本发明涉及涂料、涂装清洁化生产关键技术领域，尤其涉及一种车辆用水性免罩光高光实色涂料。
背景技术：
目前，汽车、摩托车表面涂装正在从传统的油性涂料逐步改用环保型水性凃料。目前汽车、摩托车涂装一般采用水 油工艺，即水性底漆 水性面(色)漆 油性罩光清漆。由于目前水性罩光清漆在汽车、摩托车涂装上的应用尚未成熟，一般采取油性清漆罩光，因此会有大量vocs废气排放，造成严重的大气污染。本发明一种车辆用水性免罩光高光实色漆，将面(色)漆与罩光漆合为一体，一次喷涂，自动分层，替代并免去专用的油性罩光漆，简化涂装工序，实现节能降耗，减少vocs废气排放对环境的污染。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种车辆用水性免罩光实色漆。核心内容采用一种高羟值的水性丙烯酸分散体，添加3％石墨烯分散液，着以全甲醚化氨基树脂为交联剂搭配一种与该水性丙烯酸分散体部分相容的水溶性聚酯树脂，使用该水溶性聚酯树脂作为色浆载体研磨色浆，利用树脂之间部分不相容性，使水性丙烯酸分散体向上层迁移形成罩光层，而包裹着颜料水溶性聚酯树脂则向基材迁移形成色漆层，达到漆膜自分层的目的。该自分层漆膜中色层及罩光层均含有石墨烯，石墨烯作为纳米材料，，在漆膜中含量一定时它是透明的，不会影响漆膜装饰性。石墨烯的加入使该丙烯酸层漆膜增强了抗老化性，原理：其一，石墨烯在漆膜具有导电性，该导电能力可以有效的将漆膜中因阳光照射等导致漆膜老化条件而产生的游离电子通过导电原理将其除去，减少游离活性电子的堆积，减少活性电子对漆膜化学键的攻击，降低漆膜老化速度；其二，石墨烯在漆膜中呈片状排列，在涂料成膜时会均匀的平铺排列于漆膜中，且在漆膜的不同厚度上均有分布该石墨烯层，它们可以有效的折射、反射自然光，阻止自然光进入漆膜，加强漆膜的耐老化性。且由于片状石墨烯层的存在，还可以有效阻止水等有害物质对基材的侵蚀，使漆膜耐化性得到有效提高，使漆膜具有优良的丰满度和耐候性，与传统油性清漆罩光层的外观及各项理化性能相当，解决了传统水性实色漆搭配油性罩光清漆喷涂时vocs废气超标、污染环境的问题，同时减少了色漆后面罩光清漆的喷涂烘烤工艺，达到节能、降耗、减排、高效的成果。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种车辆用水性免罩光高光实色漆，其特征在于，包括主成膜物质、助剂、去离子水和色浆，所述主成膜物质包括水性丙烯酸分散体、水性聚酯树脂、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂；所述助剂包括石墨烯分散液、酸催化剂、消泡剂、水性基材润湿剂、第一增稠剂、第二增稠剂、第三增稠剂、中和剂、水性润湿分散剂和成膜助剂；所述色浆包括水性聚酯树脂、水性润湿分散剂、消泡剂、中和剂、颜料。
具体的，所述原材料采用如下配比获得：
水性丙烯酸分散体50.0-55.0％；
全甲醚化氨基树脂5.0-6.0％；
水性封闭异氰酸脂2.0-3.0％。
具体的，所述助剂采用如下配比获得：
具体的，所述色浆采用如下配比获得：
具体的，采用如下方法制备，包括以下步骤：
s1：在反应釜内依次加入水性丙烯酸分散体、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂，进行搅拌；
s2：将中和剂利用去离子水进行开稀，然后加入反应釜内，在加入同时进行搅拌；
s3：将第一增稠剂利用去离子水进行开稀，然后加入反应釜内，在加入同时进行搅拌；
s4：依次向反应釜中加入酸催化剂、水性基材润湿剂、第二增稠剂、第三增稠剂、消泡剂、石墨烯分散液和成膜助剂，在加入同时进行搅拌；
s5：制备色浆，将色浆加入反应釜内，进行搅拌。
具体的，步骤s5中，制备色浆时，将水溶性聚酯树脂和中和剂利用去离子水进行分散，然后加入水性润湿分散剂和颜料，进行搅拌，之后利用研磨机进行研磨，研磨细度≤10μm。
综上所述，本发明公开了恰当的水性丙烯酸分散体、水溶性聚酯树脂搭配全甲醚化氨基树脂，拼加水性封闭异氰酸脂，恰当配比使本发明产品：具有高光泽、高丰满度、鲜映性佳等特点。一次喷涂漆膜通过自分层原理，烘干后达到实色漆加罩光清漆的漆膜外观和理化性能，减少了传统工艺中的罩光环节，将实色漆和罩光漆融入依次涂装中，简化了生产工艺，解决了因喷涂油性罩光清漆引起的vocs排放超标的问题，满足了国家节能减排的宗旨，达到节能、减排、降耗、高效的效果，能完全取代同类型的油性涂料；其vocs≤8％，完全达到直排的标准。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例一：
一种车辆用水性免罩光高光实色漆，包括主成膜物质、助剂、去离子水和色浆，所述主成膜物质包括水性丙烯酸分散体、水溶性聚酯树脂、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂；所述助剂包括石墨烯分散液、酸催化剂、消泡剂、水性基材润湿剂、第一增稠剂、第二增稠剂、第三增稠剂、中和剂和成膜助剂；所述色浆包括水溶性聚酯树脂、中和剂、去离子水、水性润湿分散剂和颜料。所述原材料采用如下配比获得：
水性丙烯酸分散体55.0％；
全甲醚化氨基树脂6.0％；
水性封闭异氰酸脂3.0％；
所述助剂采用如下配比获得：
所述色浆采用如下配比获得：
实施例二：
一种车辆用水性免罩光高光实色漆，包括主成膜物质、助剂、去离子水和色浆，所述主成膜物质包括水性丙烯酸分散体、水溶性聚酯树脂、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂；所述助剂包括石墨烯分散液、酸催化剂、消泡剂、水性基材润湿剂、第一增稠剂、第二增稠剂、第三增稠剂、中和剂和成膜助剂；所述色浆包括水溶性聚酯树脂、中和剂、去离子水、水性润湿分散剂和颜料。所述原材料采用如下配比获得：
水性丙烯酸分散体53.0％；
全甲醚化氨基树脂5.5.0％；
水性封闭异氰酸脂2.5％；
所述助剂采用如下配比获得：
所述色浆采用如下配比获得：
实施例三：
一种车辆用水性免罩光高光实色漆，包括主成膜物质、助剂、去离子水和色浆，所述主成膜物质包括水性丙烯酸分散体、水溶性聚酯树脂、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂；所述助剂包括石墨烯分散液、酸催化剂、消泡剂、水性基材润湿剂、第一增稠剂、第二增稠剂、第三增稠剂、中和剂和成膜助剂；所述色浆包括水溶性聚酯树脂、中和剂、去离子水、水性润湿分散剂和颜料。所述原材料采用如下配比获得：
水性丙烯酸分散体50.0％；
全甲醚化氨基树脂5.0％；
水性封闭异氰酸脂2.0％。
所述助剂采用如下配比获得：
所述色浆采用如下配比获得：
实施例四：
一种车辆用水性免罩光高光实色漆，采用如下方法制备，包括以下步骤：
s1：在反应釜内依次加入水性丙烯酸分散体、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂，进行搅拌；
s2：将中和剂利用去离子水进行开稀，然后加入反应釜内，在加入同时进行搅拌；
s3：将第一增稠剂利用去离子水进行开稀，然后加入反应釜内，在加入同时进行搅拌；
s4：依次向反应釜中加入酸催化剂、水性基材润湿剂、第二增稠剂、第三增稠剂、消泡剂、石墨烯分散液和成膜助剂，在加入同时进行搅拌；
s5：制备色浆，将色浆加入反应釜内，进行搅拌。
具体的，步骤s5中，制备色浆方法，将水溶性聚酯树脂和中和剂利用去离子水进行分散，然后加入水性润湿分散剂和颜料，进行搅拌，之后利用研磨机进行研磨，研磨细度≤10μm。
具体的，水性丙烯酸分散体选择6807，湛新树脂有限公司；水溶性聚酯树脂选择6306，纽佩斯树脂有限公司；全甲醚化氨基树脂选择r747，英力士；水性封闭异氰酸脂选择xp2706，科思创；高耐候颜料根据颜色需要采用不同颜料，basf或先尼科；石墨烯分散液选择xf019，南京先丰纳米材料科技有限公司；酸催化剂选择n-2500，金氏化工；消泡剂选择byk-ws，毕克化学；水性基材润湿剂选择tega270，迪高；第一增稠剂选择150，海明斯德谦，第二增稠剂选择tega3060，迪高；第三增稠剂选择tega3030，迪高；中和剂选择dmmopa，安格斯化学公司；成膜助选择醇酯十二，市售；去离子水选择工业级，自制。
发明的技术原理如下：
当涂料施工到工件后，需要40-80℃烘烤5-10min进行闪干。由于受热水分挥发，湿膜中分散状态下的聚合物颗粒颜料逐渐靠拢，特别是聚合物表面吸附的保护层破坏后裸露的微粒互相接触。当微粒相互间隙至毛细管径大小时在毛细效能作用下，聚合物颗粒变形、凝结，融合成连续的涂膜。这时需要成膜助剂来使聚合物颗粒溶胀、变软，更容易融合在一起形成连续的膜，起到降低最低成膜温度的目的。水溶性聚酯树脂由于最低成膜温度低于水性丙烯酸分散体的最低成膜温度，从而降低整体漆膜的最低成膜温度，减少成膜助剂使用量，达到减少vocs排放的目的。
在成膜过程中，由于水性丙烯酸分散体树脂与水溶性聚酯树脂部分相容，又使用该水溶性聚酯树脂作为色浆载体研磨色浆，利用树脂之间部分不相容性及控制漆膜干燥过程中水分及助溶剂的挥发速率，使水性丙烯酸分散体向上层迁移形成罩光层，而包裹着颜料水溶性聚酯树脂则向基材迁移形成色漆层，达到漆膜自分层的目的。该自分层漆膜中色层及罩光层均含有石墨烯，石墨烯作为纳米材料，，在漆膜中含量一定时它是透明的，不会影响漆膜装饰性。石墨烯的加入使该丙烯酸层漆膜具有了高耐老化性，原理：其一石墨烯让漆膜具有导电性，该导电能力可以有效的将漆膜中因阳光照射等导致漆膜老化条件而产生的游离电子通过导电原理将其除去，减少游离活性电子的堆积，减少活性电子对漆膜化学键的攻击，降低漆膜老化速度；其二，石墨烯成片状，他们在涂料成膜时会均匀的平铺排列于漆膜中，且在漆膜的不同厚度上均有分布该石墨烯层，它们可以有效的折射、反射阳光，阻止阳光进入漆膜，加强漆膜的耐老化性。且由于片状石墨烯层的存在还可以有效阻止水等有害物质对基材的侵蚀，使漆膜耐化性得到有效提高，使漆膜具有优异的外观和耐候性，与传统油性清漆罩光层的外观及各项理化性能相当。
当闪干工艺后，进入145-160℃的烘干工序，受热后丙烯酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂、封闭异氰酸酯发生聚合化学反应，形成光滑、平整致密的固态漆膜，60°光泽(＞95％)，耐候性(quv＞1500h)，附着力小于等于0级；硬度大于等于1hb；40℃下进行耐水性测试240h，不起泡，允许有轻微失光和发白；通过93#汽油进行耐汽油性测试24h，不起泡，不起皱；通过0.1n的naoh进行耐碱性测试24h，不起泡，不起皱；通过0.1n的h2so4进行耐酸性测试24h，不起皱，不起泡。达到罩光清漆的外观效果和耐化性能。
选用水溶性聚酯能改善丙烯酸分散体树脂柔韧性，提高抗冲击能力，提升湿膜开放时间，充分释放助溶剂和水，降低漆膜出现针孔、暗泡等缺陷的风险，同时提升漆膜的丰满度。
选用高固含(＞98％)全甲醚化氨基，其反应交联温度高，有助于漆膜中助溶剂和水释放挥发，减少氨基自交联，相同氨基用量时漆膜三位网状结构更加致密，增强漆膜的丰满度和耐化性能。
选用水性封闭异氰酸脂，其在120℃时解封释放出异氰酸根-cno与树脂中部分羟基(-oh)反应，形成聚氨酯改善漆膜性能，使漆膜的丰满度、柔韧性及漆膜抗石击性能和对基材的附着力。
助剂类：
因全甲醚化氨基树脂需要170℃以上才能与主体树脂/分散体中的羟基(-oh)、羧基(-cooh)等活性基团交联反应，因此采用水性酸催化剂来降低全甲醚化氨基树脂的交联温度，降低了烘烤时的能耗。
选用水性基材润湿剂解决了因水性涂料表面张力大，涂料对需施工基材润湿差，漆膜易出现缩孔等缺陷的问题。
添加消泡剂、成膜助剂提升丙烯酸分散体成膜性、防止漆膜烘烤时出现爆泡、针孔等缺陷，同时解决了因气泡带来的生产、包装和施工过程中的不便。
为了得到合适的施工粘度和更好的防流挂性、触变性，用增稠剂提高粘度，且平衡漆膜流挂和流平性。
添加中和剂调整体系的ph值，平衡体系在生产、运输、存放、施工时的稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种车辆用水性免罩光高光实色漆，其特征在于，包括主成膜物质、助剂、去离子水和色浆，所述主成膜物质包括水性丙烯酸分散体、水性聚酯树脂、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂；所述助剂包括石墨烯分散液、酸催化剂、消泡剂、水性基材润湿剂、第一增稠剂、第二增稠剂、第三增稠剂、中和剂、水性润湿分散剂和成膜助剂；所述色浆包括水性聚酯树脂、水性润湿分散剂、消泡剂、中和剂、颜料。
2.根据权利要求1所述的车辆用水性免罩光高光实色漆，其特征在于，所述主成膜物质采用如下配比获得：
水性丙烯酸分散体50-55％；
全甲醚化氨基树脂5-6％；
水性封闭异氰酸脂2-3％。
3.根据权利要求1所述的车辆用水性免罩光高光实色漆，其特征在于，所述助剂采用如下配比获得：
4.根据权利要求1所述的车辆用水性免罩光高光实色漆，其特征在于，所述色浆采用如下配比获得：
5.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的车辆用水性免罩光高光实色漆，其特征在于，采用如下方法制备，包括以下步骤：
s1：在反应釜内依次加入水性丙烯酸分散体、全甲醚化氨基树脂和水性封闭异氰酸脂，进行搅拌；
s2：将中和剂利用去离子水进行开稀，然后加入反应釜内，在加入同时进行搅拌；
s3：将第一增稠剂利用去离子水进行开稀，然后加入反应釜内，在加入同时进行搅拌；
s4：依次向反应釜中加入酸催化剂、水性基材润湿剂、第二增稠剂、第三增稠剂、消泡剂、石墨烯分散液和成膜助剂，在加入同时进行搅拌；
s5：制备色浆，将色浆加入反应釜内，进行搅拌。
6.根据权利要求5所述的车辆用水性免罩光高光实色漆，其特征在于，步骤s5中，制备色浆时，将水溶性聚酯树脂和中和剂利用去离子水进行分散，然后加入水性润湿分散剂和颜料，进行搅拌，之后利用研磨机进行研磨，研磨至细度≤10μm。
技术总结