CN109135536A - 高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车涂料技术领域，具体涉及高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆及其制备方法，其包括以下重量份数的组分：PUD树脂20～40wt％、去离子水10～50wt％、异丙醇4～7wt％、乙二醇单丁醚2～5wt％、研磨色浆10～35wt％、基材润湿剂0.1～2wt％、增稠剂1‑4wt％和pH值调节剂0.1～1wt％。本发明提供了一种高光泽度、高耐水性的水性单组份修补漆，经该修补漆喷涂后，漆膜的光泽度、耐水性与现有技术相比存在显著性差异，附着力、耐酸性等指标达到了现有技术同等水平，且不易出现浮色发花的现象，取得了显著的进步。
Description
技术领域
本发明属于汽车涂料技术领域，具体涉及高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆及其制备方法。
背景技术
单组份水性聚氨酯漆常用的树脂为PUD或其改性树脂，由于其并非真溶液，同时具有较大的相对分子质量，因而对颜料的润湿分散性很差。由于水性聚氨酯涂料应用领域广，其总体性能要求远高于传统建筑乳胶漆，尤其是应用于汽车等装饰面漆，因此，其对分散剂的选用要求比较高。
目前应用于水性涂料体系的分散剂的种类很多，有硅酸盐、碳酸盐或聚磷酸盐等无机盐类(现有技术CN108219646A)、TEGO Dispers715W、TEGO Di spers740W、TEGODispers745W等脂肪酸衍生物(现有技术CN102277075A)。诸如此类的分散剂应用到水性涂料中对颜料起到了良好的分散作用，但是仍然存在以下缺陷：①分散剂自身对漆料的耐水性和光泽性影响较大；②由于水的表面张力大的影响，浮色发花现象是目前水性涂料难以克服的常见弊病之一，目前的分散剂无法很好的兼顾解决上述问题。总的来说，现有的分散剂尚无法满足制备高性能水性聚氨酯涂料的要求。
聚甲基丙烯酸-苯乙烯-甲基丙烯酸(PMAA-PS-PMAA)属于两亲嵌段共聚物，其分子中既含有亲水链段又含有疏水链段，因而对水相与油相皆有亲和性。由于其双亲性质及其分子结构的微观相分离趋势，使其具有许多独特的物理化学性质，包括在选择性溶剂中具有较强的形成分子有序体自组织能力、所形成的微乳液体系更稳定以及共聚物的物化性质可根据不同的需要定制等。但目前尚未公开将其用作分散剂的研究。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有以下特性的水性单组份汽车修补漆：
—其组分中颜料得以均匀分散，稳定性高；
—其组方中分散剂对修补漆的色泽和耐水性无影响，或仅存在细微影响，修补漆的色泽和耐水性高于现有水平；
—修补漆不存在浮色发花现象，体系稳定。
发明内容
本发明旨在提供一种高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆及制备方法，通过加入不同嵌段比的PMAA-PS-PMAA作为分散剂，并且控制其中之一的占比，可显著提高碳黑颜料的分散性，同时对修补漆的色泽和耐水性无明显影响，且解决了水性修补漆普遍存在的浮色发花现象。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，包括以下重量份数的组分：PUD树脂20～40wt％、去离子水10～50wt％、异丙醇4～7wt％、乙二醇单丁醚2～5wt％、研磨色浆10～35wt％、基材润湿剂0.1～2wt％、增稠剂1-4wt％和pH值调节剂0.1～1wt％；其中，所述研磨色浆包括：去离子水40～60wt％、异丙醇3～10wt％、分散剂5～25wt％、颜料润湿剂1～5wt％和碳黑颜料10～20wt％。
优选地，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝88:12和嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA组成。
优选地，所述分散剂中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA占比为8～12wt％。
优选地，所述分散剂中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA占比为9.5wt％。
优选地，所述基材润湿剂和颜料润湿剂为BASF Hydropalat WE 3221或B ASFHydropalat WE 3222。
优选地，所述PUD树脂为Bayhydrol XP 2648、Bayhydrol XP 2621或Ba yhydrolXP 2650。
优选地，所述增稠剂由缔合型聚氨酯增稠剂和假塑性聚氨酯增稠剂按1:1的重量比组成。
本发明另一目的在于提供一种制备上述高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆的方法，包括以下步骤：
A)研磨色浆的制备：取配方量的去离子水、异丙醇，加入分散剂和颜料润湿剂，混合均匀后，加入配方量的碳黑颜料，按配方量：氧化锆珠(1:1.5)的比例加入氧化锆珠震荡至细度合格；
B)修补漆的制备：取配方量去离子水，加入PUD树脂，搅拌均匀，边加边搅拌依次加入异丙醇及配方量的乙二醇单丁醚，搅拌3-5min，边加边搅拌加入上述研磨色浆，搅拌5-10min后分别依次加入基材润湿剂、增稠剂搅拌5-15min，用pH值调节剂调pH值至8.0-8.5，即得。
优选地，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝88:12和嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA组成。
