CN114507471B - 一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子涂料技术领域，具体涉及一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料及其制备方法和应用。本发明提供的中涂涂料包含A组分和B组分组成，其中A组分包含改性羟基丙烯酸树脂、超支化聚酯树脂、PMA、BAC、分散剂、硅氧烷基偶联剂、超细滑石粉、超细硫酸钡、钛白粉、超细硅微粉、改性膨润土、气相二氧化硅等原料。本发明所得具有优异附着力，在电泳层以及原子灰表面划格测附着力可高达0级，具有高填充性；室温下表干20‑30min，即具有可采用湿碰湿工艺直接涂装2K面漆的功能，且对面漆的丰满度及光泽度有明显提高，极大程度上缩短工艺时间提高生产效益；同时该发明具有超低的VOC排放值，更加环保节能。

Description

一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子涂料技术领域，具体涉及一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料及其制备方法和应用。
背景技术
中间层涂料是指介于底漆层与面漆层之间的中间涂层所用的涂料，它可以通过改善车身表面及底涂层的平整度，为面漆层创造良好的基底，得以提高涂层的装饰性。中涂不同于底漆，首先其需具有优良的抗冲击性和填充性能，以应对车身表面遇到的碎石冲击，填平电泳表面；其次其需具有良好的隔绝能力，对车身外面的严冬、酷暑的环境温度具有一定的隔绝能力，才能够更好的保护电泳漆。因此，对于中涂涂料的附着力、填充性等均有较高的要求，尤其是在湿碰湿工艺中，对于中涂涂料的性能有着更高的要求。
市面上现有的油性大巴中涂产品在高厚膜下都需要进行烘烤且需要打磨处理后才能涂装面漆，且VOC排放值均高于420g/L。
学者黄俊娅发表了研究：“与双组分面漆配套的高温中涂涂料的研制”（作者：黄俊娅；出版物来源：汽车工艺与材料；发表时间：2010-10-20），其中将传统的自干中涂配套双组分面漆、高温中涂配套高温面漆的涂装工艺改为高温中涂配套双组分面漆的涂装工艺，但新工艺存在中涂和面漆之间附着力欠佳的问题；同时对与双组分面漆配套的高温中涂涂料配方及施工应用进行了研究，并通过在与双组分面漆配套的高温中涂漆中加入弹性树脂，以达到各涂层间附着力优良的效果，但该配方所得的中涂漆仍需在140℃下烘烤30min并打磨，才可进行面漆的涂装。
学者王辉发表了研究：“汽车用水性涂料高温重涂附着力的研究”（作者：王辉；出版物来源：上海涂料；发表时间：2020-07-31），该研究就水性汽车涂料在高温烘烤后，清漆已经高度交联，重涂时中涂漆、色漆想要在其上层附着，难度极大的问题展开研究讨论，并通过在中涂漆的配方中加入滑石粉浆或有机磷酸酯A等方式以提高中涂漆与底漆、面漆之间的附着力。但该方法同样需要进行高温烘烤，且表干时长长达24h。
因此提供一种满足湿碰湿工艺要求，且无需烘烤、表干迅速、VOC排放值低的中涂涂料需求迫切。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料及其制备方法和应用。本发明提供的中涂涂料具有优异附着力，在电泳层以及原子灰表面划格测附着力可高达0级，具有高填充性（干膜40-60um）；室温下表干时间为20-30min，具有可采用湿碰湿工艺直接涂装2K面漆的功能，且对面漆的丰满度及光泽度有明显提高，极大程度上缩短了工艺时间提高生产效益；同时该发明具有超低的VOC排放值，更加环保节能。
本发明的技术方案是：
一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料，所述中涂涂料包含A组分和B组分组成；
所述A组分包括以下重量份数的原料组成：20-30份羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM2704/75BACX、超支化聚酯树脂5-11份、PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）2-5份、BAC（醋酸正丁酯）2-4份、分散剂0.5-1份、硅氧烷基偶联剂1-3份、超细滑石粉2-12份、超细硫酸钡2-12份、钛白粉11-23份、超细硅微粉2-6份、改性膨润土0.5-0.8份、气相二氧化硅0.3-0.5份、炭黑0.2-0.4份、流平剂0.1-0.5份、二甲苯5-15份、催干剂0.01-0.03份；
所述B组分包括以下重量份数的原料组成：HDI固化剂40-50份、TDI固化剂20-30份、BAC 10-30份和二甲苯10-30份，脱水剂0.1-0.3份。
