一种用于汽车后市场的水性涂料的制备方法及使用方法与流程

1.本发明涉及汽车后市场涂料技术领域，尤其涉及一种用于汽车后市场的水性涂料的制备方法及使用方法。


背景技术：

2.汽车后市场对涂料的要求与汽车前市场不同，这是由汽车前市场与汽车后市场的涂料应用场景不同导致的。汽车前市场中，对车辆喷涂涂料后是在100℃以上的温度下进行烘烤。而汽车后市场中，对车辆喷涂涂料后烘烤的温度不能过高，否则会造成汽车零部件的损坏，因此，一般是在55-70℃下进行烘烤。基于此，应用于汽车前市场上的涂料不能被直接应用于汽车后市场，或者即便直接应用于汽车后市场，其效果也会较差。
3.目前，应用于汽车后市场的涂料大多是油性涂料，但是随着环保政策的收紧和碳减排的压力日益加大，汽车后市场喷涂的全水性化已经是大势所趋。应用于汽车后市场喷涂的涂料有清漆、实色漆以及中涂漆等。但是，现有的水性清漆、水性实色漆以及水性中涂漆中不能完全实现水性化，例如为追求亮度、平整度、表面光洁度等，水性清漆和水性实色漆的配方内均采用专用稀释剂，但实际上专用稀释剂其实普遍含有有机溶剂，加入稀释剂无疑提高了喷涂工艺的voc(volatile organic compounds)排放。
4.对于清漆、实色漆以及中涂漆等涂料，在汽车后市场中有特定要求，例如要求具有快干、高亮度、高硬度、较好的耐水性、耐磨性等等。然而，水性涂料天然的慢干性能导致可能不能实现快干的效果，且现有的涂料的烘烤之后可能不能满足汽车后市场的特定要求。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一款具有快干、高亮度、高硬度、较好的耐水性、耐磨性等性能的应用于汽车后市场的环保型水性涂料。
6.特别地，本发明提供了一种用于汽车后市场的水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
7.向羟基丙烯酸酯乳液中加入助溶剂、润湿剂、流平剂、流变助剂、消泡剂和水，得到a组份；
8.采用复配异氰酸酯聚合物或单体作为固化剂，将所述固化剂和醇酯类助溶剂混合，得到b组份。
9.可选地，所述制备方法还包括如下步骤：
10.采用小分子量的氨基树脂、含有氨基的聚酯或含有封闭性异氰酸根的聚酯树脂类作为改性剂，将所述改性剂和水混合，得到c组份。
11.可选地，所述水性涂料为水性清漆或水性实色漆，所述向羟基丙烯酸酯乳液中加入助溶剂、润湿剂、流平剂、流变助剂、消泡剂和水，得到a组份的步骤中，所述a组份各个组份的重量百分比为：
12.羟基丙烯酸酯乳液50-85％；
13.助溶剂3-12％；
14.润湿剂0-1.5％；
15.流平剂1-5％；
16.流变助剂0-0.5％；
17.消泡剂0.5-1％；
18.水3-15％。
19.可选地，所述水性涂料为水性实色漆，所述a组份还包括重量百分比为0-30％的色浆。
20.可选地，所述水性涂料为水性中涂漆，所述向羟基丙烯酸酯乳液中加入助溶剂、润湿剂、流平剂、流变助剂、消泡剂、色浆和水，得到a组份的步骤中，所述a组份各个组份的重量百分比为：
21.羟基丙烯酸酯乳液20-45％；
22.助溶剂3-12％；
23.润湿剂0-1.5％；
24.流平剂1-5％；
25.流变助剂0-3％；
26.消泡剂0.5-1％；
27.色浆0-0.5％；
28.水3-15％。
29.可选地，所述a组份中还包括重量百分比为20-45％的浆料，所述浆料包括以下重量百分比的组份：
30.滑石粉10-60％；
31.钛白粉5-40％；
32.硫酸钡0-20％；
33.分散剂0.1-8；
34.色浆1-5％；
35.增稠剂0.1-10％。
36.可选地，所述采用复配异氰酸酯聚合物或单体作为固化剂，将所述固化剂和醇酯类助溶剂混合，得到b组份的步骤中，所述b组份中仅包含所述固化剂和所述醇酯类助溶剂，所述固化剂的重量百分比为50-90％，所述醇酯类助溶剂的重量百分比为10-50％。
37.可选地，所述复配异氰酸酯聚合物包括以下重量百分比的组份：
38.异氰酸酯缩聚物50％-80％；
39.活性单体类稀释剂0-10％；
40.醇醚类助溶剂10-40％。
41.特别地，本发明还提供了一种利用前述的制备方法制备获得的水性涂料的使用方法，所述水性涂料为水性中涂漆时，包括如下步骤：
