一种耐手汗水性高光黑漆及其制备方法与流程

1.本发明涉及汽车内饰件及3c涂料技术领域，具体涉及一种耐手汗水性高光黑漆及其制备方法。


背景技术：

2.目前，随着汽车及各类电子通讯娱乐产品的普及，相关的生产商越来越多，竞争愈加激烈。在众多产品中，如何使自己的产品吸引消费者并保持持续的关注力和信任力，是所有产商一直在思考的问题。随着对环保力度的逐渐加强，水性必将成为与环保挂钩的代名词，在如今品种繁多，自主选择性很高的消费时代，市售的产品往往能在短时间内吸引消费者，但不能长久。持续提升产品自身品质，尤其是与客户体验性相关的性能品质是吸引和保持客户的最长效的经营策略。
3.汽车及3c电子产品，消费者接触最多的是汽车内饰和3c外壳涂膜，消费者的体验感受也很直观。这些部位涂覆的涂料直接影响到客户对产品的耐用性和可靠性的判断和认知。因消费者使用时环境要求，产品的此类部位的涂膜一般设计要求为薄涂附着力及物性优异的涂膜。其中高光黑涂膜因其黑色高亮品质大量用于汽车内饰和3c外壳上，占比很高，深受消费者喜爱。而涂膜因光泽太高亮，使用过程中人手的接触和摩擦会造成手汗的残留印在高光黑表面，外观表面污染后，严重影响了客户的体验感受和对产品的整体品质印象，对汽车内饰和3c外壳外观的美感影响很大。现行市售的产品为油性pu涂膜，一般都不耐手汗，只有添加了抗指纹剂的耐手汗有效果，但也有时效的要求，刚生产出来的产品耐手汗最好，随着时间延长，助剂在涂膜表面的流失，耐手汗的效果越来越差，最后严重影响生产厂商的环保改造及客户的体验感受和对产品的整体品质印象。市场上也出现了一些水性高光漆产品，耐手汗性很差，也无法替代同类油性产品，降低了产品的竞争力。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷的至少一个而提供一种具有优异的附着力、高光泽，耐磨性和耐手汗，对各种塑胶基材也有很好的附着力，且制备工艺简单，生产成本低，环境污染小的耐手汗水性高光黑漆及其制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.现有技术人员按照一般思路选择原料均在制备的油漆在实际测试时，并不能通过耐手汗性测试。他们错误的把原因全部归结到丙烯酸涂料配方上，一味的只考虑了添加抗指纹助剂提高表面的滑爽性。虽然抗指纹助剂对耐手汗性有帮助，但其为后添加在涂膜中，并不参与同固化剂的反应，无法固定在涂膜表面。同时由于自身小分子量的原因，会随着涂膜放置时间延长，会从涂膜表面流失，故不能解决涂膜长效性耐手汗不残留手印的问题。他们忽略了通过合成树脂时引入有机硅氧烷接枝可有效降低涂膜表面张力，增强表面的滑爽性可大幅提高耐手汗的关系特性。同时其有机硅氧烷接枝特性会固定在涂膜中，随涂膜放置时间延长，也不会从涂膜表面流失，因而完全解决涂膜长效性耐手汗问题。
7.本发明耐手汗水性高光黑漆中，涂膜具备和同类油性的特性，即涂膜不发生明显的物态变化。其制备的涂膜，完全固化后具有耐手汗性及附着力保持的特点，而耐手汗性的关键就是，利用涂膜中硅氧烷改性丙烯酸乳液的表面张力远小于普通丙烯酸乳液的表面张力，造成有机硅氧烷改性丙烯酸涂膜耐手汗性能远超普通丙烯酸涂膜，长期存放时仍能保持涂膜表面张力不变化，完美解决了耐手汗性能，有机硅单体接枝到树脂主链中后有机硅单体利用自身表面张力低的特点将整体树脂的表面张力降低，具体方案如下：
8.一种耐手汗水性高光黑漆，该黑漆包括以下组份及质量份含量，质量比为(3-5):1的a组份和b组份，其中a组分包括四甲基硅烷50-60份、高效消泡剂0.2-0.5份、高效流平剂0.4-1.5份、慢干剂3-5份、水性黑浆8-12份、去离子水21-33份、增稠剂0.8-1.5份、胺中和剂0.1-0.3份；b组分包括水性固化剂75-85份、溶剂15-25份，其中a组中树脂提供低表面张力特性b组份提高理化性能的作用。
9.进一步地，所述的水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂通过以下步骤制得：
