CN109535992B - 一种用于汽车内饰光学部件pc基材的高耐磨高光uv涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，包括以下重量份的原料：聚氨酯丙烯酸树脂A 35‑55份、聚氨酯丙烯酸树脂B 10‑20份、1,6‑己二醇二丙烯酸酯5‑15份、耐磨助剂5‑10份、流平剂1‑3份、紫外线吸收剂1‑2份、光引发剂2‑5份、溶剂10‑20份、稀释剂40‑60份，其中，聚氨酯丙烯酸树脂A和聚氨酯丙烯酸树脂B的官能度分别为6～8、3.5～4。该涂料可直接涂装在PC表面上，除了满足汽车内饰所需要的耐化学品性和耐候性等常规油漆性能外，还满足光学部件所需要的透光性，最大的优点还在于满足了高耐磨性能的要求，耐磨性能已通过GMW14444‑2014(ASTM D‑1044)测试。

Description

一种用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料及其 制备方法

技术领域

本发明属于汽车内饰涂料技术领域，涉及一种用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料及其制备方法，特别涉及一种可直接涂装在PC(聚碳酸酯)表面上，使其表面达到高耐磨性能的溶剂型UV涂料。

背景技术

随着汽车智能化、互联网化的发展趋势，越来越多的汽车内部安装了集成导航等多功能化的多媒体触摸屏终端，而多媒体触摸屏终端的外屏大都采用PC材料，因其具有高透明性和抗冲击性等优点，但同时PC材料具有较差的抗刮擦性和抗磨性，因此，需要研发一种既具有高透光性，又具有高抗刮抗磨性的涂层作为外屏的保护涂层。

然而，现有涂料的耐磨性能和透光度两者往往不可兼得，即现有涂料达到耐磨性能的要求，却无法满足较好的透光度；和现有涂料满足较好的透光度，却无法达到耐磨性能的要求。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，该涂料可直接涂装在PC表面上，除了满足汽车内饰所需要的耐化学品性和耐候性等常规油漆性能外，还满足光学部件所需要的透光性，最大的优点还在于满足了高耐磨性能的要求，耐磨性能已通过GMW14444-2014，测试方法为ASTM D-1044性能测试标准。

本发明的第二目的是提供一种上述用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料的制备方法，制得的涂料可直接涂装在PC表面上，除了满足汽车内饰所需要的耐化学品性和耐候性等常规油漆性能外，还满足光学部件所需要的透光性，最大的优点还在于满足了高耐磨性能的要求，耐磨性能已通过GMW14444-2014，方法为ASTM D-1044性能测试标准。

本发明的技术方案如下：

一种用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，由包括以下重量份的原料制得：

其中，所述的聚氨酯丙烯酸树脂A的官能度为6～8；所述的聚氨酯丙烯酸树脂B的官能度为3.5～4。

优选为，所述的耐磨助剂为聚四氟乙烯蜡、纳米级二氧化硅或纳米级三氧化二铝中的一种或几种。

优选为，所述的流平剂为有机硅流平剂、聚丙烯酸酯流平剂或氟改性丙烯酸流平剂中的一种或几种。

优选为，所述的有机硅流平剂为BYK333；所述的聚丙烯酸酯流平剂为TegoFlow370；所述的氟改性丙烯酸流平剂为BASF FL3777N。

优选为，所述的紫外线吸收剂为Tinuvin400、Tinuvin152或Tinuvin123中的一种或几种。

优选为，所述的光引发剂为α-羟基酮类光引发剂。

优选为，所述的α-羟基酮类光引发剂为BASF Irgacure184。

优选为，所述的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基甲酮、乙二醇丁醚醋酸酯或乳酸乙酯中的一种或几种。

优选为，所述的稀释剂为醋酸丁酯/甲基异丁基甲酮/乳酸乙酯的混合溶剂，其重量比为5:3:2。

本发明还公开了一种上述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照上述配方中的各重量份原料，在避光且温度为15-30℃下，将聚氨酯丙烯酸树脂A、聚氨酯丙烯酸树脂B、1,6-己二醇二丙烯酸酯和适量溶剂混合均匀，然后搅拌下再加入耐磨助剂、流平剂和紫外线吸收剂，混匀至用透明玻璃进行淋涂后，其表面未见分散均匀的颗粒物，得到混合液；