42.混合a组份和b组份，并加入a组份重量的10-50％的水。
43.可选地，所述水性涂料为水性清漆和水性实色漆时，包括如下步骤：
44.混合a组份、b组份和c组份，c就是稀释剂，用了c就不能再加水；
45.可选地，所述水性涂料为所述水性清漆时，所述a组份、所述b组份和所述c组份的混合重量比为100:60-15:5-30；
46.可选地，所述水性涂料为水性实色漆时，所述a组份、所述b组份和所述c组份的混合重量比为100:40-10:5-25；
47.可选地，所述水性涂料为水性中涂漆时，所述a组份和所述b组份混合重量比为100:30-10。
48.根据本发明实施例的方案，该水性涂料a组份中包含羟基丙烯酸酯乳液、助溶剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和水，b组份中包含复配异氰酸酯聚合物或单体、醇酯类助溶剂，双组分体系中各组分均为水性体系，利用该制备方法制备获得的水性涂料可以实现常温快速自干，所形成的漆膜硬度和耐水性极佳，将该水性涂料应用于汽车后市场时，在常温自干模式下由于其常温快速自干、漆膜硬度和耐水性极佳等特性，使得其可以在6-12h后进行打磨抛光，极大提高烘烤房的利用率，同时，用户提车后可以直接清洗或雨天提车均不受任何影响。
49.进一步地，还可以制备c组份，并在使用时将a组份、b组份和c组份混合之后使用，使用三组分体系，在后续喷涂烘烤时，需要在60-70℃烘烤，固化剂与水性涂料中的羟基反应，改性剂内含有的内催化剂可提高反应速度，提高漆膜的交联密度，最终三种组份组合在一起使用时会非常显著地提高水性涂料的快干效果、耐水性、耐磨以及硬度。究其原因，经过实验验证发现，固化剂是复配异氰酸酯聚合物或单体，即复配的异氰酸酯聚合物或单体，其不同于异氰酸酯聚合物或单体，其在保证具有非常好的快干效果外，还不会引起裂纹、痱子等，改性剂是小分子量的氨基树脂、含有氨基的聚酯或含有封闭性异氰酸根的聚酯树脂类，c组份内的含有氨基或封闭性异氰酸酯基团的改性剂，在约60℃的烘烤条件下解封，其内部含有的弱酸性催化基团会促进聚氨酯聚合反应的发生，快速提高交联密度，进而极大提高初期耐水性，这是c组份与其他组份一起产生的协同作用，这是意想不到的效果。
50.水性清漆的a组份中加入了羟基丙烯酸酯乳液、助溶剂、润湿剂、流平剂、流变助剂、消泡剂和水，且使得a组份中各个组份的重量百分比分比为：羟基丙烯酸酯乳液50-85％、助溶剂3-12％、润湿剂0-1.5％、流平剂1-5％、流变助剂0-0.5％、消泡剂0.5-1％和水3-15％，b组份中仅包含固化剂和醇酯类助溶剂，固化剂的重量百分比为50-90％，醇酯类助溶剂的重量百分比为10-50％。经过实验证明，该制备方法中a组份各个组份和对应的重量百分比，b组份中各个组份和对应的重量百分比，以及c组份具体组份对于能否制备获得效果最优的漆膜干燥速度、硬度以及耐水性具有显著影响。此外，通过选择上述组份质量比获得的水性涂料，其具有汽车后市场所要求的高光、光流平性，表面效果极佳，在60℃下亮度一般为95以上，并且具有极佳的工艺流平性，抗流挂、抗痱子、抗厚边效果明显，施工者可按常规油性工艺施工即可，可实现油改水工艺无缝对接。
51.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
52.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些
附图未必是按比例绘制的。附图中：
53.图1示出了根据本发明一个实施例的用于汽车后市场的水性涂料的制备方法的示意性流程图；
54.图2示出了根据本发明实施例1的用于汽车后市场的水性涂料的制备方法的示意性流程图。
具体实施方式
55.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
56.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的结构而非按照实际实施时的结构数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各结构的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其结构布局型态也可能更为复杂。
