高固体分耐酸蚀,耐划伤透明涂料组合物制造技术

本发明专利技术提供一种耐酸蚀、耐划伤、低ＶＯＣ的透明涂料组合物，特别适合作为透明面漆，用于多层ＯＥＭ或表面整修汽车用涂料方面。此涂料组合物包含多异氰酸酯、聚酯多元醇和三聚氰胺组分，其中聚酯多元醇和三聚氰胺组分的含量超过组合物固体总重量的一半，多异氰酸酯组分包含一种脂肪族多异氰酸酯。此组合物可以分为双罐装或单罐装涂料组合物两种配方，单罐装配方中的异氰酸酯官能度用封闭剂如单体醇加以保护。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,耐划伤透明涂料组合物的制作方法
技术介绍
本专利技术总的来说涉及高固体分、低VOC(挥发性有机组分)的涂料组合物，更具体地说涉及适用于汽车OEM(原始设备制造)和表面整修用多层漆的低VOC透明涂料组合物。在汽车面漆市场上，底漆涂层-清漆涂层体系已经被广泛接受。接下来的努力方向在于改善整体外观，提高面漆涂层的透明度，防止这些涂层体系在以越来越高的固体分施工时发生老化，更进一步的努力方向是开发低VOC的涂料组合物。对于在施工后的性能，特别是在高固体分时的耐酸蚀耐划伤性能和低的施工粘度这两方面之间保持最佳的平衡的透明涂料配方仍存在不断的需求。例如三聚氰胺/丙烯酸多元醇交联涂料或者三聚氰胺自缩合涂料可以提供具有良好的耐划伤性能的涂层，但是这种涂层的耐酸侵蚀性差，而且在固体组分含量较高时外观也大受影响。另一方面，基于异氰酸酯/丙烯酸多元醇的2K(双组分)聚氨酯涂料通常能提供可以接受的耐酸蚀性，但这种涂层的耐划伤性能较差。因此，目前对于不仅具有良好的耐划伤和耐酸蚀性能，而且在尽可能最低的VOC条件下具有高的光泽和DOI(映象清晰度)的涂料仍有需求。Ntsihlele和Pizzi在题为“由异氰酸酯-甲氧甲基三聚氰胺体系共反应制备的交联涂料”(Journal of Applied Polymer Science(应用聚合物科学杂志)，1995年，55卷，153-161页)的文章中所述的一种方法是使芳香族的二异氰酸酯与甲氧甲基三聚氰胺反应。然而，仍然需要一种高固体分的透明涂料组合物，这种涂料即使长期暴露在日光中涂层也不会泛黄或变脆，同时又具有较低的施工粘度。专利技术的说明本专利技术涉及一种透明涂料组合物，其中包含一种聚酯多元醇，一种多异氰酸酯和一种三聚氰胺组分，其中所述多异氰酸酯和三聚氰胺组分的总量在50％-90％之间，此百分数为基于组合物固体总重量的重量百分数，且其中所述多异氰酸酯组分包含一种异氰酸酯官能度平均为2-6的脂肪族多异氰酸酯。本专利技术还涉及一种在底材上产生透明涂层的方法，包括涂布一层透明涂料组合物，该组合物包含一种聚酯多元醇，一种多异氰酸酯和一种三聚氰胺组分，其中所述多异氰酸酯和三聚氰胺组分的总量在50％-90％之间，此百分数为基于组合物固体总重量的重量百分数，且其中所述多异氰酸酯组分包含一种异氰酸酯官能度平均为2-6的脂肪族多异氰酸酯；和使所述组合物层固化成为所述的透明涂层。本专利技术的一个优点在于它的低VOC值，此值低于美国环境保护署(EPA)所规定的现行标准。本专利技术的另一优点是由本专利技术的涂料组合物所得到的涂层耐酸蚀，耐划伤，且硬度较高。还有一个优点是由本专利技术的涂料组合物所得到的涂层的透明度和光泽度较好。这里所使用的“双罐装涂料组合物”是指包含两种分别储存于不同容器中的组分的一种热固性涂料组合物，这些容器通常是密封的以提高此涂料组合物中各组分的贮存期限。使用前将各组分混合成一锅料。此锅混合物有一定的使用期限，一般从若干分钟(15-45分钟)至几小时(4-6小时)。此混合物涂布在底材表面上形成所需厚度的涂层，例如涂布在车身上。施涂完毕后，涂层在环境条件下固化，或在升温加热下烘烤固化，从而在底材表面上形成具有所需性能的涂层，诸如良好的耐划伤性能、耐环境侵蚀性能以及高光泽度等。“单罐装涂料组合物”是指包含贮存在同一容器中的两种组分的一种热固性涂料组合物。但是一种组分是被封闭的，以防止过早交联。在底材上施涂这种单罐装涂料组合物后，将涂层升温使封闭的组分解除封闭。然后在升高的温度下将该涂层烘烤固化，从而在底材表面形上成具有所需性能的涂层，诸如良好的耐划伤性能、耐环境侵蚀性能以及高光泽度等。