一種水性復(fù)合涂料及其復(fù)合涂膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涂料的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種水性復(fù)合涂料及其復(fù)合涂膜方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 三涂一烘（3C1B)工藝，是指汽車涂裝工藝中，在涂有電泳涂膜的車身上，中涂、面 漆、清漆三個涂層在同一個噴房內(nèi)全部濕碰濕完成涂裝。
[0003] 與傳統(tǒng)的汽車涂裝工藝3C2B相比，表面上3C1B只是少了一次烘烤過程（中涂烘 烤），但是，無論是在涂層膜厚的控制、涂層外觀的控制、涂裝工藝上都有更高的要求。與 3C2B相比，3C1B需要嚴(yán)格控制中涂與面漆之間交聯(lián)反應(yīng)時間和反應(yīng)速率，使得中涂與面漆 之間的層間配合性更好；為了確保涂膜的平滑性，中涂涂膜的膜厚必須比3C2B復(fù)合涂膜的 中涂涂膜的膜厚薄，而由此可能會導(dǎo)致耐石擊性降低、或在車輛行駛過程中飛濺的石子與 涂抹碰撞導(dǎo)致復(fù)合涂膜破壞，或在電泳涂膜和水性中涂涂膜的界面處發(fā)生剝離。
[0004] 目前，在3C1B材料配方中采用了丙烯酸樹脂和高韌性聚酯樹脂，通過調(diào)整中涂的 樹脂結(jié)構(gòu)及溶劑來優(yōu)化固化速率，使之與面漆有良好的濕碰濕涂裝性能。該技術(shù)對涂料粘 度和觸變性要求大，在施工過程中，對噴漆室環(huán)境溫度和濕度要求較高。
[0005] 因此，需要提供一種水性復(fù)合涂料及其復(fù)合涂膜方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個目的在于提供一種水性復(fù)合涂料，本發(fā)明的水性復(fù)合涂料中涂與面 漆之間的層間配合性好，所得復(fù)合涂膜平滑性、耐水性及耐石擊性優(yōu)異。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的在于提供一種水性復(fù)合涂料的復(fù)合涂膜方法，采用該涂裝方 法可得到一種平滑性、耐水性及耐石擊性優(yōu)異的復(fù)合涂膜。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0009] 一種水性復(fù)合涂料，所述水性復(fù)合涂料包括水性中涂涂料和水性面漆涂料；所述 水性中涂涂料的原料包括至少一種水性聚氨酯；所述水性面漆涂料的原料包括至少一種水 性聚氨酯。
[0010] 優(yōu)選地，所述水性中涂涂料的原料包括水性聚氨酯A和水性聚氨酯B;
[0011] 所述水性聚氨酯A的數(shù)均分子量大于7000,羥基值小于5 ;
[0012] 所述水性聚氨酯B的數(shù)均分子量為1500-5000,羥基值為80-250。
[0013] 高分子量、且低羥基的水性聚氨酯不會發(fā)生交聯(lián)，可使涂膜具有柔韌性，因而可以 得到伸長率較高的涂膜；而且通過采用高分子量體，還可使涂膜具有抗拉強(qiáng)度；但是由于 不會發(fā)生交聯(lián)，所以單獨(dú)使用高分子量低羥基的水性聚氨酯，會出現(xiàn)交聯(lián)密度較低，耐水性 能較差的結(jié)果；因此，通過并用含羥基的水性聚氨酯，來確保交聯(lián)密度，以便維持耐水性能。 但是，如果交聯(lián)的水性聚氨酯的分子量也較高的話，涂膜就會變得非常硬，耐石擊性就會下 降；因此經(jīng)過多次試驗(yàn)，選擇了上述兩種水性聚氨酯。
[0014] 優(yōu)選地，所述水性面漆涂料的原料包括水性聚氨酯C和水性聚氨酯D;
