树脂的平均分子量为(25-35)*103。
作为一种优选的方案，所述基体树脂为包括丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂的至少一种。
作为一种更优选的方案，所述基体树脂为水性丙烯酸树脂。
作为一种更进一步优选的方案，所述水性丙烯酸树脂为水性丙烯酸树脂。
作为一种优选的方案，所述硬化剂为单官能团丙烯酸酯类单体。
作为一种优选的方案，所述单官能团丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯的至少一种。
作为一种更优选的方案，所述单官能团丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸异冰片酯。
作为一种优选的方案，所述硬化剂在25℃时的粘度为2-10cps。
作为一种优选的方案，所述硬化剂中阻聚剂含量为120-180ppm。
作为一种优选的方案，所述多官能团单体包括三官能团单体、四官能团单体、六官能团单体的至少一种。
作为一种更优选的方案，所述多官能团单体包括三官能团单体和六官能团单体。所述三官能团单体和六官能团单体的质量比为(12～14)：(5～7)。
作为一种优选的方案，所述三官能团单体在25℃时的粘度为400-550cps。
作为一种优选的方案，所述三官能团单体包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯的至少一种。
作为一种更优选的方案，所述三官能团单体包括季戊四醇三丙烯酸酯。
作为一种优选的方案，所述六官能团单体在25℃时的粘度为55000-75000cps。
作为一种优选的方案，所述六官能团单体包括双季戊四醇六丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯、芳香族聚氨酯六丙烯酸酯的至少一种。
作为一种更优选的方案，所述六官能团单体包括脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯。
作为一种更进一步优选的方案，所述季戊四醇三丙烯酸酯和脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯的质量比为13：6。
本申请中，通过采用季戊四醇三丙烯酸酯和脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯的混合物作为原料中的多官能团单体，有效地提高了面漆的力学性能和耐磨性能的同时，能够有效地的避免面漆的挥发性。本申请人认为：当本申请中季戊四醇三丙烯酸酯和脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯的质量比为13：6时，两者的协同作用，能够有效的形成适宜长度的可控链段，季戊四醇三丙烯酸酯的存在还能够有效减低聚氨酯酸酯在丙烯酸体系中的排斥现象，并且其存在的侧链羟基能够进一步的加强体系分子极性，另一方面，作为反应位点的同时，能够连接多树脂端。
作为一种优选的方案，所述改性树脂为双重固化树脂。
作为一种优选的方案，所述双重固化树脂为UV/EB固化树脂、UV/湿气固化树脂中的至少一种。
作为一种更优选的方案，所述改性树脂为UV/EB固化树脂。
作为一种优选的方案，所述改性树脂与基体树脂的质量比为(6～7)：(14～15)。
作为一种更优选的方案，所述改性树脂与基体树脂的质量比为6.5：14。
本申请中，通过采用UV/EB固化树脂，不仅有效的对面漆进行双固化改性，还能够进一步的提高面漆的全面性能。本申请人认为：当改性树脂与基体树脂的质量比为6.5：14时，改性树脂其本身带有的多侧链能够与本申请中形成的长直链烷烃骨架形成良好的互补效果，从而在提高体系的缠结性和交联性的同时，能够进一步，因为多侧链的存在，有效提高面漆在特定汽车表面的附着性，从而提高面漆的全面性能。
作为一种优选的方案，所述光引发剂包括4-氯二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、3-甲基-4苯基二苯甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯基乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮的至少一种。
作为一种更优选的方案，所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和4-甲基二苯甲酮。所述-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和4-甲基二苯甲酮的质量比为(1～2)：(1～2)。
作为一种优选的方案，所述流平剂为聚醚聚硅氧烷共聚物。
作为一种优选的方案，所述流平剂包括第一流平剂和第二流平剂。所述第一流平剂和第二流平剂的质量比为(1～2)：(1～2)。
作为一种优选的方案，所述第一流平剂在25℃时的粘度为2000mPa·s。
作为一种优选的方案，所述第二流平剂在25℃时的粘度为250mPa·s。
作为一种优选的方案，所述有机溶剂包括芳香烃类、短链有机醇、醚类化合物、酮类化合物、酯类化合物的至少一种。
作为更一种优选的方案，所述有机溶剂包括酯类化合物。
作为一种优选的方案，所述酯类化合物包括乙酸乙酯和/或乙酸丁酯。
作为一种优选的方案，所述助剂包括酚类化合物和胺类化物。所述酚类化合物和胺类化物的质量比为(1～2)：(3～5)。
作为一种更优选的方案，所述助剂包括二叔丁基对甲酚和二苯胺。
作为一种更进一步优选的方案，所述二叔丁基对甲酚和二苯胺的质量比为1.5：4。
但本申请人也发现，在本申请中改性树脂以及多官能团单体的加入，虽然增多的直链长度以及侧链数量，但同时增多的活性基团的加入容易引发体系内部的失电子反应，从而加速体系的变色和老化。当助剂为二叔丁基对甲酚和二苯胺，且两者的质量比为1.5：4时，作为自由基清除剂的酚类和胺类它们可以捕捉活性游离电子，使其变成不活性电子，抑制连续的失电子反应，并且酚类有助于胺类的再生能够长时间的抑制原子失电子反应，两者的协同作用抑制了复配稠化剂的失电子活性，从而进一步的降低了体系内部电子的流动以及基团的流动素的，从而提高了体系的整体稳定性。
本发明的第二个方面提供了一种汽车外饰用双固化面漆料的制备方法，包括以下步骤：将基体树脂，硬化剂，多官能团单体，改性树脂，有机溶剂混合均匀，升温到80-85℃，保温5-10min，然后加入光引发剂，保温1.5-2.5h，降温，然后加入流平剂，助剂混合均匀即得。
优选的，所述光引发剂分两次加入，第一次光引发剂的加入量为20-30wt％，第一次光引发剂的加入量为70-80wt％。
本发明的第三个方面提供了一种汽车外饰用双固化面漆料的应用，其特征在于，所述汽车外饰用双固化面漆料应用于汽车外饰领域。
有益效果：
现有技术制备的得到的漆料其防水能力不够，耐水解性较差，用于汽车外饰时，受外界环境的影响，容易被破坏。本发明通过采用季戊四醇三丙烯酸酯和脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯的混合物的多功能单体以及UV/EB固化树脂，提高各原料之间的结合力，促进分子链之间的缠结和交联，使面漆在汽车表面具有更高的附着力，提高面漆力学性能和耐磨性能的同时降低水，化学溶剂等对面漆的影响，避免面漆的挥发，更符合国家对于环保的要求。除此之外，本发明还采用二叔丁基对甲酚和二苯胺抑制原子失电子反应，避免活性基团过多，导致面漆保色不佳，耐候性较差，从而提高面漆的全面性能。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种汽车外饰用双固化面漆料，其原料以重量份计，包括以下成分：基体树脂14份，硬化剂1份，多官能团单体20份，改性树脂6.5份，光引发剂0.7份，流平剂0.3份，助剂3份，有机溶剂40份。
所述基体树脂为水性丙烯酸树脂，在25℃，40wt％溶液的粘度为250-340mPa·s，平均分子量为30*103，购自广州市敬益新材料有限公司，型号：日本三菱BR-113。
所述硬化剂为甲基丙烯酸异冰片酯，在25℃时的粘度为2-10cps，阻聚剂含量为120-180ppm，型号：长兴EM90，购自台湾长兴化学。
所述多官能团单体包括季戊四醇三丙烯酸酯和脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯。所述季戊四醇三丙烯酸酯和脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯的质量比为13：6。所述季戊四醇三丙烯酸酯在25℃时的粘度为400-550cps，阻聚剂含量为400-600ppm，型号：长兴EM90；所述脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯在25℃时的粘度为55000-75000cps，型号：长兴6145-100；所述多官能团单体均购自台湾长兴化学。
所述改性树脂为UV/EB固化树脂，型号：湛新EB8210，购自海逸企业发展有限公司。
所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和4-甲基二苯甲酮。所述-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和4-甲基二苯甲酮的质量比为1：1。所述2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮购自凯茵化工，型号：德国巴斯夫1173。所述4-甲基二苯甲酮购自湖北东曹化学科技有限公司，型号：MBZ。
所述流平剂为聚醚聚硅氧烷共聚物，包括第一流平剂和第二流平剂。所述第一流平剂和第二流平剂的质量比为1：1。所述第一流平剂在25℃时的粘度为2000mPa·s，型号：迪高410。所述第二流平剂在25℃时的粘度为250mPa·s，型号：迪高450；所述流平剂均购自佛山市顺德区三升贸易有限公司。
所述有机溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丁酯。所述乙酸乙酯和乙酸丁酯的质量比为1：2。
所述助剂包括二叔丁基对甲酚和二苯胺。所述二叔丁基对甲酚和二苯胺的质量比为1.5：4。
一种汽车外饰用双固化面漆料的制备方法，包括以下步骤：将基体树脂，硬化剂，多官能团单体，改性树脂，有机溶剂混合均匀，升温到82℃，保温8min，然后加入25wt％的光引发剂，保温40min，然后加入剩余光引发剂，保温1.2h，降温，然后加入流平剂，助剂混合均匀即得。
实施例2
一种汽车外饰用双固化面漆料，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和4-甲基二苯甲酮的质量比为2：5。
实施例3
一种汽车外饰用双固化面漆料，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述原料包括基体树脂15份，硬化剂1份，多官能团单体25份，改性树脂7份，光引发剂0.8份，流平剂0.3份，助剂3份，有机溶剂40份。
对比例1
一种汽车外饰用双固化面漆料，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所所述原料包括基体树脂14份，硬化剂1份，多官能团单体20份，改性树脂4份，光引发剂0.7份，流平剂0.3份，助剂3份，有机溶剂40份。
对比例2
一种汽车外饰用双固化面漆料，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述三官能团单体和六官能团单体的质量比为8：6。
性能测试
将实施例及对比例制备得到的双固化面漆料按照大众汽车标准TL-226以及AEPMT.1.6.2.002-2020测试标准进行测试。
1.耐热性：热老化时间500h；老化温度(105±2)℃。
2.耐水解性：(90±2)℃，(95±3)％RH/72h。(将产品放在温度箱中合适的位置以防止形成的液滴滴在产品上)，测试后需进行划格(或划叉)和耐刮划测试。
3.耐化学性和耐磨性及点滴试验：用干布进行2000次耐摩擦掉色试验(适用于重负荷区域的组件，如方向盘，变速杆把手)；
1.用干布进行100次耐摩擦掉色试验；
2.用湿布(蒸馏水)进行100次耐摩擦掉色试验；
3.用5％表面活性剂(
Figure BDA0003578778690000072
洗洁精)进行10次耐摩擦掉色试验；
4.含氨基的酒精清洗液(
Figure BDA0003578778690000073
玻璃清洁剂)进行10次耐摩擦掉色试验；
5.用石油醚(按照沸点范围：80℃-100℃)进行10次耐摩擦掉色试验；
6.变性酒精[乙醇99％，丁酮1％，分析纯]进行10次耐摩擦掉色试验；
7.合成汗液A[体积比为0.75％的醋酸(将7.5mL 100％的醋酸加蒸馏水定容至1L)]进行10次耐摩擦掉色试验
8.合成汗液B[氨水溶液:(1g NH3溶液+3.47g NaCl+690mL水)]进行10次耐摩擦掉色试验，通过。
4.氙灯老化测试：PV1303-2015。
表1性能测试结果
Figure BDA0003578778690000071

Claims (5)

1.一种汽车外饰用双固化面漆料，其特征在于，原料以重量份计，包括以下成分：基体树脂10~15份，硬化剂0.5~2份，多官能团单体15~30份，改性树脂5~10份，光引发剂0.4~1份，流平剂0.2~0.5份，助剂1~5份，有机溶剂30~50份；
所述多官能团单体包括三官能团单体和六官能团单体；所述三官能团单体为季戊四醇三丙烯酸酯；所述六官能团单体为脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯；所述季戊四醇三丙烯酸酯和脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯的质量比为13：6；
所述助剂包括二叔丁基对甲酚和二苯胺；所述二叔丁基对甲酚和二苯胺的质量比为1.5：4；
所述改性树脂为双重固化树脂；
所述基体树脂为水性丙烯酸树脂。
2.根据权利要求1所述的一种汽车外饰用双固化面漆料，其特征在于，所述基体树脂在25℃时，40wt%水溶液的粘度为250-350mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种汽车外饰用双固化面漆料，其特征在于，所述硬化剂为单官能团丙烯酸酯类单体。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种汽车外饰用双固化面漆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将基体树脂，硬化剂，多官能团单体，改性树脂，有机溶剂混合均匀，升温到80-85℃，保温5-10min，然后加入光引发剂，保温1.5-2.5h，降温，然后加入流平剂，助剂混合均匀即得。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的一种汽车外饰用双固化面漆料的应用，其特征在于，所述汽车外饰用双固化面漆料应用于汽车外饰领域。
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