(2)将光引发剂溶解于剩余溶剂中，再与步骤(1)制得的混合液混匀，并经过均质分散机进行均质化，过滤后，最后加入稀释剂，调整粘度即制得高耐磨高光UV涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，应用于汽车内饰用光学部件，可达到透明且高光表面，既可以满足汽车内饰涂料要求，又满足光学部件表面的高耐磨特性。

附图说明

图1为实施例2第1组的GMW14444-2014,4.4.6测试结果示意图；

图2为实施例2第2组的GMW14444-2014,4.4.6测试结果示意图；

图3为实施例2第3组的GMW14444-2014,4.4.6测试结果示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

以下实施例所用的各原料若无特别说明，均为市售原料，其中，各原料可参选购买，聚氨酯丙烯酸树脂A的商品名为BASF Laromer UA9047，聚氨酯丙烯酸树脂B的商品名为Allnex EB4680。

将以下实施例制得的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料喷涂于由PC材料制得的光学部件外屏后，进行相关性能测试，包括外观、附着力、抗高温抗裂实验等基本性能测试和耐磨性测试，其中，基本性能测试通过GMW16877-2013进行测试，耐磨性测试通过ASTM D1044(GM14444-2014)进行测试。

实施例1

本实施例1考察了聚氨酯丙烯酸树脂A和聚氨酯丙烯酸树脂B的用量对高耐磨高光UV涂料性能的影响，其中，首先选取了本领域技术人员通常检测涂料性能的项目，即外观、附着力和抗90℃高温开裂实验来评价；其次，再经GMW16877-2013测试。

本实施例1的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，由包括以下重量份的原料制得：1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)10份、耐磨助剂(Tivida AS1010)5份、流平剂(BYK333)1份、紫外线吸收剂(Tinuvin400)1份、光引发剂(Irgacure184)3份，醋酸丁酯7.5份、甲基异丁基酮4.5份与乳酸乙酯3份的混合溶剂，其中，聚氨酯丙烯酸树脂a(LaromerUA9047)和聚氨酯丙烯酸树脂b(EB4680)的用量均见表一，稀释剂为醋酸丁酯20份、甲基异丁基酮12份与乳酸乙酯8份的混合溶剂，其用量可根据施工粘度进行调整。

该实施例用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)按照上述配方中的的各重量份原料，在避光且温度为15-30℃下，将聚氨酯丙烯酸树脂A、聚氨酯丙烯酸树脂B、1,6-己二醇二丙烯酸酯和适量溶剂混合，搅拌约15-30分钟，混匀后，然后搅拌下再加入耐磨助剂、流平剂和紫外线吸收剂，搅拌约30-60分钟，混匀至用透明玻璃进行淋涂后，其表面未见分散均匀的颗粒物，得到混合液；

(2)将光引发剂溶解于剩余溶剂中，再与步骤(1)制得的混合液搅拌混合，搅拌15-30分钟，并经过均质分散机均质化，混匀后经粒径为1微米的烛式滤芯加压过滤，最后加入经粒径为1微米的烛式滤芯加压过滤后的稀释剂，调整可喷粘度即制得高耐磨高光UV涂料。

将制得高耐磨高光UV涂料涂装于由PC材料制得的光学部件外屏后，进行相关性能测试，包括外观、附着力、抗高温抗裂实验和GMW16877-2013。该涂装方法为：使用0.8-1.3mm口径的空气喷枪或者旋杯喷枪喷涂至PC基材上，其中，膜厚15-20μm，预热5-10min(50-60℃)，紫外光固化(能量800-1000mj/cm²)。

表一

在保持聚氨酯丙烯酸树脂A和聚氨酯丙烯酸树脂B的总固含量不变和聚氨酯丙烯酸树脂A和聚氨酯丙烯酸树脂B均是100％固含量树脂的基础上，改变聚氨酯丙烯酸树脂A和聚氨酯丙烯酸树脂B的比例。从表一可知，聚氨酯丙烯酸树脂A提供非常好的透明性和高光泽度，对外观起主要作用，聚氨酯丙烯酸树脂B提供非常好的附着力和高温抗裂性，经过配比的调整，最终得出：聚氨酯丙烯酸树脂A的最佳添加量为45份，聚氨酯丙烯酸树脂B的最佳添加量为15份，既达到非常好的外观，又能保证较好的附着力和耐高温抗裂性。