10.(1)向反应釜内加入四甲基硅烷(即有机硅氧烷)和丙二醇甲醚，混合完成后将温度升高；
11.(2)然后再向反应釜内加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸环己酯、巯基乙醇、偶氮二异丁腈和丙二醇甲醚，继续反应，然后降温；
12.(3)在充分搅拌下加入二甲基乙醇胺，再在高剪切下加入去离子水，最终得到水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂乳液。
13.进一步地，所述的四甲基硅烷、丙二醇甲醚、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸环己酯、巰基乙醇、偶氮二异丁腈、丙二醇甲醚、二甲基乙醇胺、去离子水的质量比为(1-3):(6-10):(21-26):(4-6):(5-8):(0.4-1.2):(0.8-2.5):(3-5):(5-8):(35-45)。
14.进一步地，步骤(1)中所述的温度升高至135-145℃；步骤(2)中所述的继续反应的时间为8-16h，所述的降温至75-85℃；步骤(3)中所述的充分搅拌的转速为500-600转/分钟，所述的高剪切的搅拌转速为900-1100转/分钟。
15.进一步地，所述的水性固化剂包括基于六亚甲基二异氰酯(hdi)的亲水性脂肪族聚异氰酸酯。比如市售的bayhydur xp 2655。
16.进一步地，所述的水性固化剂的-nco含量为20-25wt％，粘度为1500-3500mpa
·
s。
17.本发明耐手汗水性高光黑漆中，采用物性强的有机硅氧烷改性丙烯酸分散体，搭配水性固化剂，以分散体：固化剂约为2:1(固体分比)使用前混合，使得涂膜具有表面手感，高光泽，底材上附着力佳，耐水解性和耐磨性极佳的性能。
18.进一步地，所述的高效消泡剂包括tego foamex 822，所述的高效流平剂包括有机硅类流平剂，所述的消泡剂包括改性有机硅类消泡剂，所述的慢干剂选包括dowanol dpnb或dowanol dpm，所述的水性黑浆包括喜颜nw1740，所述的增稠剂包括非离子型聚氨酯增稠剂elementis rheolate 299，所述的胺中和剂包括elementis deuadd ma-95，所述的溶剂包括dowanol pma。
19.本发明耐手汗水性高光黑漆中，添加的各类助剂，像改性有机硅类流平剂、改性有机硅类消泡剂、非离子型聚氨酯增稠剂等具有优异的兼容性，针对a组分分散段具有优异的表面作用效果，例如：消泡能力、底材润湿以及防沉稳定性等既稳定而且优异。本发明耐手汗水性高光黑漆中，选用的溶剂以去离子水为主要部分，适当添加一点dpnb或者dpm，是为
了更好增加施工性能，提高雾化流平性。
20.一种如上所述耐手汗水性高光黑漆的制备方法，该方法包括以下步骤：
21.a组份制备：按质量份，在低速搅拌状态下依次将水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂、高效消泡剂、高效流平剂、消光粉、慢干剂、水性黑浆和去离子水加入至反应器中，然后在高速搅拌状态下搅拌一段时间，再在中速搅拌状态下将增稠剂和胺中和剂加入，并搅拌一段时间，得到a组份；
22.b组份制备：按质量份，在低速搅拌状态下将水性固化剂和溶剂加入至反应器中，然后在高速搅拌状态下搅拌一段时间，得到b组份；
23.按质量比，将a组份和b组份混合，之后加热，得到耐手汗水性高光黑漆。
24.进一步地，步骤(1)中所述的低速搅拌状态的搅拌转速为300-400rpm；所述的高速搅拌的转速为1000-1200rpm，时间为15-20min；所述的中速搅拌的转速为500-700rpm，时间为10-15min。
25.进一步地，步骤(2)中所述的低速搅拌状态的搅拌转速为300-500rpm；所述的高速搅拌的转速为800-1000rpm，时间为10-15min；步骤(3)中所述的加热的温度为75-85℃，时间为3-5h。