进一步地，所述A组分包括以下重量份数的原料组成：25份羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂11份、PMA 2.5份、BAC 4份、分散剂1份、硅氧烷基偶联剂1份、超细滑石粉12份、超细硫酸钡12份、钛白粉20份、超细硅微粉3份、改性膨润土0.5份、气相二氧化硅0.3份、炭黑0.2份、流平剂0.3份、二甲苯5份、催干剂0.01份。
所述B组分包括以下重量份数的原料组成：HDI固化剂27.55份，TDI固化剂22.45份，BAC 25份，二甲苯25份，脱水剂0.1份。
进一步地，所述A组分和B组分的重量比为5-8：1；更进一步地，所述A组分和B组分的比例为6：1。
进一步地，所述分散剂为BYK-110；所述流平剂为BYK-331；所述硅氧烷基偶联剂为道康宁6040；所述改性膨润土为德谦海明斯828；所述气相二氧化硅为赢创972；所述催干剂为空气化学T12。
而且，本发明还提供了一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法，其中A组分的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：依次加入配方量的羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂、PMA、BAC、二甲苯、分散剂、超细硅微粉、超细滑石粉、超细硫酸钡、钛白粉、改性膨润土、气相二氧化硅和炭黑，并在900-1200转/min下预分散，使用卧式砂磨机研磨至细度为15um以下，得到浆料；
步骤（2）：往步骤（1）中投入配方量的流平剂，搅拌；
步骤（3）：往步骤（2）中投入配方量的催干剂，搅拌；
步骤（4）：往步骤（3）中投入配方量的硅氧烷基偶联剂，搅拌，即得；
B组分的制备方法包括以下步骤：
将BAC、二甲苯和脱水剂混合，搅拌，加入HDI固化剂和TDI固化剂，再搅拌，即得。
更进一步地，所述制备方法中A组分的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：依次加入配方量的羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂、PMA、BAC、二甲苯、分散剂、超细硅微粉、超细滑石粉、超细硫酸钡、钛白粉、改性膨润土、气相二氧化硅和炭黑，并在900-1200转/min下预分散，使用卧式砂磨机研磨至细度为15um以下，控制卧式砂磨机中粉料流出条件为温度50℃以下，流量10-15L/min，得到浆料；所述物料在上述条件下进行研磨、流出，可有效减少粉料颗粒的团聚；
步骤（2）：往步骤（1）中投入投配方量的流平剂，在300-600转/min，搅拌5-10min；
步骤（3）：往步骤（2）中投入投配方量的催干剂，在300-600转/min，搅拌5-10min；
步骤（4）：往步骤（3）中投入配方量的硅氧烷基偶联剂，300-600转/min，搅拌5-10min，即得；
B组分的制备方法包括以下步骤：
将BAC、二甲苯和脱水剂混合，在300-600转/min搅拌5min，加入HDI固化剂，TDI固化剂在300-600转/分搅拌15min，即得。
本发明还提供了一种上述湿碰湿涂装工艺用中涂涂料在制备交通工具所用涂料中的应用。
本发明在羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂体系中加入PMA、BAC、超细硅微粉、超细硫酸钡、硅氧烷基偶联剂、改性膨润土和气相二氧化硅等原料，使得在涂料形成涂膜、干燥的过程中，当水分蒸发完全后，各原料组分均匀分布于胶粒表面，各个微粒之间溶合成一个膜层，改善涂料体系的施工适应性与涂膜外观的同时也可以防止涂料体系表面结皮，还能使得所得中涂涂料具有无需烘烤、表干迅速等优异性能，并具有较高的流平性。此外，在羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂体系中加入BYK-331、超细硫酸钡、BYK-110、硅氧烷基偶联剂等助剂，还可以显著提升中涂涂料的附着力和耐水性。助剂加入体系后，产生的活性基团与体系中分子链容易相结合、缠连，使得涂膜内部形成致密的片层网状结构，增加水分的穿透途径，从而显著提升中涂涂料的附着力和耐水性。
本发明采用了高固含羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX和超支化聚酯树脂，在此基础上使用降粘分散剂BYK-110和吸油量低、目数更低的颜填料能达到极佳的耐水性和低voc排放值；同时，在上述原料的基础上调整合适的颜料体积浓度、溶剂种类和硅烷偶联剂含量以控制漆膜的收缩，同时保证了极佳的外观效果；而且，本发明以道康宁6040作为硅烷偶联剂，再配合B组份使用，尤其是选择HDI固化剂和TDI固化剂共同作为固化剂，大幅提高漆膜的柔韧性、层间附着力的同时加快了干燥速度，使得所得中涂涂料具有无需烘烤、表干迅速等优异性能，并具有较高的流平性；最终达到了提高漆膜的柔韧性和提高干燥速度的效果，实现室温下表干时间为20-30min，可直接采用湿碰湿涂装工艺。
