CN112143276B - 用于汽车清漆的防污助剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车涂料助剂技术领域，具体公开一种用于汽车清漆的防污助剂及其制备方法和应用，该防污助剂包括甲基含氢硅油、氨基硅氧烷、胺类固化剂、有机硅树脂和有机溶剂，本发明利用甲基含氢硅油与氨基硅氧烷的缩合物在胺类固化剂和氨基硅氧烷的促进下与有机硅树脂反应，制得防污助剂；只需添加1～2％的防污助剂，就能赋予汽车清漆优异的疏水、疏油效果，不但能提升漆膜的爽滑性和耐磨性，而且使车漆耐污性增强、易清洁；该防污助剂制备工艺简单，原材料成本低，添加入汽车清漆中的方法简单。

Description

用于汽车清漆的防污助剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及汽车涂料助剂技术领域，尤其涉及一种用于汽车清漆的防污助剂及其制备方法和应用。

背景技术

汽车清漆层一般有两种作用：一是增加漆面的亮度和反光度，二是用以保护色漆层。它主要是配合底、色漆使用，是罩光透明清漆，在喷涂工艺上它与底色漆是不可分的，一般先喷底色漆，然后再喷清漆，清漆为底色漆提供光泽和保护层。原厂涂装的清漆一般为高温烤漆，烘烤温度在120℃～150℃，时间为半小时左右。自干型清漆一般用于汽车维修行业的漆层修补作业，它既能在室温下自然干燥，也能低温烘烤，烘烤温度可设定为50℃～80℃。目前，原厂采用的清漆材料主要为高温固化的单组分漆——丙烯酸树脂添加氨基树酯或聚酯树脂等，修补漆常用的清漆材料主要为自然固化的双组分丙烯酸树脂类(双组分丙烯酸树脂类通常包括主漆、固化剂和稀释剂)，两者的主要成分都是丙烯酸树脂。

清漆易受到环境污染物的缓慢侵蚀，包括：汽车尾气、酸雨、鸟粪、动物尿液、树叶腐败物等；另外，道路沥青、胶带和喷漆等，会紧紧黏附在清漆上而难以清除，或因清洗过程中损害清漆。

为防止或缓解上述侵蚀现象，现有车漆技术中，所采用的解决方法有：1)通过对丙烯酸树脂进行简单的有机硅改性，但这种改性方法仅能使车漆获得一定的疏水效果和有限的自洁性能；2)对丙烯酸树脂用含氟的单体或聚合物进行改性，这种改性方法虽然能使车漆取得不错的疏水、疏油效果，但需要足够多的添加量才有明显效果，另外有机氟单体或聚合物价格昂贵、生产工艺复杂且会生成剧毒副产物，鉴于以上诸多因素，限制了其使用；3)车漆的后护理技术比如打蜡、镀晶等虽然也使漆膜达到一定的爽滑和疏水效果，但价格贵、费时费工、有效期短。

车身自清洁技术有着广阔的前景，对消费者而言是十分有益的。超疏水、疏油表面的机械稳定性、使用寿命、制备成本、工业化生产等问题一直是制约车身自清洁技术得以走向广大使用者的重要因素。

发明内容

本发明的目的之一在于针对已有的技术现状，提供一种用于汽车清漆的防污助剂，本发明提供的防污助剂是运用独特配方设计改性的有机硅树脂，成本低廉，且只需添加1～2％的防污助剂，就能使车漆达到极佳的疏水、疏油效果，不但能提升漆膜的爽滑性和耐磨性，而且使车漆耐污性强、易清洁，提高了漆膜的防酸碱、耐腐蚀性能，节省了洗车的费用和大量水资源。

本发明的另一目的之一在于，提供上述防污助剂的制备方法，本发明提供的制备方法工艺简单。

本发明的另一目的之一在于，提供上述防污助剂的应用，本发明的防污助剂可添加于用于汽车原厂涂装的单组分清漆中或者用于汽车修补涂装的双组份修补漆中，赋予汽车清漆优异的疏水、疏油效果，且添加入汽车清漆的方法简单。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种用于汽车清漆的防污助剂，包含以下重量份组分：

本发明的防污助剂中，甲基含氢硅油具有Si-H反应性基团，其含有的大量Si-CH₃基团提供疏水、疏油效果。

氨基硅氧烷提供强反应性的氨基基团，起桥接作用，与甲基含氢硅油的含氢基团反应脱氢交联形成三维交联结构的缩聚物，大幅度提高了疏水性。

有机硅树脂含有大量活性羟基基团，在胺类固化剂和氨基硅氧烷的催化、交联作用下，与甲基含氢硅油、氨基硅氧烷反应生成的初级缩聚物继续反应，形成一个网状交联预聚物，疏水、疏油基团对外起到防污的效果，交联体系在内起到结构支撑的作用；另外还保留了一些活性羟基基团能与后续汽车清漆中的丙烯酸树脂体系接枝聚合或共聚，使漆膜更致密。

