一种用于透明塑料的透明清漆涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于涂料领域，尤其是涉及一种用于透明塑料的透明清漆涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着中国汽车工业的发展，汽车消费已经走进日常百姓生活。中汽协数据显示，2022年中国汽车产销分别完成2702.1万辆和2686.4万辆，同比增长3.4％和2.1％，延续了2021年的增长态势。2023年10月，乘用车产销分别完成251.3万辆和248.8万辆，环比分别增长0.7％和0.02％，同比分别增长7.6％和11.4％。2023年1-10月，乘用车产销分别完成2073.1万辆和2066.4万辆，同比分别增长6％和7.5％。我国汽车产销总量已经连续14年稳居全球第一。

2、值得一提的是，新能源汽车月度产销量首次双超百万辆。11月，新能源汽车产销量分别完成107.4万辆和102.6万辆，同比分别增长39.2％和30％，市场占有率达到34.5％。1-11月，新能源汽车产销量分别完成842.6万辆和830.4万辆，同比分别增长34.5％和36.7％，市场占有率达到30.8％。

3、新能源汽车不单是动力和能源不同，外观造型、材料使用也和传统燃油车差异很大：新能源车上大量使用发光材料和技术，很多外饰部件不再喷涂车身色或其它装饰色，而是把零件做成透明的，内置发光元器件，到了晚上发光元器件开始工作，光线透过透明塑料向外散发，达到发光效果。这类透明零件的材料一般为亚克力(pmma)或聚碳酸酯(pc)。做外饰零件时，需要在外面喷涂一层清漆来保护，市面上的清漆一般是高羟丙烯酸树脂，普遍存在附着力不良、容易粘污、耐磨性不好和耐候性不好等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种用于透明塑料的透明清漆涂料及其制备方法和应用，以解决现有技术中清漆大都为高羟丙烯酸树脂而存在附着力不良、容易粘污、耐磨性不好和耐候性不好等问题，本方案通过低羟基树脂、高羟基树脂以及有机氟硅改性树脂的联合使用，实现了高效耐磨、耐污，以及有效附着和耐候。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、本发明第一方面公开了一种用于透明塑料的透明清漆涂料，包括a组分和b组分；

4、所述的a组分包括如下重量份的组成：

5、

6、所述的b组分包括如下重量份的组成：

7、异氰酸酯三聚体树脂                 50-70；

8、第二混合溶剂                       30-40；

9、所述的a组分与所述的b组分的重量比为100：30-40。

10、优选的，包括a组分和b组分；

11、所述的a组分包括如下重量份的组成：

12、

13、

14、所述的b组分包括如下重量份的组成：

15、异氰酸酯三聚体树脂                 50-70；

16、第二混合溶剂                       30-40；

17、所述的a组分与所述的b组分的重量比为100：33。

18、优选的，所述的低羟基树脂为羟基量1.0-2％的低羟基丙烯酸树脂；所述的高羟基树脂为羟基量3.6-4.2％的高羟基丙烯酸树脂。

19、优选的，所述的有机氟硅改性树脂为：由若干种丙烯酸类树脂构成的混合树脂通过接枝法在树脂链段中引入有机硅基团和有机氟基团进行有机氟硅改性得到；所述的有机氟硅改性树脂的重量平均分子量为35000，分子量分布为2.2。

20、优选的，所述的有机氟硅改性树脂通过如下步骤制备得到：

21、(1)：将硅烷偶联剂与偶氮二异丁腈溶解混合于丁酮中，得到滴定溶液；

22、(2)：将甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯溶解混合于醋酸丁酯中，在保护性气氛下升温至目标温度，得到混合溶液；

23、(3)：将步骤(1)得到的滴定溶液以滴定的方式滴入步骤(2)得到的混合溶液中，冷凝回流以发生反应，得到有机氟硅改性树脂。

24、优选的，所述的有机氟硅改性树脂具体通过如下步骤制备得到：

25、(1)：将25重量份硅烷偶联剂与2.5重量份偶氮二异丁腈溶解混合于50重量份丁酮中，得到滴定溶液；

26、(2)：将25重量份甲基丙烯酸三氟乙酯、8重量份甲基丙烯酸羟丙酯、25重量份丙烯酸甲酯和25重量份丙烯酸丁酯溶解混合于130重量份醋酸丁酯中，在氮气下升温至90℃，得到混合溶液；

