低温固化1K底色漆及用1K底色漆涂覆基材的方法技术

本发明专利技术提供了一种储存稳定的单组分水性底色漆组合物，其包含三聚氰胺‑甲醛交联剂和具有可在酸催化下与三聚氰胺‑甲醛交联剂反应的基团的树脂。当与包含多异氰酸酯交联剂的溶剂型清漆组合物一起湿固化时，所述底色漆组合物可在110℃或更低的温度下固化。还提供了一种湿碰湿双涂层，其包含单组分水性底色漆和溶剂型清漆；一种湿碰湿三涂层，其包含水性底漆、单组分水性底色漆和溶剂型清漆层；和通过将湿碰湿双涂层固化而获得的固化面漆层。

Low temperature curing of 1K primer and coating of substrate with 1K primer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温固化1K底色漆及用1K底色漆涂覆基材的方法背景本专利技术涉及低温固化涂料组合物，通过双层固化机理形成的低温固化复合涂层以及包含该低温固化复合涂层的制品。所述低温固化涂料组合物在100℃或更低的温度下固化，因此适用于热敏性或塑料基材。在典型的汽车涂料中，将4层或更多层施加到车辆的金属表面上。尽管常规方法已经足够，并且已在全球汽车工业中商业应用，然而由于对改善耐候性、降低或减少环境影响以及降低生产成本的需求不断增长，因此人们正在进行不断的研究和开发工作，以寻求改善这些参数中的每一个。制备这些涂料所需的能源、材料成本或时间的任何减少都会由于大规模使用而带来巨大的经济收益。特别地，正在努力减少或消除该方法中溶剂的使用，同时保持或改善耐候性。同时，通过降低所需的固化温度和时间来降低能耗和成本将是有利的。常规地，车辆的涂覆方法包括车身基材的预处理，防腐蚀层、密封层、底漆和面漆的施加。预处理移除并清洁表面，从而能够使腐蚀防护层粘合，该腐蚀防护层在电沉积操作中施加。接着出于防腐蚀、消除漏水并使片落最小化的目的，施加密封剂。然后施加底漆以促进表面和作为面漆组分施加的底色漆之间的粘合。底漆还可为后续层赋予更光滑的表面，并且有助于固化涂层的抗片落性。最后，施加包括底色漆和清漆层的面漆。底色漆通常是包含颜色组分的层，而清漆层则提供光泽、光滑度和耐候性。常规的面漆涂覆操作可结合固化操作，这需要130-150℃的温度以确保面漆层完全交联。此外，尽管使用术语“面漆”来描述该层，然而通常可将额外层施加至面漆上以改善涂层的性能。汽车工业正面临着满足日益严格的车队联邦企业平均燃油经济性(CAFE)标准的挑战。改善车辆总体燃油效率(mpg)的一项关键策略是通过用较轻的塑料零件代替较重的钢制零件来开发“轻型”车辆。据估计，汽车市场约有20％包含塑料车身部件，并且这一数字有望继续增长。然而，在如上所述的常规表面涂覆方法中，使用塑料作为待涂覆基材的一部分在结构完整性方面可能是有问题的，因为塑料基材在高于130℃的固化温度下会物理变形。这种变形归因于塑料因熔融或部分熔融而产生的翘曲，以及归因于复合材料和用于粘结零件的粘合剂的不同热膨胀效应。因此，随着市场趋向于轻型车辆，涂覆操作，尤其是面漆的施加要求降低固化温度，以有效地和高效地允许使用塑料和其他热敏材料作为基材组分，以便生产轻型车辆。制备在100℃或更低的烘烤温度下有效固化的涂料组合物对于涂料生产商而言是一个具有挑战性的问题。一种改善低温交联的方法是使用高反应性交联剂。由于这些交联剂的高反应性，必须以两种独立的组合物形式提供涂料，在紧临施加前将其组合以将交联剂与共反应性树脂混合。对于清漆层，通常使用该双组分(2K)溶液，其中所述溶液使用了多异氰酸酯交联剂。然而，由于交联剂与多种颜色的混合复杂性(尤其是在水性或水基底色漆中)，因此2K方法很难在有色涂层或底色漆层中实施。进一步的复杂性包括多异氰酸酯交联剂与水基底色漆中所含的水的固有不相容性。此外，就底色漆而言，采用单组分(1K)水性体系将是有益的，该体系足够稳定，从而提供工业上可接受的贮存期，即使可固化树脂和该可固化树脂的交联剂存在于一种组分中也不会分解或过早固化。此外，通常与双组分体系有关的问题包括组分(可固化树脂和交联剂)的单独包装，由于对每种组分的精确量进行测量和计量而产生不精确性，需要昂贵的计量设备和计量辅助装置以确保混合精确量的单独组分；组分混合不足或混合过度；并且在使用1K水性底色漆组合物时，需要清洗管线以避免单独组分在混合时发生胶凝。水性底色漆通常包含用挥发性胺中和的酸官能树脂。在烘烤期间，这些胺会蒸发掉，从而留下游离酸基。