[发明专利]耐环境腐蚀的单组分涂料组合物和涂敷方法

说明书

本发明涉及涂料领域、具体讲涉及用封端的异氰脲酸酯或封端的二异氰酸酯缩二脲进行交联的聚合物。本发明特别涉及包含与封端的异氰脲酸酯或封端的二异氰酸酯的缩二脲进行交联的聚合物的汽车透明涂料和涂敷底基的方法。

为获得一种耐环境沉降物腐蚀的透明涂层(即汽车最外层涂层)已成为汽车涂料领域的一目的。环境腐蚀是由于锈斑、水渍或涂料的化学沾污或这些因素中的任何综合作用而呈现出的。为改善涂层的外观和延长使用寿命所以希望能耐腐蚀。

涂层耐腐蚀性是用如目视、或表面光度仪或将涂层试样板放于盐水溶液中再放入温度梯度炉内进行实验来测定的。一般而言，耐腐蚀性是检验涂层领域的技术人员对涂层腐蚀程度进行目视测定的。由于酸雨和其他工业沉降物的增加，所以耐腐蚀性已越来越重要。目前工业沉积物影响最大的区域中，汽车涂层的环境腐蚀最大。

除对汽车涂层的耐环境腐蚀性进行实验外，一般还对下述条件下的耐损伤性进行实验，如曝露于照明灯发出的紫外线照射下，氙弧灯紫外照射下，在纬度、气候和污染水平不同的地区阳光下、在相对湿度高的高温下以及小而硬的物体撞击下进行试验。

因此，最好是生产一种在上述各实验条件下具有最佳综合性能的涂层。为了在商业上能获得成功，涂层应在尽可能多的试验情况下进行各种实验。任何特定涂层的各种综合性能决定了其在汽车涂料领域的真实价值。

在配制和使用汽车涂料配方时，也希望选择环境损伤最小、对其回收时花费最小的化合物以及使用对职业安全或健康不会带来不可接受的危险的化合物。

用于汽车工业的透明涂料组合物一般为单组分和双组分组合物，单组分组合物含有的各种组分溶于单一溶液中或分散体系中。此单组分组合物可形成仅通过加热而无需使用任何其他溶液或分散体系即能固化的膜。

相反，双组分组合物需将两种溶液或分散剂混合在一起形成组合物。一般而言，一旦此溶液或分散剂混和在一起，必须尽快将此组合物施于底基上。一般的情况是，所说各组分是在紧靠喷雾器喷咀的上游混合在一起的，尔后立即经喷咀将其在底基上喷成雾状并在底基上形成涂料薄膜。

目前用于汽车工业的最流行的透明涂料组合物是单组分透明涂料组合物。这是由于大多数制造商使用的是为单组分涂料组合物设计的涂料舱。使用最普遍的一种涂料组合物是三聚氰胺固化组合物。在将这类组合物施于底基前不需立即将两种或多种活性溶液或分散剂进行混合。在催化剂存在下，这些组合物曝露于热的条件下进行交联，且由于在适宜的催化剂存在下，曝露于相当高的温度下后才反应，所以此类组合物能作为单组分组合物来使用。

然而，包含三聚氰胺的单组分组合物并非无缺点。业已发现由此类组合物形成的固化的汽车透明涂层呈现了不能令人满意的种种环境腐蚀特征。

代替三聚氰胺固化的单组分涂料组合物是使用交联剂的单组分组合物，该交联剂含有和成膜聚合物结合在一起的封端的异氰酸酯官能团。术语“封端的异氰酸酯”是基于异氰酸酯活性官能团-NCO-与封端剂反应这一事实。肟类是优选的封端剂。其他封端剂有如适宜的脂族、环脂族、芳族、烷基和芳烷基一元醇类。还有苯酚类及其取代基对涂敷操作无不利影响的取代苯酚类封端剂。适宜的胺类封端剂有如二丁基胺和叔羟胺类。在此组合物被加热到封端剂挥发的温度(去封端温度)之前，此封端剂能防止-NCO-官能团聚合物上的活性官能团反应。封端剂挥发时，交联剂上的活性基团-NCO-方能同聚合物上的活性基团反应。成膜聚合物至少有一个同异氰酸酯官能团进行反应的官能团。

为了形成涂层，含有封端的异氰酸酯官能团的交联剂同聚合物及此交联剂和聚合物能溶解和/或分散于其中的液体载体进行混合。所得混合物必须贮存于去封端温度以下的条件下，这样交联剂就不同所说聚合物反应。去封端温度一般在135℃-155℃间，可将单组分混合物喷于底基上以在其上形成此组合物的薄膜。当底基上的混合物薄膜按下述方法在炉中加热时，即可对封端剂进行“去封端”(即释出)，这样异氰酸酯就不再同聚合物反应。异氰酸酯同聚合物反应而生成交联的聚合物网络，即为固化的涂层。

含有封端的异氰酸酯的单组分涂料组合物一般仅使用封端的六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯，据悉由于封端的六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯可产生具有好的硬度柔性比的涂层，所以使用此酯是有利的。封端的六亚甲基二异氰酸酯的二异氰脲酸酯是溶解或分散于制备涂料的溶剂或分散剂中的几种异氰脲酯中的一种异氰脲酸酯。同其他异氰脲酸酯比较，封端的六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯相对地讲并不昂贵。