26.与现有技术相比，本发明具有以下特点：
27.(1)附着力耐磨性能好，可以保护汽车内饰和3c外壳，产品安全寿命延长，增强体验性；
28.(2)耐手汗性能优异，长期时间下人手接触使用不会造成明显手印，刮痕等异常，提高对产品耐受性能的正面评价；
29.(3)满足能快速大批量的生产和工件上涂膜高物性要求；
30.(4)本耐手汗水性高光黑漆的制备方法简单，环保且易于操作和批量化生产。
具体实施方式
31.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
32.一种耐手汗水性高光黑漆的制备方法，该方法包括以下步骤：
33.a组份制备：按质量份，在低速搅拌状态下依次将水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂、高效消泡剂、高效流平剂、消光粉、慢干剂、水性黑浆和去离子水加入至反应器中，然后在高速搅拌状态下搅拌一段时间，再在中速搅拌状态下将增稠剂和胺中和剂加入，并搅拌一段时间，得到a组份；
34.b组份制备：按质量份，在低速搅拌状态下将水性固化剂和溶剂加入至反应器中，然后在高速搅拌状态下搅拌一段时间，得到b组份；
35.按质量比，将a组份和b组份混合，之后加热，得到耐手汗水性高光黑漆。
36.实施例1
37.一种耐手汗水性高光黑漆的制备方法，具体包括以下步骤：
38.组分的称取：
[0039][0040][0041]
a组份制备：
[0042]
(1)向釜内加入有机硅硅氧烷2份，以及丙二醇甲醚8份，将温度升高到140℃。然后用4小时加入包含甲基丙烯酸甲酯24份，丙烯酸-2-羟乙酯5份，甲基丙烯酸环己酯7份，巯基乙醇1份，偶氮二异丁腈2份，丙二醇甲醚4份的混合物。添加结束后相同温度下继续12小时反应，然后降温至60℃，在充分搅拌下用二甲基乙醇胺7份中和，在高剪切下激烈搅拌加入40份去离子水，可制得水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂；
[0043]
(2)根据分散出量计算好a各个物料所需加量，在300-500rpm的搅拌机转速下依次将水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂乳液、消泡剂、润湿剂、慢干剂、水性黑浆和去离子水加入至容器中，之后在1000-1200rpm的转速下搅拌15-20min，静置一段时间加入增稠剂和胺中和剂调整粘度在500-700rpm的转速下搅拌10-15min便可以得到a组份。
[0044]
b组份制备：
[0045]
根据分散量计算好b各个物料所需加量，在300-400rpm的搅拌机转速下依次将水性固化剂、溶剂加入至容器中，之后在800-1000rpm的转速下搅拌10-15min便可以得到b组份。
[0046]
固化过程：
[0047]
将制备的a组份和b组份按质量配比a:b＝4:1混合，用少量去离子水开稀到喷涂粘度后用喷枪均匀涂装在塑胶素材上，之后置于80℃烤箱中烘烤4h，得到水性耐手汗高光黑漆。
[0048]
该耐手汗水性高光黑漆的性能测试结果如下表所示：
[0049][0050][0051]
耐手汗对比试验结果：
[0052]
[0053][0054]
从上述数据可知，本发明耐手汗水性高光黑漆中，采用综合性优秀的独有的有机硅改性丙烯酸分散体，配套水性固化剂，使其在加热后具备良好的涂膜物理性能，针对各类塑胶附着力，耐手汗性和耐磨性等方面性能优异。尤其所用的有机硅氧烷改性丙烯酸分散体是可以双组分固化并保持涂膜耐手汗性能的关键，可以得到高交联的涂膜，得到高性能的同时仍能保持涂膜的附着力。涂膜的关键要求就是能快速大批量的生产和工件上的涂膜保持高光黑表面耐手汗性和高物性。单独使用丙烯酸或聚氨酯类得到涂膜表面张力高，满足不了对涂膜耐手汗的要求。
[0055]
实施例2
[0056]