与现有技术相比，本发明提供的大巴湿碰湿涂装工艺用中涂涂料及其制备方法，具有以下优势：
（1）本发明实施例组所得的中涂涂料通过A组分、B组分彼此搭配后，在电泳层以及原子灰表面划格测附着力为0-1级，不仅具有优异附着力，还具有高填充性（干膜40-60um），室温下表干时间为20-30min，即具有可采用湿碰湿工艺直接涂装2K面漆的功能；且该中涂涂料属于高固低粘产品，具有极低的VOC排放值，环保高效；其可与2K面漆直接进行湿碰湿涂装，极大程度上节约了能源，缩短了工艺时间，提高了生产效益；并对面漆的丰满度及光泽度均有明显提高（复合涂层光泽（60°角）：95.3~96.5%）。
（2）本发明提供湿碰湿涂装工艺用中涂涂料，通过加入PMA、BAC、超细硅微粉、超细硫酸钡、硅氧烷基偶联剂、改性膨润土和气相二氧化硅等原料，使得所得中涂涂料具有无需烘烤、表干迅速等优异性能；而且在羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂体系中加入BYK-331、超细硫酸钡、BYK-110、硅氧烷基偶联剂等助剂，还显著提升了中涂涂料的附着力和耐水性。
（3）现有技术中的中涂传统工艺，在中涂涂料喷涂完后需要在70-80℃下烘烤30-60min，干燥后还需进行人工打磨，打磨除尘后才能进行2k面漆涂装。而本发明提供的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料中，A组分通过采用高固含羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX搭配超支化聚酯树脂、采用BYK-110作为降粘分散剂和吸油量低的颜填料，同时调整硅烷偶联剂含量与溶剂的种类后，有效提高漆膜柔韧性的同时控制了漆膜的收缩，大幅加快了干燥速度的同时还能保证漆膜的外观效果（溶剂挥发速度的快慢会直接影响漆膜的平整程度、漆膜光泽，也正因为溶剂挥发过快或过慢都会影响漆膜的平整度，降低漆膜光泽，因此现有的传统工艺需要采用烘干的方式使漆膜在加热条件下再次进行流平，才能保证漆膜的平整度和光泽度），并且赋予漆膜极佳的耐水性以及低VOC排放值；再与B组分彼此搭配使用后，使得该湿碰湿涂装工艺用中涂涂料在室温下表干20-30min即可直接进行面漆涂装，不仅降低了能耗，还极大程度上缩短了制造周期，降低了生产成本。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
本发明所用原料购买信息如下表所示：
表1 原料购买信息表
Figure 934547DEST_PATH_IMAGE001
实施例1一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
A组分的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：依次加入20份羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂5份、PMA 2份，BAC2份、二甲苯5份、BYK-110 0.5份、超细硅微粉2份、超细滑石粉2份、超细硫酸钡2份、钛白粉11份、改性膨润土0.5份、气相二氧化硅0.3份、炭黑0.2份，在900转/min下预分散，使用卧式砂磨机研磨至细度为15um以下，控制粉料流出条件为温度50℃以下，流量10 L/min，得到浆料；
步骤（2）：往步骤（1）中投入投0.1份的BYK-331，在300转/min，搅拌5min；
步骤（3）：往步骤（1）中投入投0.01份的催干剂空气化学T12，在300转/min，搅拌5-10min；
步骤（4）：往步骤（2）中投入1份的硅氧烷基偶联剂，300转/min，搅拌5min，即得；
B组分的制备方法包括以下步骤：
往缸中投BAC10份，二甲苯10份，TI脱水剂0.1份在300转/min搅拌5min，加入HDI固化剂40份，TDI固化剂20份在300转/分搅拌15min，即得。
实施例2一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
A组分的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：依次加入30份羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX，超支化聚酯树脂11份，PMA5份、BAC4份、二甲苯15份、BYK-110 1份、超细硅微粉6份、超细滑石粉12份、超细硫酸钡12份、钛白粉23份、改性膨润土0.8份、气相二氧化硅0.5份、炭黑0.4份、在1200转/min下预分散，使用卧式砂磨机研磨至细度为15um以下，控制粉料流出条件为温度50℃以下，流量15L/min，得到浆料；
