水性底色漆和使用底色漆制备多层涂漆体系制造技术

本发明专利技术涉及一种水性底色漆材料，其包含：至少一种水性聚氨酯‑聚脲分散体(PD)，其包含该分散体中所含的平均尺寸为40‑2000nm且凝胶率为至少50％的聚氨酯‑聚脲颗粒，和至少一种水性分散体(wD)，其包含通过烯属不饱和单体的三种不同的混合物(A)、(B)和(C)相继自由基乳液聚合制备的聚合物。本发明专利技术还涉及使用所述底色漆材料制备的多层涂漆体系。

Preparation of Multilayer Paint System with Water-borne Primer and Primer

The invention relates to a water-borne primer paint material, which comprises at least one waterborne polyurethane polyurea dispersive (PD), which comprises polyurethane polyurethane polyurea particles containing an average size of 40 2000Nm and a gel rate of at least 50%, and at least one water dispersive body (wD) containing three different mixtures (A), (B) and (C) of ethylenically unsaturated monomers in the dispersion. Polymers prepared by emulsion polymerization. The invention also relates to a multilayer paint system prepared using the primer material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性底色漆和使用底色漆制备多层涂漆体系本专利技术涉及一种水性底色漆材料。本专利技术还涉及一种制备多层涂漆体系的方法，其包括使用至少一种该水性底色漆材料制备至少一个底色漆膜。本专利技术进一步涉及通过本专利技术的方法制备的多层涂漆体系。现有技术金属基材或塑料基材上的多层涂漆体系(实例为汽车工业领域中的多层涂漆体系)是已知的。从概念上讲，从金属基材开始，金属基材上的这种多层涂漆体系通常包含单独固化的电泳涂膜、直接施加至电泳涂膜上并且单独固化的膜(通常称为二道底漆膜)、至少一个包含颜色颜料和/或效应颜料并且通常称为底色漆膜的膜，和清漆膜。底色漆膜和清漆膜通常共同固化。在与安装在车辆中或车辆上的部件的领域相关的塑料基材上，通常同样存在施加相应的底色漆膜和清漆膜的情况。在一些情况下，在施加底色漆材料之前施加某些二道底漆或粘合底漆。特别是就金属基材而言，有一些方法试图省略将直接施加至固化的电泳涂膜上的涂料组合物(即，在上述标准方法中称为二道底漆的涂料组合物)固化的单独步骤，同时任选地降低由该涂料组合物制备的涂膜的膜厚。在本领域中，这种因此不单独固化的涂膜通常称为底色漆膜(并且不再是二道底漆膜)，或者为了将其与施加在其上的第二底色漆膜区分开来，将其称为第一底色漆膜。在一些情况下，甚至试图完全省略该涂膜(在这种情况下，此时直接在电泳膜上制备仅一个所谓的底色漆膜，在省略单独的固化步骤下，在其上施加清漆材料；换言之，最终同样省略了单独的固化步骤)。因此，代替单独的固化步骤和额外的最终固化步骤，意欲在将所有涂膜施加至电泳涂膜上之后仅具有一个最终固化步骤。从环境和经济角度来看，避免直接施加至电泳涂膜上的涂料组合物的单独固化步骤是非常有利的。原因在于，这节约了能量，并且当然使得整个生产操作以显著更低的严格程度进行。就塑料方法而言，已知类似的方法，其中当然不制备电泳涂膜。因此，将由第一底色漆材料、第二底色漆材料和清漆材料组成的用于共同固化的体系例如直接施加至塑料基材(其可进行表面活化预处理)上，或者施加至首先施加在基材上的二道底漆膜或粘合底漆膜上。