CN102516863A - 一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆及其制备方法，属于涂料生产技术领域。该涂料体系是由粒径小于100nm的水分散纳米聚合物乳液、去离子水、颜料、惰性防锈颜料、活性防锈颜料、填料、助剂等组成。粒径在100nm以内的水分散纳米聚合物乳液是由亲水型的丙烯酸酯共聚物、疏水型聚合物、卓先液和去离子水组成，其中疏水型聚合物是聚氨酯和不饱和脂肪酸或干性油改性的聚氨酯中的一种。本发明的水分散环保型纳米结构汽车面漆具有安全、环保、无毒的特点，同时形成的漆膜非常致密，耐水性及防护装饰效果达到或超过传统的油性汽车面漆。广泛应用于水性汽车涂料及涂装行业，将具有极大地应用价值和市场前景。

Description

一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料生产技术领域，具体涉及一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆及其制备方法。

背景技术

传统的汽车面漆主要是溶剂型油漆，其中含有大量的有机挥发物(约为50％)，这些有机挥发物在汽车面漆的制备和涂装过程中会挥发到大气中，不仅污染环境和浪费资源，同时还会严重危害人类的身体健康。随着环保意识的增强和环保法规的健全，传统的溶剂型汽车涂料中挥发性有机物(VOC)和有害空气污染物(HAP)的使用越来越受到限制，水性涂料得到越来越多的关注。

汽车涂料尤其是汽车面漆代表了工业涂料的最高水平，汽车涂装用面漆对涂料的性能指标要求很高，一般的水性工业涂料无法与溶剂型涂料媲美，难以达到性能要求。目前国内关于水性汽车面漆专利报道较少，专利文献(公开号：CN 101314685A)公开了一种各色水性汽车面漆，该涂料体系以水性聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂为基材，配以一定比例的颜填料和助剂制的，具有一定的硬度、韧性、映像深度，同时具有一定的环保特点。专利文献(公开号：CN101705052A)公开了一种单组分的烘干水性汽车漆，该涂料以丙烯酸树脂改性聚硅氧烷乳液为基体材料，具有不燃、不污染环境、节省能源的特点，同时对底材具有良好的附着力，涂膜的耐冲击性和耐弯曲性良好。专利文献(公开号：CN 102020917A)公开了一种水性双组分丙烯酸聚氨酯汽车涂料及其制备方法。它由A、B两种组分构成，A组分由树脂和助剂构成，B组分为固化剂，二者混合即可。这种水性双组分汽车涂料保留了原涂膜的硬度、耐介质性能和耐盐雾性能，同时VOC含量大大降低。

涂料体系中最核心的部分是其主要成膜物质，即所用的乳液体系。上述几种专利报道的水性汽车涂料，虽然是都以水性乳液作为主要成膜物质，具有一定的环保性能，但是由于所使用的乳液都是一般的传统乳液，聚合物乳液粒径大，漆膜致密性差，保护及装饰效果都与传统油性汽车面漆差距很大。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆及其制备方法，这种水性汽车面漆应具有节能环保的特点，还应具有涂膜致密、热力学和机械稳定性高、保护及装饰性能好、耐候性好等优点，可与传统的油性汽车面漆相当。

本发明的技术解决方案是：一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆，它主要原料的组分质量百分比为：40-80％的粒径小于100nm的水分散纳米聚合物乳液，1-30％的颜料，5-20％的填料，0.1-2％的活性防锈颜料，5-20％的惰性防锈颜料，0.2-8％的助剂，0.1-0.5％的pH调节剂，其余为去离子水；其中水分散纳米聚合物乳液是由疏水型聚合物与亲水型的丙烯酸酯类按比例混合后在真空和100-200℃下去除有机溶剂，至混合物固体含量大于或等于80％，然后与卓先液和含有pH调节剂的去离子水剪切搅拌制成。

所述水分散纳米聚合物乳液的固体组分是质量百分比为25-65％的水分散环境友好型丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液或水分散环境友好型干性油改性丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液。

上述的粒径小于100nm的水分散纳米聚合物乳液是由亲水型的丙烯酸酯共聚物、疏水型聚合物、卓先液和去离子水组成。其中亲水型的丙烯酸脂类共聚物是乙烯基单体自由基加聚所得的聚合物，疏水型聚合物是聚氨酯和不饱和脂肪酸或干性油改性的聚氨酯中的一种。

上述的粒径小于100nm纳米的聚合物乳液可以是水分散环境友好型丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液或不饱和脂肪酸或干性油改性丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液，该乳液在涂料中的用量为40-80％。

上述的颜料选自金红石型钛白粉、炭黑、铬黄或酞菁蓝。

上述的惰性防锈颜料选自氧化铁红、氧化铁黑或氧化铁黄。

上述的活性防锈颜料选自三聚磷酸铝、磷酸锌或硅酸铝。

上述的填料包括高岭土、重钙、硅灰石粉、滑石粉、云母粉、硫酸钡。

上述的pH调节剂选自挥发性胺类。如单乙醇胺、三乙胺、N.N-二甲基乙醇胺。

助剂包括：

1、润湿剂：聚氧乙烯烷基酚醚。如德国毕克(BYK)公司的BYK-346。

2、分散剂：乙烯共聚物盐。如汉高公司的5040分散剂。

3、消泡剂：聚醚改性有机硅。如毕克(BYK)公司生产的BYK-019，BYK-020。

4、催干剂：是封闭性有机酸催化剂。如毕克公司的BYK-catalyst 450。

5、防腐剂：是异噻唑啉酮衍生物中的一种或几种。如诺德的Nordes C15。

6、防霉剂：是苯并米唑酯类中的一种或几种。如诺德的Nordes EPW。

7、增稠剂：是碱溶胀型丙烯酸乳液类及纤维素型增稠剂中一种或几种。如汉高的1510。

上述的水分散环境友好型纳米结构汽车面漆的制备方法如下：

(1)按照配方用量将水分散纳米聚合物乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、pH调节剂加入到去离子水中，在400-800转/分的分散机中分散5-15分钟；