步骤（2）：往步骤（1）中投入投0.5份的BYK-331，在600转/min，搅拌10min；
步骤（3）：往步骤（1）中投入投0.03份的催干剂空气化学T12，在600转/min，搅拌5-10min；
步骤（4）：往步骤（2）中投入3份的硅氧烷基偶联剂，600转/min，搅拌10min，即得；
B组分的制备方法包括以下步骤：
往缸中投20份BAC，二甲苯30份，TI脱水剂0.3份在600转/min搅拌5min，加入HDI固化剂50份，TDI固化剂30份在600转/分搅拌15min，即得。
实施例3一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
A组分的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：依次加入25份羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX，超支化聚酯树脂11份，PMA2.5份，BAC 4份，二甲苯5份，BYK-110 1份，超细硅微粉3份，超细滑石粉12份，超细硫酸钡12份，钛白粉20份，改性膨润土0.5份，气相二氧化硅0.3份，炭黑0.2份，在1000转/min下预分散，使用卧式砂磨机研磨至细度为15um以下，控制粉料流出条件为温度50℃以下，流量15L/min，得到浆料；
步骤（2）：往步骤（1）中投入投0.3份的BYK-331，在300转/min，搅拌10min；
步骤（3）：往步骤（1）中投入投0.01份的催干剂空气化学T12，在400转/min，搅拌5-10min；
步骤（4）：往步骤（2）中投入1份的硅氧烷基偶联剂，400转/min，搅拌10min，即得；
B组分的制备方法包括以下步骤：
往缸中投25份BAC，25份二甲苯，0.1份TI脱水剂在400转/min搅拌5min，加入HDI固化剂27.55份和TDI固化剂22.45份在400转/min搅拌15min，即得。
对比例1 一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
对比例1的制备方法与实施例3类似，区别在于，采用羟基丙烯酸树脂MACRYNAL®SM 2704/75BACX替换超支化聚酯树脂。
对比例2 一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
对比例2的制备方法与实施例3类似，区别在于，采用超支化聚酯树脂替换羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX。
对比例3 一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
对比例3的制备方法与实施例3类似，区别在于，所述B组份采用以下重量份数的原料：HDI固化剂50份、BAC 25份、二甲苯25份、脱水剂0.1份，不添加TDI固化剂。
对比例4 一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
对比例4的制备方法与实施例3类似，区别在于，采用BAC（醋酸乙酯）替换PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）。
对比例5 一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
对比例5的制备方法与实施例3类似，区别在于，采用PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）替换BAC（醋酸乙酯）。
对比例6 一种所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法
对比例6的制备方法与实施例3类似，区别在于，步骤（1）中，使用卧式砂磨机研磨至细度为50um以下，控制粉料流出条件为温度30℃以下，流量15L/min，得到浆料。
试验例一、性能测试。
试验对象为实施例1~3和对比例1~6所得的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料，测试时分别将A组分、B组分按照重量比混合进行测试，实施例1按照A组分、B组分重量比5：1混合；实施例2按照A组分、B组分重量比8：1混合；对比例1~6和实施例3均按照A组分、B组分重量比6：1混合。
根据如下检测方法进行性能检测：
按照GB/T 9286-1998测试“对电泳板，环氧底漆，原子灰的附着力”；按照GB/T5209-1985测试“复合涂层耐水性”；按照GB/T 9286-1998测试“附着力，级”；按照GB/T5210-2006 GB/T 9286-1998测试“复合涂层附着力”；按照GB/T 1728-2020测试“表干时间”；用光泽计以不同的角度测定相对的反射率来判断光泽。即将平行光以60°角投射到表面上，测定由表面以同样角度反射出的光来测试“复合涂层光泽”，将标准板的光泽定为100%，然后测出样品的百分数；按照GB/T 23985-2009测试“VOC(g/L)”。
