[发明专利]低温固化1K底色漆及用1K底色漆涂覆基材的方法

说明书

本发明提供了一种储存稳定的单组分水性底色漆组合物，其包含三聚氰胺‑甲醛交联剂和具有可在酸催化下与三聚氰胺‑甲醛交联剂反应的基团的树脂。当与包含多异氰酸酯交联剂的溶剂型清漆组合物一起湿固化时，所述底色漆组合物可在110℃或更低的温度下固化。还提供了一种湿碰湿双涂层，其包含单组分水性底色漆和溶剂型清漆；一种湿碰湿三涂层，其包含水性底漆、单组分水性底色漆和溶剂型清漆层；和通过将湿碰湿双涂层固化而获得的固化面漆层。

背景

本发明涉及低温固化涂料组合物，通过双层固化机理形成的低温固化复合涂层以及包含该低温固化复合涂层的制品。所述低温固化涂料组合物在100℃或更低的温度下固化，因此适用于热敏性或塑料基材。

在典型的汽车涂料中，将4层或更多层施加到车辆的金属表面上。尽管常规方法已经足够，并且已在全球汽车工业中商业应用，然而由于对改善耐候性、降低或减少环境影响以及降低生产成本的需求不断增长，因此人们正在进行不断的研究和开发工作，以寻求改善这些参数中的每一个。制备这些涂料所需的能源、材料成本或时间的任何减少都会由于大规模使用而带来巨大的经济收益。特别地，正在努力减少或消除该方法中溶剂的使用，同时保持或改善耐候性。同时，通过降低所需的固化温度和时间来降低能耗和成本将是有利的。

常规地，车辆的涂覆方法包括车身基材的预处理，防腐蚀层、密封层、底漆和面漆的施加。预处理移除并清洁表面，从而能够使腐蚀防护层粘合，该腐蚀防护层在电沉积操作中施加。接着出于防腐蚀、消除漏水并使片落最小化的目的，施加密封剂。然后施加底漆以促进表面和作为面漆组分施加的底色漆之间的粘合。底漆还可为后续层赋予更光滑的表面，并且有助于固化涂层的抗片落性。最后，施加包括底色漆和清漆层的面漆。底色漆通常是包含颜色组分的层，而清漆层则提供光泽、光滑度和耐候性。常规的面漆涂覆操作可结合固化操作，这需要130-150℃的温度以确保面漆层完全交联。此外，尽管使用术语“面漆”来描述该层，然而通常可将额外层施加至面漆上以改善涂层的性能。

汽车工业正面临着满足日益严格的车队联邦企业平均燃油经济性(CAFE)标准的挑战。改善车辆总体燃油效率(mpg)的一项关键策略是通过用较轻的塑料零件代替较重的钢制零件来开发“轻型”车辆。据估计，汽车市场约有20％包含塑料车身部件，并且这一数字有望继续增长。

然而，在如上所述的常规表面涂覆方法中，使用塑料作为待涂覆基材的一部分在结构完整性方面可能是有问题的，因为塑料基材在高于130℃的固化温度下会物理变形。这种变形归因于塑料因熔融或部分熔融而产生的翘曲，以及归因于复合材料和用于粘结零件的粘合剂的不同热膨胀效应。因此，随着市场趋向于轻型车辆，涂覆操作，尤其是面漆的施加要求降低固化温度，以有效地和高效地允许使用塑料和其他热敏材料作为基材组分，以便生产轻型车辆。

制备在100℃或更低的烘烤温度下有效固化的涂料组合物对于涂料生产商而言是一个具有挑战性的问题。一种改善低温交联的方法是使用高反应性交联剂。由于这些交联剂的高反应性，必须以两种独立的组合物形式提供涂料，在紧临施加前将其组合以将交联剂与共反应性树脂混合。对于清漆层，通常使用该双组分(2K)溶液，其中所述溶液使用了多异氰酸酯交联剂。然而，由于交联剂与多种颜色的混合复杂性(尤其是在水性或水基底色漆中)，因此2K方法很难在有色涂层或底色漆层中实施。进一步的复杂性包括多异氰酸酯交联剂与水基底色漆中所含的水的固有不相容性。

此外，就底色漆而言，采用单组分(1K)水性体系将是有益的，该体系足够稳定，从而提供工业上可接受的贮存期，即使可固化树脂和该可固化树脂的交联剂存在于一种组分中也不会分解或过早固化。此外，通常与双组分体系有关的问题包括组分(可固化树脂和交联剂)的单独包装，由于对每种组分的精确量进行测量和计量而产生不精确性，需要昂贵的计量设备和计量辅助装置以确保混合精确量的单独组分；组分混合不足或混合过度；并且在使用1K水性底色漆组合物时，需要清洗管线以避免单独组分在混合时发生胶凝。