(2)按照配方量加入颜料、填料，在800-1000转/分的分散机中分散5-20分钟，然后用砂磨机研磨至细度小于20μm；

(3)按配方加入催干剂，500-1000转/分下搅拌5-10分钟；

(4)按配方加入增稠剂，800-1000转/分下搅拌5-10分钟至均匀分散后过滤、包装。

本发明的有益效果是：由于采用了粒径在100nm以下的纳米聚合物乳液作为主要成膜物质，解决了一般水性工业漆作为汽车面漆存在的诸多问题。

1、由于纳米聚合物乳液的粒子直径非常小，所以形成的漆膜非常致密，耐水性及防护装饰效果达到或超过传统的油性汽车面漆。

2、纳米聚合物乳液的表面张力非常低，所以具有极好的渗透性、润湿性、流平性和流变性。

3、纳米乳液粒子所具有的高比表面积，极大增强了漆料对基材的附着力，对焊缝、锈痕等部位能透入很深。

4、本发明所制备的水分散环境友好型纳米结构汽车面漆具有安全、无毒的特点，对环境没有污染，同时对施工人员的身体健康无害。

具体实施方式

本发明的十个具体实施例见表1，但本发明不仅局限于以下实施例。按上述组分制备的水分散环境友好型纳米结构汽车面漆，其性能列于表2.

在表1中：

乳液1是粒径小于100nm的水分散丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液，它是由亲水性的丙烯酸脂类共聚物，疏水性的聚氨酯，卓先液和去离子水组成。

乳液2是粒径小于100nm的水分散干性油改性的丙烯酸聚氨酯纳米聚合物，其是由亲水性的丙烯酸脂类共聚物，疏水性的干性油改性聚氨酯，卓先液和去离子水组成。

实施例1

称取50％的纳米聚合物乳液1，0.2％的润湿剂，0.6％的分散剂，0.02％的消泡剂，0.3％的pH调节剂，0.15％的防腐剂，0.15％的防霉剂和10.58％的去离子水加入到调漆罐中，在400-800转/分的分散机转速下分散10分钟。然后加入15％的钛白粉，10％的氧化铁黑，4％的云母粉，4％的硫酸钡，0.5％的磷酸锌，在800转/分的分散机转速下分散15分钟。然后用砂磨机研磨至细度小于60μm。按配方加入3％的催干剂，800转/分下搅拌5分钟，最后加入1.5％的增稠剂，调至粘度合格，用100目滤网过滤、包装。

实施例6

称取60％的纳米聚合物乳液2，0.2％的润湿剂，0.4％的分散剂，0.02％的消泡剂，0.2％的pH调节剂，0.1％的防腐剂，0.05％的防霉剂和10.78％的去离子水加入到调漆罐中，在400-800转/分的分散机转速下分散10分钟。然后加入10％的钛白粉，5％的氧化铁黑，2％的滑石粉，5％的云母粉，3％的硫酸钡，0.25％的磷酸锌，在800转/分的分散机转速下分散15分钟。然后用砂磨机研磨至细度小于60μm。按配方加入2％的催干剂，800转/分下搅拌5分钟，最后加入1％的增稠剂，调至粘度合格，用100目滤网过滤、包装。

表1：本发明组分组成实施例1-10

表2：按配方制得的水分散环境友好型纳米结构汽车面漆的性能指标

Claims (4)

1.一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆，其特征是：它主要原料的组分质量百分比为：40-80％的粒径小于100nm的水分散纳米聚合物乳液，1-30％的颜料，5-20％的填料，0.1-2％的活性防锈颜料，5-20％的惰性防锈颜料，0.2-8％的助剂，0.1-0.5％的pH调节剂，其余为去离子水；其中水分散纳米聚合物乳液是由疏水型聚合物与亲水型的丙烯酸酯类按比例混合后在真空和100-200℃下去除有机溶剂，至混合物固体含量大于或等于80％，然后与卓先液和含有pH调节剂的去离子水剪切搅拌制成。

2.根据权利要求1所述的一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆，其特征是：所述水分散纳米聚合物乳液的固体组分是质量百分比为25-65％的水分散环境友好型丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液或水分散环境友好型干性油改性丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液。

3.根据权利要求1所述的一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆，其特征是：所述颜料选自金红石型钛白粉、炭黑、铬黄或酞菁蓝；所述惰性防锈颜料选自氧化铁红、氧化铁黑或氧化铁黄；所述活性防锈颜料选自三聚磷酸铝、磷酸锌或硅酸铝；所述填料包括高岭土、重钙、硅灰石粉、滑石粉、云母粉、硫酸钡；所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、催干剂和增稠剂。

4.根据权利要求1所述的一种水分散环境友好型纳米结构汽车面漆的制备方法，其特征是：它包括下列步骤：

(1)按照配方用量将水分散纳米聚合物乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、pH调节剂加到去离子水中，在400-800转/分的分散机中分散5-15分钟；

(2)按照配方量加入颜料、填料，在800-1000转/分的分散机中分散5-20分钟，然后用砂磨机研磨至细度小于20μm；

(3)按配方加入催干剂，500-1000转/分下搅拌5-10分钟；

(4)按配方加入增稠剂，800-1000转/分下搅拌5-10分钟至均匀分散后过滤、包装。