[发明专利]一种水性金属闪光漆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种漆，更具体的说，涉及一种水性金属闪光漆及其制备方法。

技术背景

随着汽车工业的高速发展，汽车涂料的用量也在不断增长，2004年汽车新车用(OEM)涂料的总需求量将超过16万吨。目前国内汽车涂料以溶剂型漆为主，溶剂型漆的缺点是其中大量的挥发性有机物质VOC对环境很大，随着这种溶剂型漆的用量增加，挥发性有机物质VOC造成的污染也日趋严重。为了减少对环境的污染，世界各国相继制订了相关法规，以限制涂料VOC的使用量。例如1995年德国大气净化法就规定，车身被涂面积的VOC排放量应小于35g/m²。为保护人类生存环境，现今汽车涂装的发展趋势是低公害、无公害化。在严格限制VOC排放量的环保要求促使下，国际上，特别是欧美国家大力发展水性漆。水性金属闪光漆的最大优点是品种配套、涂层质量方面可与传统溶剂型漆相媲美，但VOC排放量小，其排放量约为传统溶剂型金属闪光漆的五分之一，例如我国涂装工业使用的原有普通溶剂型金属闪光漆在施工时VOC排放量都在750g/L左右，水性金属闪光漆的施工VOC排放量仅在100g/L左右，如果车身涂装全部采用水性涂料，则VOC排放量可降低至27g/m²，完全达到最严格的环保要求，同时水性金属闪光漆还具有无毒、不燃不爆的优点，因此，水性金属闪光漆的使用是实现汽车涂装低公害化的唯一途径，发展水性金属闪光漆具有重要意义。

另外，目前，欧美汽车工业发达国家均实现了汽车涂装水性化，汽车涂装普遍采用水性漆，汽车用水性漆的制备工艺及其涂装技术也已成熟，为了增强我国在涂装技术方面的国际交流与合作，提高我国汽车涂装技术水平，也迫切需要发展水性金属闪光漆。

目前，水性涂料存在的主要的技术问题是：

A.颜料分散性不好，水性金属闪光漆属于聚合物分散体系，颜料分散性不是很好。

B.分散粒子的稳定性差，溶解的分子对剪切力、热、pH等都很稳定，而分散的粒子不稳定。分散粒子受剪切力后会被破坏，因而须考虑在制造、输送水性漆过程中避免剪切力的作用。分散粒子对pH值很敏感，漆中混入酸性物质会形成酸性粒子，从而产生胶化破坏水性漆。还有水性漆在运输过程中受寒冻结后分散粒子也会被破坏，图1是分散剂在两颗颜填料表面的微观吸附状态(见图1)。

C.表面张力大，水的表面张力大，见表1，水与有机溶剂的物理性质比较，故用水做溶剂的水性漆的表面张力也较大，在施工过程中要加强管理，否则涂装时易产生下列缺陷和漆膜弊病：(a)易流挂；(b)展平性不好；(c)易产生缩孔、针孔；(d)不易伸人被涂物表面的小细缝中。

表1

D.金属颜料或珠光颜料排列差，由于水性金属漆的表干较慢，金属颜料排列容易发花，造成漆膜颜色不均。

E.对温度很敏感，如果贮存在低于冰点的温度时会改变油漆的溶解特性，由此导致油漆中活性物质沉淀，材料就不均匀。经过重新加热后，水性漆不会回到均质状态，它的特性将被破坏。

Bayer公司首次报道了水性多元醇和无水多异氰酸酯交联形成一种漆膜，对体系进行优化后开发出了工业化产品，可用于工业涂装、木材涂装、塑料涂装和汽车维修。用于汽车OEM涂装的水性双组分PU清漆是用脂肪族和脂环族多异氰酸酯与水性聚丙烯酸酯及聚氨酯多元醇配制而制得。疏水多异氰酸酯与溶剂型双组分PU清漆中的固化剂是完全一样的。该水性双组分PU清漆选用水分散型树脂及涂料，该聚酯树脂通过调节亲水链段与疏水链段的比例，可在水性介质中自乳化，酸价较低时仍达到稳定的水分散性，从而明显提高了耐水性；另外引入的长链二元醇，如羟基特戊酸新戊二醇单酯，使树脂链段基本上以线性结构为主，分子链较长，固化时采用水性氨基树脂和水性封闭型多异氰酸酯树脂组成的混合体系，使固化后涂膜具有优异的柔韧性及层间附着力。其中的水性多元醇是用有机酸来进行亲水性改性，再用胺中和。多元醇组分中，除水之外还含有特殊的添加剂和少量的有机助溶剂，以提高流平性和施工性能。

不同原材料影响漆膜性能如下：

HDI多异氰酸酯-耐划痕性，IPDI多异氰酸酯-耐化学性，聚氨酯多元醇-流平性(湿润性)和耐划痕性，聚丙烯酸酯多元醇-耐化学品性和耐候性。

聚氨基甲酸酯/聚丙烯酸酯混合物是这些水性体系最适用的组份。

根据耐划痕性和耐化学品性的需要，也可使用纯HDI/IPDI混合多异氰酸酯。图2是非离子型聚氨脂分散剂的结构示意图，其中·表示可润湿吸附的锚基，◇表示异氰酸酯残基，∨表示可水化的聚醚链段水分的挥发(见图2)。