一种耐手汗水性高光黑漆制备，具体包括以下步骤：
[0057]
组分的称取：
[0058][0059]
a组份制备：
[0060]
(1)向釜内加入四甲基硅烷2.2份，以及丙二醇甲醚7.8份，将温度升高到140℃。然后用4小时加入包含甲基丙烯酸甲酯24份，丙烯酸-2-羟乙酯6份，甲基丙烯酸环己酯5份，巰基乙醇1份，偶氮二异丁腈1.8份，丙二醇甲醚4.2份的混合物。添加结束后相同温度下继续12小时反应，然后降温至60℃，在充分搅拌下用二甲基乙醇胺7份中和，在高剪切下激烈搅拌加入41份去离子水，可制得水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂；(1-3):(6-10):(21-26):(4-6):(5-7):(0.4-1.2):(0.8-2.5):(3-5):(5-8):(35-45)。
[0061]
(2)根据分散出量计算好a各个物料所需加量，在300-500rpm的搅拌机转速下依次将水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂乳液、消泡剂、润湿剂、慢干剂、水性黑浆和去离子水加入至容器中，之后在1000-1200rpm的转速下搅拌15-20min，静置一段时间加入增稠剂和胺中和剂调整粘度在500-700rpm的转速下搅拌10-15min便可以得到a组份。
[0062]
b组份制备：
[0063]
根据分散量计算好b各个物料所需加量，在300-400rpm的搅拌机转速下依次将水性固化剂、溶剂加入至容器中，之后在800-1000rpm的转速下搅拌10-15min便可以得到b组份。
[0064]
固化过程：
[0065]
将制备的a组份和b组份按质量配比a:b＝4:1混合，用少量去离子水开稀到喷涂粘度后用喷枪均匀涂装在塑胶素材上，之后置于80℃烤箱中烘烤4h，得到水性耐手汗高光黑漆。
[0066]
该耐手汗水性高光黑漆的性能测试结果如下表所示：
[0067]
[0068][0069]
耐手汗对比试验结果：
[0070][0071]
[0072]
与现有技术相比，本发明具有优异的附着力、丰满度、硬度、耐磨等物性外，还具有普通pu漆不具备的耐手汗无手印残留的特性，且制备工艺简单，生产成本低，环境污染小，批量化生产时可将a组份水性改性丙烯酸做成中间体，简化生产工艺。
[0073]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1200rpm，时间为15-20min；所述的中速搅拌的转速为500-700rpm，时间为10-15min。10.根据权利要求8所述的一种耐手汗水性高光黑漆的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的低速搅拌状态的搅拌转速为300-500rpm；所述的高速搅拌的转速为800-1000rpm，时间为10-15min；步骤(3)中所述的加热的温度为75-85℃，时间为3-5h。

技术总结
本发明涉及一种耐手汗水性高光黑漆及其制备方法，该产品包括以下组分及重量份含量：水性有机硅氧烷改性丙烯酸50～60份，消泡剂0.2～0.5份，慢干剂3～5份，流平剂0.4～1.5份，水性色浆7～13份，去离子水21～33份，增稠剂0.8～1.5份，胺中和剂0.1～0.3份；小试制备时分段制备，先按料投A组份，充分分散以后，使用时与B组份水性固化剂混合搅拌即可。与现有技术相比，本发明具有优异的附着力、丰满度、硬度、耐磨等物性外，还具有普通PU漆不具备的耐手汗无手印残留的特性，且制备工艺简单，生产成本低，环境污染小，批量化生产时可将A组份水性有机硅氧烷改性丙烯酸做成中间体，简化生产工艺。工艺。


技术研发人员：朱忠敏 金红哲
受保护的技术使用者：东来涂料技术（上海）股份有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/8/9