57.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
58.图1示出了根据本发明一个实施例的用于汽车后市场的水性涂料的制备方法的示意性流程图。如图1所示，该制备方法包括：
59.步骤s100，向羟基丙烯酸酯乳液中加入助溶剂、润湿剂、流平剂、流变助剂、消泡剂和水，得到a组份；
60.步骤s200，采用复配异氰酸酯聚合物或单体作为固化剂，将固化剂和醇酯类助溶剂混合，得到b组份。
61.根据本发明实施例的方案，该水性涂料a组份中包含羟基丙烯酸酯乳液、助溶剂、润湿剂、流平剂、流变助剂、消泡剂和水，b组份中包含复配异氰酸酯聚合物或单体、醇酯类助溶剂，双组分体系中各组分均为水性体系，利用该制备方法制备获得的水性涂料可以实现常温快速自干，所形成的漆膜硬度和耐水性极佳，将该水性涂料应用于汽车后市场时，在常温自干模式下由于其常温快速自干、漆膜硬度和耐水性极佳等特性，使得其可以在6-12h后进行打磨抛光，极大提高烘烤房的利用率。
62.此外，本领域公知的是，对于标准涂装工艺，漆膜的力学性能是一个缓慢提升的过程，即涂装完成后7-10天左右，随着漆膜内树脂交联密度的提升，漆膜的硬度、耐水性等才会缓慢达到设计的性能指标，在此期间漆膜的各方面性能都处于较低水平，不具有较强的耐水等性质。在汽车后市场即表现为，客户委托喷涂后，拿到车需要等待7-10天要保持汽车干燥，不可淋雨，不可洗车，但实际这点非常难以做到。然而，本发明实施例的方案中在烘烤过程中即可达到高的硬度、耐水性、耐磨性等性能，之后在一天内逐渐达到非常高的硬度、耐水性、耐磨性等性能。因此，用户提车后可以直接清洗或雨天提车均不受任何影响。
63.以下以具体实施例来详细说明：
64.实施例1：
65.在该实施例中，该水性涂料为水性清漆。该水性清漆应用于汽车后市场，相比于应用于汽车前市场的清漆对成膜性、涂装干燥速度、漆膜硬度、耐水性以及耐磨性等都具有更高的要求。
66.图2示出了根据本发明实施例1的用于汽车后市场的水性涂料的制备方法的示意性流程图。如图2所示，该水性清漆的制备方法除包括前述步骤s100和步骤s200外，还包括步骤s300：采用小分子量的氨基树脂、含有氨基的聚酯或含有封闭性异氰酸根的聚酯树脂类作为改性剂，将所述改性剂和水混合，得到c组份。
67.在步骤s100中，该水性清漆的a组份中羟基丙烯酸酯乳液的重量百分比例如可以为50％、60％、70％、80％或85％，也可以为50-85％中任一其他值。该助溶剂的重量百分比例如可以为3％、5％、8％、10％或12％，也可以为3-12％中任一其他值。该润湿剂的重量百分比例如可以为0.1％、0.5％、1％或1.5％，也可以为0-1.5％中任一其他值。该流平剂的重量百分比例如可以为1％、2％、3％、4％或5％，也可以为1-5％中任一其他值。该流变助剂的重量百分比例如可以为0、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％，也可以为0-0.5％中任一其他值。该消泡剂的重量百分比例如可以为0.5％、0.7％、0.9％或1％，也可以为0.5-1％中任一其他值。该水的重量百分比例如可以为3％、5％、8％、10％、12％或15％，也可以为3-15％中任一其他值。
68.在步骤s200中，该水性清漆的b组份中有且仅有固化剂和醇酯类助溶剂。该固化剂的重量百分比为50％、60％、70％、80％或90％，也可以是50-90％中任一其他值。复配异氰酸酯聚合物包括以下组份：异氰酸酯缩聚物、活性单体类稀释剂和醇醚类助溶剂。异氰酸酯缩聚物的质量百分比例如可以为50％、60％、70％或80％，也可以为50％-80％中任一其他值。该活性单体类稀释剂的质量百分比例如可以为0、0.5％、1％、2％、6％、8％、9％或10％，也可以为0-10％中任一其他值。该醇醚类助溶剂的质量百分比例如可以为10％、20％、30％或40％，也可以为10-40％中任一其他值。醇酯类助溶剂的重量百分比为10％、20％、30％、40％或50％，也可以为10-50％任一其他值。
