[发明专利]一种汽车清漆用硅改性双组份水性聚氨酯复合涂料的制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车清漆用硅改性双组份水性聚氨酯复合涂料及其制备方法，复合涂料由A和B组分组成；A组份为硅改性水性聚丙烯酸酯乳液；B组份包括亲水性异氰酸酯固化剂、石墨烯及助剂；硅改性水性聚丙烯酸酯乳液包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸β羟基乙酯及带双键聚硅氧烷的共聚物以及硅烷改性纳米二氧化硅粒子；该复合涂料同时在基体树脂中均匀引入了聚硅氧烷和纳米二氧化硅粒子及石墨烯，有效提高了复合涂料的附着力、耐水性，同时增加了硬度和强度，特别适合汽车清漆。

技术领域

本发明涉及一种涂料，具体涉及一种汽车清漆用有机硅改性双组份水性聚氨酯复合涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术

双组份水性聚氨酯涂料一般由聚多元醇乳液或分散体组份和亲水改性的异氰酸酯固化剂组份组成。水性多羟基聚丙烯酸酯具有原料来源丰富、成本相对较低、环保性好的特点，特别是其涂膜的耐候性、机械强度、光泽度以及通透性等性能优异，是理想的聚多元醇乳液种类。它与亲水改性的异氰酸酯固化剂配成漆后，聚氨酯结构中含有的氨基甲酸酯键，脲键、缩二脲及酯基等，赋予聚氨酯涂膜优异的耐磨性、柔韧性、耐低温及耐化学介质性能。车用清漆需要涂膜具有优异的耐水性、光泽度和力学性能。由于传统乳液体系中乳化剂的存在，导致水性涂料成膜后耐水效果较差，与溶剂型涂料相比还存在一定差距，因此有必要对其进行改性。现有技术中有采用有机硅化合物来改善水性丙烯酸酯的耐溶剂性以及憎水性和耐候性的相关报道，如中国专利(公开号CN108690487A)公布了一种有机硅改性双组份聚氨酯防水涂料及其制备方法，使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚醚单元醇与异氰酸酯固化剂聚合反应，形成含-Si-O-结构的聚氨酯预聚体，再与交联组分反应交联成膜。但是该方法采用的PDMS包含饱和键，改性过程中反应效率较低。另外，还有采用纳米颗粒材料来改善涂料耐磨性能的相关报道，如中国专利(公开号CN108676480A)提供了一种双组份水性丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法，通过溶液体系下自由基聚合法合成了水性羟基丙烯酸树脂，再通过纳米氧化锌表面的-OH与异氰酸酯固化剂中的-NCO反应，将无机颗粒接枝到固化剂中，提高了涂料的耐磨性。然而纳米氧化锌的成本较高，莫氏硬度低，且其消耗固化剂中的活性基团，影响固化效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种硅改性双组份水性聚氨酯复合涂料，该复合涂料同时在基体树脂中均匀引入了聚硅氧烷和纳米二氧化硅粒子等，有效提高了复合涂料的附着力、耐水性，同时增加了其硬度和强度，具有较好的应用前景。

本发明的第二个目的是在于提供一种硅改性双组份水性聚氨酯复合涂料的制备方法，该方法通过在八甲基环四硅氧烷(D4)上修饰双键，可以将其作为单体与其他丙烯酸单体进行共聚，不但提高了反应效率，可以提高树脂硅含量，而且有利于硅烷的均匀分散；同时，通过对无机纳米二氧化硅表面进行有机硅修饰，提高了无机纳米二氧化硅在有机涂料中的分散性，增强了涂膜的力学性能，该方法原料易得，制备过程简单，有利于工业化生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种汽车清漆用硅改性双组份水性聚氨酯复合涂料，其由A和B组分组成；

所述A组份为硅改性水性聚丙烯酸酯乳液；

所述B组份包括亲水性异氰酸酯固化剂、石墨烯及助剂；

所述硅改性水性聚丙烯酸酯乳液包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸β羟基乙酯及带双键聚硅氧烷的共聚物以及硅烷改性纳米二氧化硅粒子。

优选的方案，所述带双键聚硅氧烷由八甲基环四硅氧烷与带双键的硅烷偶联剂反应得到。本发明优选八甲基环四硅氧烷来合成带双键聚硅氧烷，八甲基环四硅氧烷相对其他聚硅烷具有硅含量适中的特点，且能与偶联剂开环制备凝胶率较小、较稳定的聚硅氧烷。

优选的方案，所述硅烷改性纳米二氧化硅粒子由带氨基的硅烷偶联剂与纳米二氧化硅反应得到。利用硅烷偶联剂的氨基与二氧化硅表面的活性基团进行缩合反应。