优选地，所述分散剂中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA占比为8～12wt％。
满足制备高性能的水性聚氨酯涂料的分散剂除了需要具备较好的分散性能外，还应尽可能减少对最终涂层耐水性和光泽的影响，并且更好的是能够对水性漆存在的浮色发花现象具有一定的抑制作用。但显然，在申请日前，无论是加入无机盐类分散剂或聚合物类分散剂均无法同时满足上述需求。而发明人意外地发现，以不同嵌段比的PMAA-PS-PMAA作为分散剂(嵌段比PS：PMAA＝88:12和嵌段比PS：PMAA＝86:14)，并且控制其中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA的比例在8～12wt％，能够在满足分散性要求的前提下，使得最终涂层也能具备优异的耐水性和光泽度，取得了意料不到的技术效果。同时，由于PMAA-PS-PMAA本身是嵌段共聚物，且具有的相对分子质量与普通的无机盐类分散剂大，所以可以实现有效控制浮色发花现象。
本发明另一个关键点在于上述分散剂的加入方式，在于先将分散剂和碳黑颜料混合，使之对碳黑进行预处理，制备得到研磨色浆后再与其他原料混合，意外地发现，该操作能够显著降低碳黑表面酸值，提高碳黑的润湿和分散性，提高其贮藏稳定性，综合性能显著优于未经处理样品，取得了意料不到的技术效果。
本发明具有以下优点：
本发明提供了一种高光泽度、高耐水性的水性单组份修补漆，经该修补漆喷涂后，漆膜的光泽度、耐水性与现有技术相比得到了极大地提高，附着力、耐酸性等指标达到了现有技术同等水平，且不易出现浮色发花的现象，取得了显著的进步。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
本发明所述嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA(命名为PMAA-PS-PMAA-1)以及嵌段比PS：PMAA＝88:12的PMAA-PS-PMAA(命名为PMA A-PS-PMAA-2)的制备方法参考[两亲嵌段共聚物PMAA-PS-PMAA的合成及其胶束行为，冯秀娥]。
实施例1、水性单组份汽车修补漆
制备方法：
A)研磨色浆的制备：取配方量的去离子水、异丙醇，加入分散剂和BASFHydropalat WE 3221，混合均匀后，加入配方量的碳黑颜料，按配方量：氧化锆珠(1:1.5)的比例加入氧化锆珠震荡至细度合格；
B)修补漆的制备：取配方量去离子水，加入PUD树脂，搅拌均匀，边加边搅拌依次加入异丙醇及配方量的乙二醇单丁醚，搅拌3-5min，边加边搅拌加入上述研磨色浆，搅拌5min后分别依次加入BASF Hydropalat WE 3222润湿剂、增稠剂搅拌10min，用三乙醇胺调节pH值至8.0，即得。
实施例2、水性单组份汽车修补漆
制备方法参考实施例1。
实施例3、水性单组份汽车修补漆
实施例3与实施例1的区别在于，所述分散剂由8wt％PMAA-PS-PMAA-1+92wt％PMAA-PS-PMAA-2组成，其余参数及操作如实施例1所示。
实施例4、水性单组份汽车修补漆
实施例4与实施例1的区别在于，所述分散剂由12wt％PMAA-PS-PMAA-1+88wt％PMAA-PS-PMAA-2组成，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例1、水性单组份汽车修补漆
对比例1与实施例1的区别在于，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA组成，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例2、水性单组份汽车修补漆
对比例2与实施例1的区别在于，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝88:12的PMAA-PS-PMAA组成，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例3、水性单组份汽车修补漆
对比例3与实施例1的区别在于，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝88:12和嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA组成，其中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA的占比5wt％，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例4、水性单组份汽车修补漆
对比例4与实施例1的区别在于，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝88:12和嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA组成，其中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA的占比15wt％，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例5、水性单组份汽车修补漆
对比例5与实施例1的区别在于，所述分散剂为TEGO Dispers715W，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例6、研磨色浆
