[发明专利]水基单组分涂料和多层涂膜形成法

说明书

技术领域

本发明涉及在可固化性、涂膜性能、涂层表面光滑度和水分散稳定性方面都优异的水基单组分涂料以及用该水基单组分涂料形成多层涂膜的方法。

背景技术

近来，全球范围内的环境问题已引起高度重视。在汽车工业中也率先研究制造步骤中环境问题的对策。汽车制造步骤带来全球变暖，产生工业废料和排放挥发性有机化合物(VOC)之类的问题。特别是，大多数VOC都是在涂布步骤中排放的，因此迫切需要减少VOC。

车体蒙皮部分一般都涂有多层涂膜，由阳离子电泳底漆膜、中间涂膜和罩面涂膜构成，目的是赋予耐蚀性和美观。从减少VOC排放的观点看，鼓励使用水基漆作为中间和罩面涂层。例如，从涂膜性能和涂层表面光滑度的观点看，作为要用作罩面涂层的透明饰漆，可考虑含多异氰酸酯化合物为交联剂的水基双组分透明饰漆组合物。例如，已公开了以存在乳化在特定多元醇组分中的多异氰酸酯化合物为特征的双组分饰漆组合物(见，例如，JP Hei 8(1996)-32851B)。但是，该组合物，由于是双组分涂料，需要在使用饰漆的前一刻混合作为交联剂的多异氰酸酯化合物，而且受设备和使用方法的限制。还有一个问题是，从该饰漆组合物所形成的涂膜在，例如，防大气老化性方面性能不够好。

另一方面，在含多异氰酸酯化合物的单组分涂料中常用封端多异氰酸酯化合物为交联剂，而且因为封端多异氰酸酯化合物一般是疏水的，它倾向于在水基饰漆中分散稳定性不够。由于在饰漆中难以均匀分散封端多异氰酸酯化合物，所以，例如，JP 2004-515571A提出，利用特定的含氨基甲酸酯基的多元醇使之成为水可分散的。而为了获得稳定的分散稳定性，需要大量聚氨酯树脂，并因此无法得到满意的可固化性，由此导致涂膜的物理性能不足。

JP 11(1999)-512772A还公开了利用特定封端剂制造的水可分散封端多异氰酸酯化合物。但由于在封端多异氰酸酯内引进羟基是靠与异氰酸酯基反应而实现的，所以在所得封端多异氰酸酯化合物中的异氰酸酯基浓度减小了，其结果，可固化性降低了。而且，仍存在另一个问题：由于化合物的高极性，化合物与基础树脂的相容性降低了，因而损害了外观。

含封端多异氰酸酯化合物为交联剂的水基单组分涂料在移除封端剂后引发固化反应。移除不完全时，带来的另一个问题是，不能获得足够的可固化性，由此导致不满意的涂膜性能。而且，在封端剂容易发生移除和挥发的涂膜表层，反应进行得比层内更快，这就降低了涂膜表面粘结性-参与官能团的浓度，而且，当在已固化涂膜表面上涂布另一层饰漆时，表面与上层涂膜的可粘结性会变得不足。

发明内容

本发明的一个目的是提供在可固化性；涂膜性能，如硬度、耐酸性和耐刮擦性等；涂膜表面光滑度和水分散稳定性方面都优异的水基单组分涂料；以及用该水基单组分涂料形成多层涂膜的方法。

我们对水基单组分涂料内的基础树脂和作为交联剂的疏水封端多异氰酸酯化合物与其性能，如可固化性、可粘结性、涂层表面光滑度和水分散稳定性等之间的相关性已作了深入研究，现已发现，上述目的能用包含下列组分的水基单组分涂料来实现：作为基础树脂的丙烯酸树脂，它含有含长链羟基的侧链，如至少C₄伯羟烷基、至少C₄伯羟基聚氧化烯或类似物为交联官能团，以及其溶度参数落在特定范围内；作为交联剂的封端多异氰酸酯化合物，其溶度参数落在特定范围内；以及其中丙烯酸树脂的溶度参数与封端多异氰酸酯化合物的溶度参数之差落在特定范围内。由此完成了本发明。

因此，本发明提供水基单组分涂料，其特征在于，它是包含下列组分的饰漆组合物：

(1)通过共聚下列组分所得的丙烯酸树脂(A)

(a)20～60质量％至少一种由下式(I)表示的含羟基的(甲基)丙烯酸酯：

其中，

R¹代表氢或甲基，和

R²代表至少C₄伯羟烷基、至少C₄伯羟基聚氧化烯或下式(II)表示的有机取代基

其中，R³代表氢或甲基，1是2～5的整数，以及k是1～7的整数；

(b)0.7～15质量％至少一种含羧基、磺酸基或磷酸基的乙烯基单体；和

(c)25～79.3质量％至少一种其它可共聚乙烯基单体；

所述树指(A)的羟值为110～200mgKOH/g和酸值为5～50mgKOH/g；

和

(2)至少一种封端多异氰酸酯化合物(B)，