69.在步骤s300中，改性剂可以是小分子量的氨基树脂、含有氨基的聚酯或含有封闭性异氰酸根的聚酯树脂类。
70.特别地，本发明实施例还提供了前述的水性清漆的使用方法，包括如下步骤：混合a组份、b组份和c组份，并加入a组份重量的20-60％的水。该a组份、b组份和c组份的混合重量比例如可以为100:60:5、100:50:10、100:30:20或100:15:30，也可以是100:60-15:5-30中任一其他值。该水性清漆配置完成后在60-70℃下进行喷涂。
71.根据本发明实施例的方案，在将水性清漆的a组份、b组份和c组份混合在一起进行喷涂烘烤之时以及之后，固化剂与水性涂料中的羟基反应，改性剂与水性涂料中的羧基反应，最终三种组份组合在一起使用时会非常显著地提高水性涂料的快干效果、耐水性、耐磨以及硬度。为了验证各个组份发挥的作用以及效果，本发明实施例进行了空白对照以及对比例测试。
72.进行测试时，使用的实施例a各个组份的重量百分比为：a组份中羟基丙烯酸酯乳液78％、助溶剂8％、润湿剂0.5％、流平剂3％、流变助剂0.3％、消泡剂0.3％、水9.9％，b组
份中采用复配异氰酸酯聚合物作为固化剂，采用醇酯类助溶剂，c组份中采用含有封闭性异氰酸根的聚酯树脂为改性剂。a组份、b组份和c组份的混合重量比为100:30:25。
73.使用的空白对照a1中，仅混合a组份和b组份，没有c组份，其他与测试用的实施例a保持一致。
74.使用的空白对照a2中，仅混合a组份和c组份，没有b组份，其他与测试用的实施例a保持一致。
75.使用的对比例a1中，b组份中的复配异氰酸酯聚合物替换为异氰酸酯聚合物，其他与测试用的实施例a保持一致。
76.使用的对比例a2中，b组份中的醇酯类助溶剂替换为丙二醇甲醚。
77.使用的对比例a3中，c组份中的含有氨基的聚酯或含有封闭性异氰酸根的聚酯树脂替换为恶唑啉。
78.使用的对比例a4中，a组份、b组份和c组份的混合重量比为100:60:50。
79.经过实验发现，上述实施例a、空白对照a1、空白对照a2、对比例a1、对比例a2、对比例a3以及对比例a4中，其性能对比如下表1所示：
80.表1
[0081] 棉签测试滴水测试24小时打磨性7d硬度亮度实施例a1h合格合格》h98.6空白对照a11h发白/不合格合格》h94.5空白对照a2》24h发白/不合格未固化/不合格
‑‑
对比例a13h合格滚砂纸/不合格》h92.6对比例a21h合格合格》h/痱子88.1对比例a31h发白/不合格合格》h98.6对比例a41h发白/不合格滚砂纸/不合格b86.3
[0082]
经过对比发现，棉签测试车辆的表面干燥速度，经过测试发现，实施例a和空白对照a1中的棉签测试均为1h，说明c组份的缺失不会影响车辆的表面干燥速度。然而，空白对照a2的棉签测试大于24h，说明b组份会对车辆的表面干燥速度有显著的影响。对比例a1中的棉签测试需要3h，与实施例a、空白对照a1和其他对比例相比，棉签测试时间显著增加，由此说明，将复配异氰酸酯聚合物替换为异氰酸酯聚合物会显著影响车辆的表面干燥速度。
[0083]
进行滴水测试可以检测车辆的耐水性，经过测试发现，空白对照a1和a2均不合格，也就是说，缺少b组份或缺少c组份均不能达到好的耐水性，但是两者耐水性不合格的原因则不相同，空白对照a2中，是因为缺少b组份，则清漆无法固化，从而导致耐水性不合格。空白对照a1中，缺少c组份，则不会促进聚氨酯聚合反应的发生，无法提高交联密度，进而无法提高初期耐水性，导致对车辆进行维修时无法实现快速提车。对比例a3和对比例a4中的耐水性也不合格，说明c组份更换为其他材料不能实现好的耐水性，且a组份、b组份和c组份的重量百分比对耐水性的影响也极为重要，三者之间的重量百分比不在本发明实施例保护范围，则无法实现好的耐水性。
[0084]
在24小时打磨性测试中，空白对照a2、对比例a1和对比例a4不合格，空白对照a2中，是因为清漆没有固化，导致打磨性不合格。对比例a1中b组份发生改变，其打磨性测试不合格，说明b组份不能将复配异氰酸酯聚合物替换为异氰酸酯聚合物，严重影响其打磨性。
对比例a4中，a组份、b组份和c组份的重量百分比对打磨性的影响也极为重要，三者之间的重量百分比不在本发明实施例保护范围，则无法实现好的打磨性。