此外，再进行GMW16877-2013测试，包括以下测试，测试结果如表二所示。

固化测试：使用92％的乙醇+8％的丁酮混合溶剂，使用Test Fabric公司的标准测试纱布蘸取溶剂后，施加500g的力，进行往复擦拭10个来回，在10X放大镜下观察油漆表面无明显的软化现象和测试纱布上沾色等级AATCC≥4级。

胶带附着力：用美工刀在涂层上划交叉方格线，间隔1mm,每个方向划6条线深至基材的线，使用3M 898胶带紧紧贴合在涂层划格表面，然后按60°角度迅速揭掉胶带，观察涂层表面划格区域有无涂膜脱落

防晒霜和杀虫剂测试：在涂层表面选取一块约2cm*2cm的区域，将美国waterbaby品牌，防晒指数为SPF50的水性防晒液均匀涂摸在区域表面，放入烘箱中80±1℃，存放1小时后，取出测试板，观察表面油漆涂层是否有鼓包、脱落、变色等不良结果。使用Erichsen牛顿笔，1mm半球划头，8N负重，刮擦涂层表面，检查漆膜表面没有被刮穿透到基材的现象。

在涂层表面3处位置分别点滴1微升的浓度>20％的DEET溶液，放入烘箱中80±1℃，存放1小时后，取出测试板，观察表面油漆涂层是否有鼓包、脱落、变色等不良结果。使用Erichsen牛顿笔，1mm球头，8N负重，刮擦涂层表面，要求漆膜表面没有被刮穿透到基材的现象。

清洁剂测试：将适量的清洁剂用滴管滴注于样品表面，保持1分钟，使用白色纱布运用适量的压力进行10次来回擦拭。纱布使用Test Fabric公司的测试专用纱布。白布上颜色转移等级和样板表面颜色变化等级均要求AATCC≥4级。清洁剂有如下规格：Sonax牌玻璃水，Sonax牌内饰清洁剂、Fantastik409清洁剂，Sonax牌污渍清洁剂，Armor牌清洁剂，Armor牌保护清洁剂、碱性玻璃清洁剂。

耐磨色牢度测试：使用Atlas公司的CrockMeter耐磨仪，用专用擦拭布在样板上进行10次来回磨擦，观察擦拭布上的无明显的颜色转移，样板磨擦后的颜色变化等级AATCC≥4级

耐磨损性：将样板置于Taber5151设备上，使用CS-10研磨头，负载500克，对每25微米膜厚的涂层施加1000圈耐磨测试。最终评判样品表面涂层没有被磨穿到底材为合格。

耐刮伤性：使用Erichsen 318牛顿笔，1mm半球划头，负载13N，刮擦涂层表面，要求漆膜表面没有被刮穿透到基材的现象。此测试在两种条件下测试，第一种为样品接收状态，第二种为在90±1℃条件下，存放168小时后。

90℃高温存放+胶带附着力：将样板置于90±1℃条件下，存放168小时，检查表面无开裂，褪色等不良现象。胶带附着力测试要求不低于2级。

光照色牢度+耐湿性+胶带附着力：使用Atlas公司的Ci4000耐光照色牢度试验箱，采用SAE J2527标准，能量为1240.8Kj/m²,对样品进行存放。存放后对样板进行外观评估，表面无起泡、开裂等不良现象，颜色评价AATCC等级≥4级，色差值dE*≤3，dL*,da*,db*≤2，光泽变化不超过20％。接着将样品置于40℃，100％RH的测试箱内，进行168小时的耐湿度测试，测试后检查样品表面无起泡、软化等不良现象，然后进行标准胶带附着力测试，要求≥2级。

自然暴晒：采用GMW3417标准，将样品置于美国亚利桑那专用自然暴晒场，进行总计能量超过105,000TNR Lanleys的测试。测试完毕后，进行外观评估，表面无起泡、开裂等不良现象，颜色变化要求大于等于6级(即无非常明显的颜色变化，参考AATCC等级≥4级。)

表二

实施例2

本实施例2考察了不同耐磨助剂的用量对高耐磨高光UV涂料性能的影响，具体地，本实施例1的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，由包括以下重量份的原料制得聚氨酯丙烯酸树脂A(LaromerUA9047)45份、聚氨酯丙烯酸树脂B(EB4680)15份、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)10份、流平剂(BYK333)1份、紫外线吸收剂(Tinuvin400)1份、光引发剂(Irgacure184)3份，醋酸丁酯7.5份、甲基异丁基甲酮4.5份与乳酸乙酯3份的混合溶剂和稀释剂为醋酸丁酯20份、甲基异丁基甲酮12份与乳酸乙酯8份的混合溶剂，其中，耐磨助剂的用量见表三。