27、(3)：将步骤(1)得到的滴定溶液在3h内以匀速滴定的方式滴入步骤(2)得到的混合溶液中，冷凝回流8h以发生反应，得到有机氟硅改性树脂。

28、优选的，所述的第一混合溶剂选自醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、100#溶剂油和二丙酮醇中的两种或几种；所述的第二混合溶剂为醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯。

29、本发明第二方面公开了一种制备如上任一所述的用于透明塑料的透明清漆涂料的方法，包括如下步骤：

30、s1：混合搅拌低羟基树脂、有机氟硅改性树脂和高羟基树脂，随后在搅拌状态下加入附着力助剂、催干剂、基材润湿剂、流平剂和光老化助剂，搅拌混合后再加入第一混合溶剂调节粘度，得到a组分；

31、s2：将异氰酸酯三聚体树脂溶解于第二混合溶剂中，并进行搅拌，得到b组分；

32、s3：将步骤s1得到的a组分与步骤s2得到的b组分混合均匀，得到所述的透明清漆涂料。

33、优选的，包括如下步骤：

34、s1：在300-500rpm下混合搅拌低羟基树脂、有机氟硅改性树脂和高羟基树脂10-15min，随后在搅拌状态下加入附着力助剂、催干剂、基材润湿剂、流平剂和光老化助剂，以600-1000rpm搅拌15-20min混合后再加入第一混合溶剂以300-500rpm搅拌下调节粘度至20-30s(根据gb/t 1723-93涂料粘度测定法进行测定)，得到a组分；

35、s2：将异氰酸酯三聚体树脂溶解于第二混合溶剂中，并以300-500rpm进行搅拌，得到b组分；

36、s3：将步骤s1得到的a组分与步骤s2得到的b组分混合均匀，得到所述的透明清漆涂料。

37、本发明第三方面公开了一种如上任一所述的用于透明塑料的透明清漆涂料在汽车外饰件领域中的应用。

38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

39、(1)本方案合成的有机氟硅改性树脂，其中含有多种类型的树脂的联用：

40、在丙烯酸树脂链段中成功引入有机硅基团和有机氟基团。因为有机硅基团和有机氟基团的表面张力低、硬度高，引入树脂链段后，可以提高漆膜的耐磨性和耐污性，因为基团连在树脂链段上，同时改性树脂中含有的羟基和羧基，会参与后期与异氰酸酯的交联反应，相互结合形成网状结构，这样耐磨和耐污性是固有的、持久的，不会像添加助剂那样随着时间推移性能下降。对于汽车外饰件来说，透明塑料件的耐磨和耐污，比传统色漆上的清漆要求更高，是十分重要的一项指标。

41、(2)本方案中，低羟基树脂、有机氟硅改性树脂和高羟基树脂，三者的联用。低羟基树脂提供与基材附着力，有机氟硅改性树脂提高涂层耐磨和耐污性，高羟树脂提升耐候性和漆膜交联密度，优势互补，缺一不可。

42、(3)本方案使用低羟丙烯酸树脂和附着力助剂搭配使用，可以确保清漆与基材的附着力，同时保证漆膜外观的流平和丰满度。一般低羟树脂与基材的附着力好，但是它分子量大固含低，使用过多会影响漆膜外观；而附着力助剂虽然也可以提升附着力，但是与其它树脂相容性有限，不能使用过多，会影响漆膜透明度，本产品中的搭配，很好的平衡了清漆附着力与外观，达到一个完美状态。汽车外饰件一般都有40℃*10天耐水要求，附着力助剂添加后，能有效改善清漆耐水后的起泡和附着力。

43、(4)透明塑料件的清漆，变黄和开裂很容易被发现，还需要保护透明基材，因此耐候要求比普通色漆上的清漆要求高。本方案合成的有机氟硅改性树脂所用单体都是耐候性单体，同时含有有机硅基团和有机氟基团，更有利于提高耐候性。两种耐候助剂的搭配使用，进一步提高了清漆整体的耐候性。

44、(5)本方案保护的涂料制备工艺简单，原料常见且易得，制备过程中仅需要搅拌等步骤即可完成，制备得到的清漆又具有良好的性能，低温可以固化，主要用于汽车外饰透明塑料件表面的涂装，也可用做其它汽车外饰件塑料件的清漆，具有广泛的用途。