[0015] 所述水性聚氨酯C的數(shù)均分子量為1500-5000,羥基值為20-80;
[0016] 所述水性聚氨酯D的數(shù)均分子量為1500-5000,羥基值為80-250。
[0017] 本發(fā)明面漆涂料中使用所述兩種水性聚氨酯，可以同時確保耐石擊性能和耐水性 能處于較高等級。本發(fā)明的中涂涂料與面漆涂料必須同時使用，由于本發(fā)明的涂裝體系是 3C1B，即在不烘干中涂的狀態(tài)下噴涂面漆，所以會發(fā)生中涂和面漆的混層；也就是說可考慮 成1個涂膜。因此，中涂和面漆必須是配套的。
[0018] 優(yōu)選地，所述水性中涂涂料的原料中水性聚氨酯A的用量占水性復(fù)合涂料總重的 10-20wt%;水性聚氨酯B的用量占水性復(fù)合涂料總重的20-40wt%。
[0019] 優(yōu)選地，所述水性面漆涂料的原料中水性聚氨酯C的用量占水性復(fù)合涂料總重的 5-15wt%;水性聚氨酯D的用量占水性復(fù)合涂料總重的10-30wt%。
[0020] 本發(fā)明提供一種水性聚氨酯A的制備方法：
[0021] 將具有數(shù)均分子量Mn1500-4000,酸價(jià)AV(固含量）在5以下，羥值OHV在20-80 的至少一種的聚酯多元醇，
[0022] 至少含有1個二元醇和三元醇的混合物，
[0023] 含有陰離子形成的官能團(tuán)，另外需要含有至少二個能夠與異氰酸酯反應(yīng)的官能團(tuán) 的化合物，
[0024] 非環(huán)式脂肪族二異氰酸酯，或者脂環(huán)族二異氰酸酯，
[0025] 以上物質(zhì)反應(yīng)后胺中和，然后在水中分散，含有至少2個能與異氰酸酯反應(yīng)的官 能團(tuán)并且經(jīng)過擴(kuò)鏈后即可得到數(shù)均分子量Mn7000以上，羥值OHV(固含量）在5以下的水 分散性聚酯改性聚氨酯樹脂A。
[0026] 本發(fā)明提供一種水性聚氨酯B的制備方法：
[0027] 具有數(shù)均分子量Mn500-2000,酸價(jià)AV(固含量）在5以下，羥值OHV在100-300的 至少一種的聚酯多元醇，
[0028] 至少含有1個二元醇和三元醇的混合物，
[0029] 含有陰離子形成的官能團(tuán)，另外需要含有至少二個能夠與異氰酸酯反應(yīng)的官能團(tuán) 的化合物，
[0030] 非環(huán)式脂肪族二異氰酸酯，或者脂環(huán)族二異氰酸酯
[0031] 以上物質(zhì)反應(yīng)后胺中和，然后在水中分散后得到數(shù)均分子量Mn在1500-5000,羥 值OHV(固含量）在80-250的水分散性聚酯改性聚氨酯樹脂B。
[0032] 本發(fā)明提供一種水性聚氨酯C的制備方法：
[0033] 具有數(shù)均分子量Mn500-2000,酸價(jià)AV(固含量）在5以下，羥值OHV在100-300的 至少一種的聚酯多元醇，
[0034] 至少含有1個二元醇和三元醇的混合物，
[0035] 含有陰離子形成的官能團(tuán)，另外需要含有至少二個能夠與異氰酸酯反應(yīng)的官能團(tuán) 的化合物，
[0036] 非環(huán)式脂肪族二異氰酸酯，或者脂環(huán)族二異氰酸酯，
[0037] 以上物質(zhì)反應(yīng)后胺中和，然后在水中分散后得到的水分散性聚酯改性聚氨酯樹脂 Co
[0038] 水性聚氨酯D的制備方法與水性聚氨酯B的制備方法相同。
[0039] 除上述水性聚氨酯樹脂，本發(fā)明所使用的樹脂還包括聚酯樹脂、丙烯樹脂和聚醚 樹脂。
[0040] 本發(fā)明所使用的固化劑包括氨基樹脂和封閉性異氰酸酯等。
[0041] 一種水性復(fù)合涂料的復(fù)合涂膜方法，包括以下步驟：