“低VOC涂料组合物”是指按照ASTMD3960所规定的方法测定，每升涂料中有机溶剂的含量为0-0.472千克(每加仑4磅)的一种涂料组合物，每升组合物中有机溶剂的用量最好在0.118-0.295千克之间(每加仑1磅到2.5磅)。“高固体分涂料组合物”是指固体组分为65-100％，优选70％以上的涂料组合物，以上百分数均为基于组合物总重量的百分数。“透明涂料组合物”是指固化后会形成一个DOI等级(映象清晰度)大于80，20°光泽度等级高于80的透明涂层的一种透明涂料组合物。“GPC重均分子量”和“GPC数均分子量”分别表示用凝胶渗透色谱法测定的重均分子量和数均分子量。高效液相色谱(HPLC)由Hewlett-Packard公司(Palo Alto，加利福尼亚)提供，除非另有说明，所用液相为四氢呋喃，标准样为聚苯乙烯。“聚合物粒径”指的是聚合物颗粒的直径，由Brookhaven仪器公司(Holtsville，纽约)供应的Brookhaven BI-90型粒径测量仪测定。此仪器采用准弹性光散射技术测量聚合物的粒径。光散射强度是聚合物粒径的函数。基于加权平均强度的直径。此项技术描述于美国化学会研讨会丛书1987年版第三章的48-61页，Weiner等人题为“光子相关谱技术在粒度分析中的应用和缺点”的论文。“聚合物固体”和“组合物固体”是指处于干燥状态下的聚合物和组合物。“脂肪族”在此包括脂族和环脂族化合物。“可交联的”是指组合物中的各组分含有各种官能团，这些官能团能在本专利技术的组合物中发生反应，形成具有良好外观、耐久性、硬度和耐划伤性能的涂层。“耐酸蚀性”是指由涂装后的材料表面所提供的对环境因素例如酸雨所引起的化学腐蚀作用的耐受性。“耐划伤性”是指由涂层所提供的对机械摩擦的耐受能力，例如，涂装后的表面如汽车车体，在冲刷和清洁过程中所产生的摩擦。申请人已经意外地发现与典型的热固性涂料组合物，例如包含聚合物和交联组分的涂料组合物所使用的传统方法相反，一种非常切实可行的方法在于组合传统意义上被认为是交联剂物质来生产一种独特的低VOC、高固体分透明涂料组合物，这种涂料所形成的涂层具有突出的性能，如透明度，耐酸蚀性和耐划伤性等。在含有多异氰酸酯和三聚氰胺的涂料组合物配方中，如果所使用的三聚氰胺的含量超过组合物固体总重量的50％，则耐酸蚀性能就会很快下降。基于加速气候老化的耐久性也会受损。据信涂料组合物中三聚氰胺的重量百分数较高时会生成自缩合的三聚氰胺，反过来又会影响涂层的耐久性，但此说法并无确切依据。另一方面，如果在透明涂料组合物的配方中，多异氰酸酯例如六甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯的含量超过组合物固体总重量的55％，则所得到的涂层的耐划伤性能会受到损失。其它脂肪族异氰酸酯，如异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体，按此含量使用时效果也不能令人满意，因为如此高的含量会导致涂料的施工粘度较高，因此就需要更高的溶剂含量，结果致使该组合物的VOC值高得无法接受。因此需要提供一种不仅具有良好的耐划伤性和耐酸蚀性能，而且具有低施工粘度的低VOC涂料组合物。申请人已经意外地发现通过大幅度提高多异氰酸酯和三聚氰胺组分在涂料组合物中的总含量，且两者各自的含量均不超过组合物固体总量的一半，就能生成一种低VOC的透明涂料组合物，其耐划伤性能及耐酸蚀性能得以提高，同时只要包含聚酯多元醇就会具有低的施工粘度，低分子量的聚酯多元醇尤佳，因为可以得到更低的施工粘度。此外，上述组合也不会影响涂层的其它重要性能，诸如光泽、DOI，以及其它期望的性能。本专利技术的透明涂料组合物包含聚酯多元醇，多异氰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明涂料组合物，其中包含一种聚酯多元醇，一种多异氰酸酯和一种三聚氰胺组分，其中所述多异氰酸酯和三聚氰胺组分的总量在５０％－９０％之间，此百分数为基于组合物固体总重量的重量百分数，且其中所述多异氰酸酯组分包含一种异氰酸酯官能度平均为２－６的脂肪族多异氰酸酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PW乌利尔努克，JD诺尔德斯特伦，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]