这些游离酸基进而用于催化底色漆中的三聚氰胺交联。尽管该蒸发性解封闭在高于120℃的高温下很好地进行，然而少得多的胺能够在低于110℃的温度下解离并蒸发。这降低了交联所需的催化剂的量，并且膜性能差。在叔胺如二甲基乙醇胺的情况下，该蒸发性解封闭是主要的解封闭机理。在伯胺或仲胺如2-氨基、2-甲基、1-丙醇的情况下，存在其他解封闭机理，这涉及胺反应以形成碱性较低或非碱性的化合物。一种该反应是与异氰酸酯基反应，这形成了非碱性脲化合物。当将多异氰酸酯清漆施加至水性底色漆上时，这可以被促进。在使用多异氰酸酯清漆的伯胺或仲胺中和的水性底色漆的情况下，可以实现改善的底色漆固化。然而，可能发生的另一种反应是伯胺或仲胺与三聚氰胺-甲醛树脂中的甲醛反应。尽管这可促进烘烤期间的解封闭，然而该反应也可在储存期间在底色漆中发生。这可能导致底色漆的pH值降低。pH的这种降低是不希望的，因为其可促进三聚氰胺的交联并使树脂和颜料的胶体装置失稳。这种不稳定的底色漆的贮存期比对供应链目的便利的贮存期短。因此，希望找到能与多异氰酸酯反应形成非碱性产物，但在储存期间不会导致pH值显著降低的胺。本专利技术人惊讶地发现具有本文所述性质的仲胺可用于满足这些要求。因此，本专利技术的一个目的是提供一种储存稳定的1K水性底色漆组合物，其可在100℃或更低的烘烤温度下在与溶剂型清漆组合物接触时固化。本专利技术的另一目的是提供一种制备用于汽车表面涂层的面漆层的方法，其中在100℃或更低的烘烤温度下同时固化储存稳定的水性1K底色漆和溶剂型清漆层。又一目的是提供一种涂覆有共固化的水性1K彩色底色漆和溶剂型清漆层的交联面漆的基材。专利技术简述根据本专利技术，提供了这些和其他目的，其第一实施方案包括一种1K底色漆组合物，其包含：三聚氰胺-甲醛交联剂；具有可与交联剂反应的基团的树脂；和水；其中所述底色漆组合物的组分包含至少一个酸基，从而使得在1K底色漆组合物中存在多个酸基，所述多个酸基被至少一种选自仲胺和仲胺的甲醛缩合物的有机胺组分至少部分中和，所述组合物的pH为7.5-9.0，所述有机胺的甲醛缩合物的pKa为至少8.0。在第一实施方案的一个方面中，所述1K底色漆组合物是储存稳定的，其中在储存8周后该组合物的pH变化为0.2或更小。在第一实施方案的另一方面中，所述仲胺在pH8下的分配系数(logP)为2.0至-1.0。在另一方面中，至少部分中和的所述多个酸基包括羧酸基，膦酸基、烷基酯酸式磷酸酯基和磺酸基中的至少一种。在第一实施方案的另一方面中，用于中和酸单元的仲胺是具有7个或更少碳的环烷基胺或二烷基胺，并且在一个特定方面中，所述仲胺为二乙胺、二丙胺、二异丙胺、哌啶和吡咯烷中的至少一种。在第二实施方案中，包括了一种用溶剂型清漆组合物和第一实施方案的1K水性底色漆组合物将基材涂面漆的方法。所述方法包括：用水性1K三聚氰胺-甲醛交联剂组合物涂覆基材的表面以获得底色漆层；至少部分地干燥底色漆层；将溶剂型异氰酸酯清漆组合物施加到至少部分干燥的底色漆上以获得底色漆层和清漆层的双涂层；以及在环境温度至110℃的温度下固化双涂层；其中所述溶剂型异氰酸酯清漆组合物包含多异氰酸酯。在该第二实施方案的一个方面中，一种方法是施加水性底漆涂层，部分干燥，然后如上所述施加1K底色漆和溶剂型清漆，并将这三个湿碰湿涂层在环境温度至110℃的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种1K底色漆组合物，其包含：/n三聚氰胺-甲醛交联剂；/n具有可与交联剂反应的基团的树脂；和/n水；/n其中底色漆组合物的组分包含至少一个酸基，从而使得在1K底色漆组合物中存在多个酸基，/n所述多个酸基被至少一种选自仲胺和仲胺的甲醛缩合物的有机胺组分至少部分中和，/n所述组合物的pH为7.5-9.0，并且/n仲胺的甲醛缩合物的pKa为至少8.0。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170718 EP 17181852.91.一种1K底色漆组合物，其包含：
三聚氰胺-甲醛交联剂；
具有可与交联剂反应的基团的树脂；和
水；
其中底色漆组合物的组分包含至少一个酸基，从而使得在1K底色漆组合物中存在多个酸基，
所述多个酸基被至少一种选自仲胺和仲胺的甲醛缩合物的有机胺组分至少部分中和，
所述组合物的pH为7.5-9.0，并且
仲胺的甲醛缩合物的pKa为至少8.0。


