[发明专利]汽车用水溶性底涂层组合物及用其形成涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车用水溶性底涂层组合物及使用该组合物形成涂层的方法。更具体地，本发明涉及具有良好外观和良好机械性质及良好的涉及到流动和污点的涂布加工性的水溶性底涂层组合物以及使用该组合物形成涂层的方法，所述外观包括光泽度和图像清晰度，所述机械性质包括耐水性、粘附性、抗冲击性能、弹性、和过烘烤涂层上再涂布的粘接性能。

背景技术

在汽车工业中，涂布工艺是发动机制造过程和转向装置零件的制造过程中的中轴线。由于针对排放的挥发性有机化合物(VOC)的法规已实施了若干年，因而与汽车有关的涂布工艺已有了很大变化。特别是，欧洲国家和发达国家对限制挥发性有机化合物的使用十分关注并且积极地限制挥发性有机化合物的使用并对包含使用挥发性有机化合物的产品施加制裁。

一般来说，挥发性有机化合物会容易挥发且自然地以气体状态扩散到大气中从而成为主要的大气污染因素。此外，挥发性有机化合物可具有生物毒性和化学反应性，并且成为破坏臭氧层的一个因素从而引起温室效应并且产生不良气味。

鉴于对挥发性有机化合物排放的限制政策、对环境的保护和工作环境的改善，减小汽车用涂料组合物中挥发性有机化合物的量成为非常重要的主题。为了减少汽车用涂料组合物中挥发性有机化合物的量，业者已开发出了各种方法。例如，已制备出具有高固体含量的油基涂料组合物从而缩短实施油基涂料组合物涂布工艺所需的时间，而且已制备出水溶性涂料组合物。减小挥发性有机化合物的量的最有效方法包括使涂料组合物中所包含挥发性有机化合物的量最小化。此外，油基涂料组合物已逐渐被水溶性涂料组合物代替。特别有效地，会要求用水溶性底涂层涂料组合物来代替包含大约50～70重量％的有机溶剂的油基底涂层涂料组合物。因此，业者已积极地进行了对水溶性底涂层涂料组合物的开发研究。顶涂涂料组合物可包含底涂层涂料组合物和透明涂料组合物。

一般来说，油基涂料组合物可包含丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、有机溶剂等。油基涂料组合物可具有良好的图像清晰度和良好的机械性质(如粘附性、抗冲击性能、抗弯曲性等)。可替代地，水溶性涂料组合物可包含水溶性丙烯酸树脂、水溶性微凝胶树脂或丙烯酸乳液等作为主要树脂、以及辅助树脂(如聚酯树脂和聚氨基甲酸乙酯分散体)连同亲水性三聚氰胺树脂。水溶性涂料组合物也可包含主要树脂、辅助树脂和疏水性三聚氰胺水性分散剂。当与油基涂料组合物相比较时，水溶性涂料组合物具有较差的包括流动在内的可加工性和较差的耐水性。

广泛使用的水溶性涂料组合物可包含：丙烯酸树脂、以及反型和核/壳型微凝胶树脂、还有用于提高耐崩裂性和发光颜料定向性的辅助树脂(如氨基甲酸乙酯分散体和聚酯树脂)。

特别地，当制备疏水性三聚氰胺水性分散剂时，可将丙烯酸树脂用作反应树脂。然而，由于在微凝胶树脂中使用阴离子反应性乳化剂，因而使用具有上述组成的涂料组合物所形成涂层的耐水性会降低。

作为汽车用水溶性涂料组合物中所使用的固化剂，可列举氨基树脂、嵌段异氰酸酯化合物、氮杂环丙烷化合物、环氧化合物等。可能被用作固化剂的氨基树脂可包括亲水性三聚氰胺树脂和疏水性三聚氰胺树脂。亲水性三聚氰胺树脂可直接加入到水溶性涂料组合物中。然而，为了提升组合物的物理性质(包括粘附性)，可将疏水性三聚氰胺树脂用作三聚氰胺树脂水性分散剂。

可通过使特定的丙烯酸树脂与疏水性三聚氰胺树脂发生反应，而获得疏水性三聚氰胺水性分散剂。因此，可通过使用疏水性三聚氰胺树脂来降低水溶性涂料组合物的生产量。

当仅包含亲水性三聚氰胺树脂时，将透明涂料组合物再涂布于底涂层涂料组合物的过烘烤涂层上的粘附性会变差。

发明内容

一些实施方式提供具有良好外观(包括光泽度和图像清晰度)及良好机械性质(包括耐水性、粘附性质、抗冲击性能、抗弯曲性、和过烘烤涂层上再涂布的粘接性能)的新型水溶性涂料组合物。

一些其它实施方式提供使用所述水溶性涂料组合物形成涂层的方法。

根据一些实施方式，基于涂料组合物的总量，水溶性涂料组合物包含：20～50重量％的通过使用氨基甲酸乙酯水性分散剂作为乳化剂所制造的碱性可膨胀核-壳树脂、3～10重量％的固化剂混合物(基于固化剂混合物的总量，包含10～30重量％的丁基溶纤剂、10～30重量％的异丙醇、5～15重量％的N-甲基-2-吡咯烷酮、25～35重量％的亲水性三聚氰胺树脂、15～25重量％的疏水性三聚氰胺树脂、和2～5重量％的非离子表面活性剂)、2～10重量％的聚酯树脂、及余量的水。