[0085]
在7d硬度测试和亮度测试中，空白对照a2由于未能固化无法进行测试。对比例a4的7d硬度和亮度急剧下降，这与a组份、b组份和c组份的重量百分比有着密切关系。
[0086]
经过实验验证发现，固化剂是复配异氰酸酯聚合物或单体，即复配的异氰酸酯聚合物或单体，其不同于异氰酸酯聚合物或单体，其在保证具有非常好的快干效果外，还不会引起裂纹、痱子等。改性剂是小分子量的氨基树脂、含有氨基的聚酯或含有封闭性异氰酸根的聚酯树脂类，c组份内的含有氨基或封闭性异氰酸酯基团的改性剂，在约60℃的烘烤条件下解封，其内部含有的弱酸性催化基团会促进聚氨酯聚合反应的发生，快速提高交联密度，进而极大提高初期耐水性，这是c组份与其他组份一起产生的协同作用，这是意想不到的效果。
[0087]
因此，通过制备并使用上述组份a、组份b和组份c、选择上述组份重量百分比以及混合速度获得的水性清漆，其能够完全达到汽车后市场所要求的各方面性能要求，表面效果极佳，在60-70℃下烘烤亮度一般为95以上，具有极高的快干速度、极佳的耐水性、耐磨性、硬度、工艺流平性，抗流挂、抗痱子以及抗厚边效果，并且，施工者可按常规油性工艺施工即可，可实现油改水工艺无缝对接。
[0088]
实施例2：
[0089]
该实施例2的水性涂料为水性实色漆。其制备方法与使用方法与实施例1保持一致，仅具有如下区别：
[0090]
在步骤s100中，a组份还包括重量百分比例如可以为5％、10％、12％、20％、25％或30％的色浆，也可以是5-30％中任一其他值。
[0091]
在使用方法中，a组份、b组份和c组份的混合重量比例如可以为100:40:5、100:30:10、100:20:20或100:10:25，也可以是100:40-10:5-25中任一其他值。
[0092]
实施例3：
[0093]
该实施例3的水性涂料为水性中涂漆。该实施例3与实施例1的区别在于，该实施例3中不包含c组份，且a组份各个组份的重量百分比为：羟基丙烯酸酯乳液例如可以为20％、30％、40％或45％，也可以为20-45％中任一值。助溶剂例如可以为3％、5％、8％、10％或12％，也可以为3-12％中任一值。润湿剂例如可以为0.1％、0.5％、0.8％、1％或1.5％，也可以为0-1.5％中任一其他值。流平剂例如可以为1％、2％、3％、4％或5％，也可以为1-5％中任一其他值。流变助剂例如可以为0、0.1％、0.5％、0.8％或1％，也可以为0-1％中任一其他值。消泡剂例如可以为0.5％、0.8％或1％，也可以为0.5-1％中任一其他值。水例如可以为3％、5％、8％、10％、12％或15％，也可以为3-15％中任一其他值。
[0094]
该步骤s100中，该a组份还可以包括浆料，该浆料的重量百分比例如可以为20％、30％、40％或45％，也可以为20-45％中任一其他值。该浆料包括如下组份：滑石粉、钛白粉、硫酸钡、分散剂、色浆以及增稠剂。该滑石粉的重量百分比例如可以为10％、20％、25％或30％，也可以为10-30％中任一其他值。该钛白粉的重量百分比例如可以为5％、10％、15％或20％，也可以为5-20％中任一其他值。该硫酸钡的重量百分比例如可以为0.1％、0.5％、2％、5％、8％或10％，也可以为0-10％中任一其他值。该分散剂的重量百分比例如可以为0.1％、2％、3％、3.5％或4％，也可以为0.1-4％中任一其他值。该色浆的重量百分比例如可
以为1％、2％、3％、4％或5％，也可以为1-5％中任一其他值。该增稠剂的重量百分比例如可以为0.1％、2％、3％、4％或5％，也可以是0.1-5％中任一其他值。
[0095]
a组份和b组份的混合重量比例如可以为100:30、100:20、100:15或100:12，也可以是100:30-12中任一其他值。
[0096]
其他特征与实施例1的特征一致，此处不再赘述。
[0097]
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明常用理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。