2.根据权利要求1的组合物，其中仲胺包括7个或更少碳的二烷基胺或环烷基胺。


3.根据权利要求1或2的组合物，其中具有可与三聚氰胺-甲醛交联剂反应的基团的树脂包括选自如下组的多元醇聚合物：聚(甲基)丙烯酸酯多元醇、聚酯多元醇、聚氨酯多元醇或其杂化混合物。


4.根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中所述多个酸基包括羧酸基、膦酸基、有机酯酸式磷酸酯基和磺酸基中的至少一种。


5.根据权利要求1-4中任一项的组合物，其中包含至少一个酸基的组分为选自水分散性多元醇聚合物、乳化树脂、阴离子表面活性剂和酸催化剂中的至少一种。


6.一种涂覆基材的方法，其包括：
用根据权利要求1-5中任一项的1K水性涂料组合物涂覆基材的表面以获得底色漆；
至少部分干燥底色漆；
将溶剂型异氰酸酯清漆组合物施加到至少部分干燥的底色漆上以获得底色漆层和清漆层的湿碰湿涂层；
在环境温度至110℃的温度下干燥和固化双涂层；
其中溶剂型异氰酸酯清漆组合物包含多异氰酸酯交联剂。


7.根据权利要求6的涂覆基材的方法，其中溶剂型清漆是包含未封闭的多异氰酸酯交联剂的双组分(2K)组合物。


8.根据权利要求6的涂覆基材的方法，其中溶剂型清漆为包含封闭的多异氰酸酯交联剂的单组分(1K)组合物。


9.根据权利要求6-8中任一项的涂覆基材的方法，进一步包括：
将1K底色漆施加到湿的或部分干燥的水性底漆的涂层上。


10.一种位于基材上的湿碰湿多涂层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·阿弗尔特，B·W·麦克德莫特，T·S·德桑布尔，D·H·坎贝尔，
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