试验结果如表2所示。
表2 中涂涂料性能测试结果
Figure 714284DEST_PATH_IMAGE002
由表1可知：本发明实施例组所得的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料具有优异附着力，在电泳层以及原子灰表面划格测附着力为0-1级，具有高填充性；该中涂涂料属于高固低粘产品，极低的VOC排放，环保高效；且与2K面漆湿碰湿涂装，节约能源；并对面漆的丰满度及光泽度有明显提高，极大程度上缩短了工艺时间提高生产效益。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种湿碰湿涂装工艺用中涂涂料，其特征在于，所述中涂涂料由A组分和B组分组成；所述A组分由以下重量份数的原料组成：20-30份羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂5-11份、2-5份PMA、2-4份BAC、分散剂0.5-1份、硅烷偶联剂1-3份、超细滑石粉2-12份、超细硫酸钡2-12份、钛白粉11-23份、超细硅微粉2-6份、改性膨润土0.5-0.8份、气相二氧化硅0.3-0.5份、炭黑0.2-0.4份、流平剂0.1-0.5份、二甲苯5-15份、催干剂0.01-0.03份；
所述B组分由以下重量份数的原料组成：HDI固化剂40-50份、TDI固化剂20-30份、BAC10-30份、二甲苯10-30份、脱水剂0.1-0.3份；
所述A组分和B组分的重量比为5-8：1；
所述硅烷偶联剂为道康宁6040；
所述分散剂为BYK-110；所述流平剂为BYK-331。
2.如权利要求1所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料，其特征在于，所述A组分和B组分的重量比为6：1。
3.如权利要求1所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料，其特征在于，所述改性膨润土为德谦海明斯828；所述气相二氧化硅为赢创972；所述催干剂为空气化学T12。
4.一种如权利要求1~3任一所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法，其特征在于，A组分的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：依次加入配方量的羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂、PMA、BAC、二甲苯、分散剂、超细硅微粉、超细滑石粉、超细硫酸钡、钛白粉、改性膨润土、气相二氧化硅和炭黑，并在900-1200转/min下预分散，使用卧式砂磨机研磨至细度为15um以下，得到浆料；
步骤（2）：往步骤（1）中投入配方量的流平剂，搅拌；
步骤（3）：往步骤（2）中投入配方量的催干剂，搅拌；
步骤（4）：往步骤（3）中投入配方量的硅烷偶联剂，搅拌，即得；B组分的制备方法包括以下步骤：将BAC、二甲苯和脱水剂混合，搅拌，加入HDI固化剂和TDI固化剂，再搅拌，即得。
5.如权利要求4所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料制备方法，其特征在于，A组分的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）：依次加入配方量的羟基丙烯酸树脂MACRYNAL® SM 2704/75BACX、超支化聚酯树脂、PMA、BAC、甲苯、分散剂、超细硅微粉、超细滑石粉、超细硫酸钡、钛白粉、改性膨润土、气相二氧化硅和炭黑，并在900-1200转/min下预分散，使用卧式砂磨机研磨至细度为15um以下，控制卧式砂磨机中粉料流出条件为温度50℃以下，流量10-15L/min，得到浆料；
步骤（2）：往步骤（1）中投入配方量的流平剂，在300-600转/min，搅拌5-10min；
步骤（3）：往步骤（2）中投入配方量的催干剂，在300-600转/min，搅拌5-10min；
步骤（4）：往步骤（3）中投入配方量的硅烷偶联剂，300-600转/min，搅拌5-10min，即得；B组分的制备方法包括以下步骤：将BAC、二甲苯和脱水剂混合，在300-600转/min搅拌5min，加入HDI固化剂和TDI固化剂，再在300-600转/min搅拌15min，即得。
6.一种如权利要求1~3任一所述的湿碰湿涂装工艺用中涂涂料在制备交通工具所用涂料中的应用。
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