该实施例用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料的制备方法，同实施例1；喷涂于汽车内饰光学部件PC基材的方法也同实施例1。

将制得高耐磨高光UV涂料涂装于由PC材料制得的光学部件外屏后，进行相关性能测试，包括耐磨性试验，其中，耐磨性试验通过GMW14444-2014 4.4.6,ASTM D1044测试，测试方法具体见表三，测试结果见表四。

表三

按照ASTM D 1044标准，其测试方法为：使用Taber 5151设备，加载CS-10研磨头，采用500g载荷，运行100圈，对测试前后的浊度值进行比较。测试后的浊度值对于测试前的浊度值变化率要求小于3％。

表四

组别	1	2	3
				耐磨助剂/份数	0	5	10
浊度变化(％)	17％	2％	2％
				漆膜外观	透明高光	透明高光	透明高光

每组中固定聚氨酯丙烯酸树脂的总量，每组耐磨助剂的加入量如表四所示，喷涂且UV固化后,常温静置72h(23±2℃)，依据GM14444-2014(ASTM D1044)测试，实验要求浊度变化率≤3％为合格。图1为第1组的GMW14444-2014,4.4.6测试结果示意图；图2为第2组的GMW14444-2014,4.4.6测试结果示意图；图3为第3组的GMW14444-2014,4.4.6测试结果示意图，其中，图2和图3效果均最好，满足浊度变化≤3％的要求，且从表四可知，最终得出结论耐磨助剂的最佳添加量为5份。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制得：

其中，所述的聚氨酯丙烯酸树脂A的产品型号为Laromer UA9047；所述的聚氨酯丙烯酸树脂B的产品型号为Allnex EB4680；耐磨助剂的产品型号为Tivida AS1010；

所述高耐磨高光UV涂料是由以下制备方法得到的：

(1)取上述的各重量份原料，在避光且温度为15-30℃下，将聚氨酯丙烯酸树脂A、聚氨酯丙烯酸树脂B、1,6-己二醇二丙烯酸酯和适量溶剂混合均匀，然后搅拌下再加入耐磨助剂、流平剂和紫外线吸收剂，混匀至用透明玻璃进行淋涂后，其表面未见分散均匀的颗粒物，得到混合液；

(2)将光引发剂溶解于剩余溶剂中，再与步骤(1)制得的混合液混匀，并经过均质分散机进行均质化，过滤后，最后加入稀释剂，调整粘度即制得高耐磨高光UV涂料。

2.根据权利要求1所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，所述的流平剂为有机硅流平剂、聚丙烯酸酯流平剂或氟改性丙烯酸酯流平剂中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，所述的有机硅流平剂为BYK333；所述的聚丙烯酸酯流平剂为TegoFlow370；所述的氟改性丙烯酸酯流平剂为BASF FL3777N。

4.根据权利要求1所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，所述的紫外线吸收剂为Tinuvin400、Tinuvin152或Tinuvin123中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，所述的光引发剂为α-羟基酮类光引发剂。

6.根据权利要求5所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，所述的α-羟基酮类光引发剂为BASF Irgacure184。

7.根据权利要求1所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，所述的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基甲酮、乙二醇丁醚醋酸酯或乳酸乙酯中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料，其特征在于，所述的稀释剂为醋酸丁酯/甲基异丁基甲酮/乳酸乙酯的混合溶剂，其重量比为5:3:2。

9.一种如权利要求1～8任意一项所述的用于汽车内饰光学部件PC基材的高耐磨高光UV涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取权利要求1所述的各重量份原料，在避光且温度为15-30℃下，将聚氨酯丙烯酸树脂A、聚氨酯丙烯酸树脂B、1,6-己二醇二丙烯酸酯和适量溶剂混合均匀，然后搅拌下再加入耐磨助剂、流平剂和紫外线吸收剂，混匀至用透明玻璃进行淋涂后，其表面未见分散均匀的颗粒物，得到混合液；

(2)将光引发剂溶解于剩余溶剂中，再与步骤(1)制得的混合液混匀，并经过均质分散机进行均质化，过滤后，最后加入稀释剂，调整粘度即制得高耐磨高光UV涂料。

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