本发明的反应原理如下：

甲基含氢硅油在氨基硅氧烷的桥接下发生缩聚，形成一个初级缩聚物；

上述初级缩聚物再在胺类固化剂和氨基硅氧烷的促进下与有机硅树脂发生复杂的交联反应，形成一个网状交联预聚物——改性有机硅树脂，也就是本发明的防污助剂，其疏水、疏油基团向外起到防污的效果，交联体系在内起到结构支撑的作用，防污助剂中还保留了一定量的活性羟基基团；

当防污助剂加入丙烯酸树脂体系的汽车清漆中，一定温度下，在异氰酸酯或氨基树脂等的交联固化作用下，防污助剂中的改性有机硅树脂嵌入丙烯酸树脂中，发挥出有机硅产品的疏水、疏油效果，使得漆膜更爽滑、耐磨，而且使汽车不易脏污、易清洁，提高了汽车清漆的防酸碱、耐腐蚀性能。

甲基含氢硅油缩合物本身具有极佳的疏水、疏油效果，本发明利用甲基含氢硅油与氨基硅氧烷的缩合物在胺类固化剂和氨基硅氧烷的促进下与有机硅树脂反应，提高了有机硅树脂中的疏水、疏油基团比例，并且同时保证了甲基含氢硅油和氨基硅氧烷缩合物、有机硅树脂、丙烯酸树脂三者有机溶合，防污效果能长久保持。

优选地，所述的甲基含氢硅油含氢值为1.0～1.6％。

优选地，所述的氨基硅氧烷包括β-胺乙基-γ-胺丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺丙基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β-胺乙基-γ-胺丙基三乙氧基硅烷、端氨基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种组合。

优选地，所述的胺类固化剂为改性脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂、聚醚胺类固化剂、双氰胺类固化剂中的一种或多种组合。

优选地，所述的有机硅树脂为甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、甲基苯基硅树脂、环氧改性硅树脂、丙烯酸改性硅树脂中的一种或多种组合。

优选地，所述的有机溶剂为芳香族溶剂、酯类溶剂、醇醚类溶剂中的一种或多种组合。

优选地，所述的芳香族溶剂为甲苯、二甲苯、苯乙烯、混合芳烃中的一种或多种组合；所述的酯类溶剂为乙酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸仲丁酯、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种组合；所述的醇醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的一种或多种组合。

本发明还提供上述的用于汽车清漆的防污助剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.20～40℃温度条件下，空气湿度≤40％条件下，依次将甲基含氢硅油、氨基硅氧烷加入有机溶剂中，搅拌4～24小时，得初级缩合物；

S2.上一步骤反应完成后，再依次加入胺类固化剂和有机硅树脂，继续搅拌4～24小时，得成品。

S3.将成品倒入不透光HDPE瓶或桶中，并且干燥阴凉处保存，存储过程中不能遇水、不能用透明PET瓶保存、不能暴晒见光，以免影响稳定性和保质期。

优选地，所述防污助剂的添加量为以汽车清漆总重量份数计的1～2％。

优选地，所述的汽车清漆包括用于汽车原厂涂装的单组分清漆或者用于汽车修补涂装的双组份修补漆。

优选地，所述防污助剂加入汽车清漆的方法为：

将防污助剂加入所述的单组分清漆中，慢速搅拌半小时，再熟化24小时；

或者将防污助剂缓慢加入所述双组份修补漆的主漆中，慢速搅拌半小时，再熟化24小时，使用前再加入双组份修补漆的固化剂和稀释剂。

防污助剂与汽车清漆熟化完毕后，可进行常规的喷涂、烘烤等工序。

防污助剂添加方法简单，混合后的混合液性状稳定，久置不分层。

本发明的有益效果在于：

1)本发明利用甲基含氢硅油与氨基硅氧烷的缩合物在胺类固化剂和氨基硅氧烷的促进下与有机硅树脂反应，大大增大疏水、疏油基团比例，从而具有更佳的防污效果，只需添加1～2％的防污助剂，就能达到极佳的疏水、疏油效果，赋予汽车清漆优异的防污效果。

2)本发明提供的防污助剂使用成本相对较低，在防污效果同等的条件下，使用成本仅为现有有机氟防污助剂的5～10％，只增加汽车清漆极低的成本。

3)本发明提供的防污助剂添加工艺简单，与汽车清漆互溶性好，防污效果能长久保持，且防污助剂的添加不会影响原漆的透明度、光泽度等。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将对本发明实施方式的技术方案作进一步的详细描述。

一种用于汽车清漆的防污助剂，包含以下重量份组分：

上述防污助剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.20～40℃温度条件下，空气湿度≤40％条件下，依次将甲基含氢硅油、氨基硅氧烷加入有机溶剂中，搅拌4～24小时，得初级缩合物；