同样已知的是用于重新建立多层涂漆体系的修补方法。此时，这些为如下方法：其中制备如上所述制备但具有某些缺陷的多层涂漆体系。该修补方法例如通过局部修复(点修复)缺陷，或者通过完全重新涂覆带有缺陷的初始涂饰(双重涂饰)来进行。在这种情况下，通常在局部砂磨缺陷之后，施加如上所述的由二道底漆、底色漆和清漆组成或者由第一底色漆、第二底色漆、清漆组成的体系。也可施加仅一种底色漆和施加在其上的清漆，然后共同固化。然后，在此处的实践中，将具有缺陷(初始涂饰)的多层涂漆体系用作基材。尽管现有的多层涂漆体系的技术性能通常已足以满足汽车制造商的规格，然而仍需要对其进行改进。就最后描述的制备多层涂漆体系的方法而言，尤其如此，其中正如所指出的那样，省略了单独的固化步骤。然而，即使对于上文稍早就制备多层涂漆体系所述的标准方法，仍可在这方面进行优化。一个特别的挑战是提供多层涂漆体系，使用该体系首先获得了非常好的光学性能(例如，避免爆孔痕迹或针孔)，而且其次获得了最佳的机械抗性，尤其是最佳的粘合性。主要挑战是在修补领域中获得良好的粘合性。技术问题因此，本专利技术所要解决的问题是提供一种允许消除上述缺点的多层涂漆体系和/或用于制备该多层涂漆体系的涂料组合物。因此，目的是可提供除优异的美学性能之外，还具有非常好的粘合性的多层涂漆体系(初始涂饰)和修补漆多层涂漆体系。技术方案已发现所述问题通过一种水性底色漆材料解决，其包含：至少一种水性聚氨酯-聚脲分散体(PD)，其具有存在于分散体中的平均粒度为40-2000nm且凝胶率为至少50％的聚氨酯-聚脲颗粒，其中聚氨酯-聚脲颗粒在每种情况下以反应后的形式包含：(Z.1.1)至少一种含有异氰酸酯基且含有阴离子基团和/或可转化成阴离子基团的基团的聚氨酯预聚物，和(Z.1.2)至少一种含有两个伯氨基和一个或两个仲氨基的多胺，以及至少一种水性分散体(wD)，其包含粒度为100-500nm并且通过烯属不饱和单体的三种不同的混合物(A)、(B)和(C)的相继自由基乳液聚合制备的聚合物，其中：由混合物(A)制备的聚合物具有10-65℃的玻璃化转变温度，由混合物(B)制备的聚合物具有-35℃至15℃的玻璃化转变温度，和由混合物(C)制备的聚合物具有-50℃至15℃的玻璃化转变温度。上述水性底色漆材料在下文中也称为本专利技术的底色漆材料，因此是本专利技术的主题。本专利技术底色漆材料的优选实施方案由下文描述以及从属权利要求知悉。本专利技术的另一主题为一种制备多层涂漆体系的方法，其中使用至少一种本专利技术的水性底色漆材料制备至少一个底色漆膜。此外，本专利技术涉及一种通过本专利技术方法制备的多层涂漆体系。通过使用本专利技术的底色漆材料，获得了多层涂漆体系，其具有出色的性能，尤其是优异的美学性能，此外还具有非常好的粘合性。通过使用所述底色漆材料，也可以以特别高的品质修补带有缺陷的多层涂漆体系。在该修补领域(就粘合性和机械抗性而言，这是一个特殊挑战)中也实现了优异的性能谱。专利技术详述本专利技术的水性底色漆包含至少一种，优选正好一种特定的水性聚氨酯-聚脲分散体(PD)，这是一种分散体，其中存在的聚合物颗粒是聚氨酯-聚脲基的。该聚合物原则上可通过常规的聚加成反应制备，例如多异氰酸酯与多元醇以及多胺的聚加成反应。然而，就本专利技术的分散体(PD)或其所含的聚合物颗粒而言，必须满足下文所列的特定条件。存在于水性聚氨酯-聚脲分散体(PD)中的聚氨酯-聚脲颗粒具有至少50％的凝胶率(对于测量方法，参见实施例部分)。此外，存在于分散体(PD)中的聚氨酯-聚脲颗粒具有40-2000纳米(nm)的平均粒度(对于测量方法，参见实施例部分)。因此，本专利技术所用的分散体(PD)为微凝胶分散体。这是因为，如上文已述的那样，微凝胶分散体包含聚合物分散体，其中聚合物首先以相当小的颗粒或微粒形式存在，其次聚合物颗粒至少部分地在分子内交联。后者意味着存在于颗粒内的聚合物结构等同于具有三维网络结构的典型宏观网络。然而，从宏观上来看，这种微凝胶分散体仍然是聚合物颗粒在分散介质(例如水)中的分散体。尽管颗粒也可部分地显示出彼此的交联桥(考虑到制备方法本身，这几乎不能排除)，然而该体系无论如何都是具有存在于其中且具有可测量的平均粒度的离散颗粒的分散体。