研磨色浆的制备：取配方量的去离子水、异丙醇，加入BASF Hydropalat WE 3221，混合均匀后，加入配方量的碳黑颜料，按配方量：氧化锆珠(1:1.5)的比例加入氧化锆珠震荡至细度合格。
试验例一、性能测试
将本发明实施例1～4以及对比例1～5所述水性修补漆施工于喷涂完色漆的工件上，漆膜性能测试标准如表1所示，测试结果如表2所示。
表1性能测试标准
表2漆膜性能测试结果
由上表2可知，经本发明实施例1～4修补漆施工后，漆膜性能最佳；与实施例1相比，对比例5为加入了现有的分散剂，其漆膜的耐水性和光泽度与实施例1相比下降最明显；对比例1(分散剂为PMAA-PS-PMAA-1)和2(分散剂为PMAA-PS-PMAA-2)仅加入了一种嵌段比的PMAA-PS-PMAA，施工后的漆膜与实施例1相比，耐水性和光泽度、附着力均有所下降，其中以光泽度下降最为明显；对比例3和4改变了PMAA-PS-PMAA-1和PMAA-PS-PMAA-2的占比，漆膜的性能与实施例1相比亦有所下降。上述结果说明，与现有分散剂相比，本发明分散剂在发挥其良好分散性能的同时不会降低漆膜的耐水性和光泽度，而上述效果是由PMAA-PS-PMAA-1和PMAA-PS-PMAA-2相互作用共同取得的。
试验例二、预处理对碳黑颜料稳定性的影响
取实施例1步骤A)和对比例6制备得到的研磨色浆，对其稳定性按照表3所示方法进行测试，测试结果如下表4所示。
表3测试方法
表4测试结果
| 检测项目 | 实施例1 | 对比例6 |
| 八角度色差值△E值 | 0.9 | 1.8 |
| 旋转粘度计(CPS/30℃) | 520 | 1200 |
| 贮存稳定性(级) | 10 | 7 |
由上表4可知，经本发明分散剂预处理后的碳黑颜料综合性能显著优于未经处理样品，取得了意料不到的技术效果。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：PUD树脂20～40wt％、去离子水10～50wt％、异丙醇4～7wt％、乙二醇单丁醚2～5wt％、研磨色浆10～35wt％、基材润湿剂0.1～2wt％、增稠剂1-4wt％和pH值调节剂0.1～1wt％；其中，所述研磨色浆包括：去离子水40～60wt％、异丙醇3～10wt％、分散剂5～25wt％、颜料润湿剂1～5wt％和碳黑颜料10～20wt％。
2.如权利要求1所述的高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，其特征在于，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝88:12和嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA按一定的重量比组成。
3.如权利要求2所述的高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，其特征在于，所述分散剂中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA占比为8～12wt％。
4.如权利要求3所述的高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，其特征在于，所述分散剂中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA占比为9.5wt％。
5.如权利要求1所述的高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，其特征在于，所述颜料润湿剂和基材润湿剂为BASF Hydropalat WE 3221或BASF Hydropalat WE 3222。
6.如权利要求1所述的高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，其特征在于，所述PUD树脂为Bayhydrol XP 2648、Bayhydrol XP 2621或Bayhydrol XP 2650。
7.如权利要求1所述的高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆，其特征在于，所述增稠剂由缔合型聚氨酯增稠剂和假塑性聚氨酯增稠剂按1:1的重量比组成。
8.一种制备如权利要求1～7任一所述的高光泽度、耐水性水性单组份汽车修补漆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)研磨色浆的制备：取配方量的去离子水、异丙醇，加入分散剂和颜料润湿剂，混合均匀后，加入配方量的碳黑颜料，按配方量：氧化锆珠(1:1.5)的比例加入氧化锆珠震荡至细度合格；
B)修补漆的制备：取配方量去离子水，加入PUD树脂，搅拌均匀，边加边搅拌依次加入异丙醇及配方量的乙二醇单丁醚，搅拌3-5min，边加边搅拌加入上述研磨色浆，搅拌5-10min后分别依次加入基材润湿剂、增稠剂搅拌5-15min，用pH值调节剂调节pH值至8.0-8.5，即得。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分散剂由嵌段比PS：PMAA＝88:12和嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA按一定的重量比组成。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述分散剂中嵌段比PS：PMAA＝86:14的PMAA-PS-PMAA占比为8～12wt％。
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