S2.上一步骤反应完成后，再依次加入胺类固化剂和有机硅树脂，继续搅拌4～24小时，得成品。

S3.将成品倒入不透光HDPE瓶或桶中，并且干燥阴凉处保存。

本发明的防污助剂性能稳定，6个月后取制得的防污助剂进行测试，仍具有防污改性效果。

防污助剂加入汽车清漆的方法如下：

1)用于汽车原厂涂装的单组分清漆改性时，将防污助剂加入所述的单组分清漆中，慢速搅拌半小时，再熟化24小时；

2)用于汽车修补涂装的双组份修补漆改性时，将防污助剂缓慢加入所述双组份修补漆的主漆中，慢速搅拌半小时，再熟化24小时，使用前再加入双组份修补漆的固化剂和稀释剂。

分别观察本发明的防污助剂分别与单组分清漆、双组份修补漆混合后的稳定性，混合液未出现浑浊和分层现象。

性能测试

对制得的防污助剂进行性能测试：

样品组：将上述各实施例制备而成的防污助剂添加于常规汽车清漆中，添加量为以汽车清漆总重量份数计的2％，随后将改性后的汽车清漆喷涂于马口铁测试板上；

空白组：在马口铁测试板上喷涂常规汽车清漆；

对照组：将市售的有机氟类防污助剂添加于常规汽车清漆中，添加量为以汽车清漆总重量份数计的2％，随后将改性后的汽车清漆喷涂于马口铁测试板上。

1)防胶带痕迹性能测试

胶带黏附后常会在基材表面残留胶水，使基材表面出现胶带痕迹，分别将测试胶带黏附于样品组、空白组、对照组上，放置一定时间后，手动剥离胶带，观察各组基材上胶带黏附部位的状况，以测试各组的防胶带痕迹性能，测试结果如下：

2)油性笔测试

用油性笔在样品组、空白组、对照组上做标记，放置一定时间后，擦拭标记，观察各组基材擦拭后的状况，以测试各组的疏油性能，测试结果如下：

一种用于汽车清漆的防污助剂，包含以下重量份组分：

此外，本发明提供的防污助剂也可应用于聚氨酯树脂木器漆、环氧树脂漆、氨基烤漆、镀膜剂、粉末涂料等涂料产品。

以上结合具体实施方式描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于汽车清漆的防污助剂，其特征在于，包含以下重量份组分：

甲基含氢硅油20重量份

氨基硅氧烷8～10重量份

胺类固化剂0～5重量份

有机硅树脂18～20重量份

有机溶剂50～90重量份

所述的甲基含氢硅油含氢值为1.0～1.6％；

所述的氨基硅氧烷包括β-胺乙基-γ-胺丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺丙基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β-胺乙基-γ-胺丙基三乙氧基硅烷、端氨基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种组合；

所述的胺类固化剂为改性脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂、聚醚胺类固化剂、双氰胺类固化剂中的一种或多种组合；

所述的有机硅树脂为甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、甲基苯基硅树脂、环氧改性硅树脂、丙烯酸改性硅树脂中的一种或多种组合。

2.根据权利要求1所述的用于汽车清漆的防污助剂，其特征在于，所述的有机溶剂为芳香族溶剂、酯类溶剂、醇醚类溶剂中的一种或多种组合。

3.根据权利要求2所述的用于汽车清漆的防污助剂，其特征在于，所述的芳香族溶剂为甲苯、二甲苯、苯乙烯、混合芳烃中的一种或多种组合；所述的酯类溶剂为乙酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸仲丁酯、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种组合；所述的醇醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的用于汽车清漆的防污助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.20～40℃温度条件下，空气湿度≤40％条件下，依次将甲基含氢硅油、氨基硅氧烷加入有机溶剂中，搅拌4～24小时，得初级缩合物；

S2.上一步骤反应完成后，再依次加入胺类固化剂和有机硅树脂，继续搅拌4～24小时，得成品。

5.根据权利要求1所述的用于汽车清漆的防污助剂的应用，其特征在于，所述防污助剂的添加量为以汽车清漆总重量份数计的1～2％。

6.根据权利要求3所述的用于汽车清漆的防污助剂的应用，其特征在于，所述的汽车清漆包括用于汽车原厂涂装的单组分清漆或者用于汽车修补涂装的双组份修补漆。

7.根据权利要求6所述的用于汽车清漆的防污助剂的应用，其特征在于，所述防污助剂加入汽车清漆的方法为：

将防污助剂加入所述的单组分清漆中，慢速搅拌半小时，再熟化24小时；

或者将防污助剂缓慢加入所述双组份修补漆的主漆中，慢速搅拌半小时，再熟化24小时，使用前再加入双组份修补漆的固化剂和稀释剂。