[0042] (1)噴涂水性中涂涂料使其干燥涂膜的膜厚為10-20ym，形成未硬化的水性中涂 涂月旲；
[0043] (2)在步驟（1)未硬化的水性中涂涂膜上噴涂水性面漆涂料并使水性面漆涂料的 干燥涂膜膜厚達(dá)到5-20ym，形成未硬化的水性面漆涂膜；
[0044] (3)將步驟（1)和（2)中得到的未硬化的水性中涂涂膜和未硬化的水性面漆涂膜 進(jìn)行加熱、干燥后，噴涂清漆涂料使其干燥涂膜的膜厚達(dá)到30-50ym，形成未硬化的清漆涂 膜；
[0045] (4)將未硬化的水性中涂涂膜、未硬化的水性面漆涂膜和未硬化的清漆涂膜一次 性加熱，使未硬化的水性中涂涂膜、未硬化的水性面漆涂膜及未硬化的清漆硬化，形成包括 水性中涂涂膜、水性面漆涂膜和清漆涂膜的復(fù)合涂膜。
[0046] 優(yōu)選地，步驟（4)所述的復(fù)合涂膜中，水性中涂涂膜單膜的干燥膜厚在15ym、 20°C時伸長率為20-40%、抗拉強(qiáng)度為20-40N/mm2、交聯(lián)密度為10-20mmol/ml;水性面漆涂 膜單膜的干燥膜厚在12ym、20°C時伸長率為10-20%、抗拉強(qiáng)度為20-40N/mm2、交聯(lián)密度為 10-20mmo1/ml〇
[0047] 步驟（3)中的加熱為預(yù)熱（預(yù)干燥），加熱溫度為80_70°C，加熱只要使水分、低沸 點(diǎn)溶劑揮發(fā)掉而已；不發(fā)生加熱固化反應(yīng)。
[0048] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0049] 本發(fā)明通過設(shè)計(jì)4種不同的聚氨酯樹脂，將其適當(dāng)?shù)幕旌系街型俊⒓懊嫫嶂?，便?獲得所需要的涂膜物性（伸長率、抗拉強(qiáng)度、交聯(lián)密度），可同時使耐石擊性和耐水性處于 車父尚等級。
[0050] 人們都知道傳統(tǒng)的聚氨酯樹脂是通過其內(nèi)部所兼具的氨酯鍵，而具有較高的彈性 和較高的硬度、進(jìn)而具有優(yōu)異的附著性的，以往，尤其是為了提高耐石擊等級而在涂料中混 合聚氨酯樹脂的例子有很多。這些樹脂被用于中涂單體、或面漆單體，然后再談及設(shè)計(jì)1個 聚氨酯樹脂、或涂膜物性。本發(fā)明的3C1B涂裝體系是，分別針對中涂、及面漆設(shè)計(jì)不同的聚 氨酯樹脂（分子量、及羥值）。由此得到最佳物性的復(fù)合涂膜，得到比以往等級更高的涂膜 性能。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0052] 本發(fā)明給出部分原料的至少一種制備方法，采用其它方法制備的相同或相近的原 料也在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
[0053] 制造例1、聚酯多元醇1-1 (PE1-1)的制備
[0054] 配備有反應(yīng)出水口的回流冷卻裝置，溫度計(jì)，攪拌裝置和氮?dú)鈱?dǎo)入管的反應(yīng)容器 里，新戊二醇（7.5份），1，6-己二醇（38.5份），1，6-己二酸（54份）投入，升溫到120°C原 料溶解后，持續(xù)攪拌升溫至160°C。160°C保持1小時后，持續(xù)5小時升溫到230°C。230°C 保溫中定時測試酸價(jià)，直至樹脂酸價(jià)到lmgKOH/g。然后冷卻至80°C以下，得到酸價(jià)lmgKOH/ g，羥值36mgK0H/g，數(shù)均分子量3000的聚酯多元醇1-1 (PE1-1)。
[0055] 制造例2、聚酯多元醇1-2 (PE1-2)的制備
[0056] 新戊二醇（13份），1，6-己二醇（33. 5份），1