鉴于微凝胶是介于支化和宏观交联体系之间的结构，并且因此兼具大分子特性和可溶于合适有机溶剂中的网络结构以及不溶性宏观网络，交联聚合物的含量可例如仅在分离出固体聚合物后，在移除水和任何有机溶剂后，且随后进行萃取而测定。此处，利用的特性是初始可溶于合适有机溶剂中的微凝胶颗粒在分离后保持其内部网络结构，并且在固体材料中表现得像宏观网络。交联可通过可实验获得的凝胶率验证。凝胶部分最终是分散体的聚合物含量，其作为分离的固体不能在溶剂中进行分子分散溶解。在这种情况下，必须得出结论，在分离聚合物固体的过程中，随后的交联反应进一步提高了凝胶率。该不溶物比例又对应于以分子内交联颗粒和/或颗粒级分的形式存在于分散体中的聚合物含量。在本专利技术的上下文中，已发现，只有具有粒度处于本专利技术必需范围内的聚合物颗粒的微凝胶分散体才具有所有所需的性能。此时，重要的尤其是非常低的粒度与然而显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性底色漆材料，其包含：至少一种水性聚氨酯‑聚脲分散体(PD)，其具有存在于分散体中的平均粒度为40‑2000nm且凝胶率为至少50％的聚氨酯‑聚脲颗粒，其中聚氨酯‑聚脲颗粒在每种情况下以反应后的形式包含：(Z.1.1)至少一种含有异氰酸酯基且含有阴离子基团和/或可转化成阴离子基团的基团的聚氨酯预聚物，和(Z.1.2)至少一种含有两个伯氨基和一个或两个仲氨基的多胺，以及至少一种水性分散体(wD)，其包含粒度为100‑500nm并且通过烯属不饱和单体的三种不同的混合物(A)、(B)和(C)的相继自由基乳液聚合制备的聚合物，其中：由混合物(A)制备的聚合物具有10‑65℃的玻璃化转变温度，由混合物(B)制备的聚合物具有‑35℃至15℃的玻璃化转变温度，和由混合物(C)制备的聚合物具有‑50℃至15℃的玻璃化转变温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.15 EP 16179635.41.一种水性底色漆材料，其包含：至少一种水性聚氨酯-聚脲分散体(PD)，其具有存在于分散体中的平均粒度为40-2000nm且凝胶率为至少50％的聚氨酯-聚脲颗粒，其中聚氨酯-聚脲颗粒在每种情况下以反应后的形式包含：(Z.1.1)至少一种含有异氰酸酯基且含有阴离子基团和/或可转化成阴离子基团的基团的聚氨酯预聚物，和(Z.1.2)至少一种含有两个伯氨基和一个或两个仲氨基的多胺，以及至少一种水性分散体(wD)，其包含粒度为100-500nm并且通过烯属不饱和单体的三种不同的混合物(A)、(B)和(C)的相继自由基乳液聚合制备的聚合物，其中：由混合物(A)制备的聚合物具有10-65℃的玻璃化转变温度，由混合物(B)制备的聚合物具有-35℃至15℃的玻璃化转变温度，和由混合物(C)制备的聚合物具有-50℃至15℃的玻璃化转变温度。2.如权利要求1所述的水性底色漆材料，其中单体混合物(A)包含至少50重量％的在25℃下在水中溶解度小于0.5g/l的单体，单体混合物(B)包含至少一种多不饱和单体。3.如权利要求1或2所述的水性底色漆材料，其中单体混合物(A)的含量为0.1-10重量％，单体混合物(B)的含量为60-80重量％，单体混合物(C)的含量为10-30重量％，在每种情况下基于混合物(A)、(B)和(C)的各量的总和。4.如权利要求1-3中任一项所述的水性底色漆材料，其中存在于单体混合物(B)中的多烯属不饱和单体仅为二烯属不饱和单体。5.如权利要求1-4中任一项所述的水性底色漆材料，其中单体混合物(A)和(B)不含羟基官能单体且不含酸官能单体。6.如权利要求1-5中任一项所述的水性底色漆材料，其中多胺(Z.1.2)由一个或两个仲氨基、两个伯氨基以及脂族饱和烃基组...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·鲍尔，D·艾尔霍夫，K·费希特纳，H·罗伊特，M·比尔曼，J·施瓦兹，P·威尔姆，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE