CN102898924A - 一种适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，主要由聚酯树脂、环氧树脂和表面活性剂组成。该涂料在大热容量汽车铝轮毂上形成的涂层具有良好的透气效果，并且具有优异的平衡块粘贴性能，能有效解决平衡块易脱落的问题。本发明还公开了上述粉末涂料的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉末涂料，尤其涉及一种适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，本发明还涉及所述粉末涂料的制备方法。
背景技术
随着些年粉末涂料迅速发展，铝轮毂外部越来越多的使用粉末涂料涂装。因轮毂的外观已经成为除车身之外衡量汽车外观的最重要标准，所以近年来，一些重要的中高档品牌汽车越来越注重提高汽车轮毂的外观，将平衡块的安装方式由夹卡式变为粘贴式，而轮毂公司反应粉末涂料供应商的轮毂底粉均不同程度存在平衡块粘结性低的问题，平衡块也有不同程度易脱落现象。
目前，根据轮毂的基材多是铝及其合金铸造件，当粉末涂料喷涂在这些铸造件上后，这些涂覆的铸造轮毂在热固化的时候会有小分子溢出，导致了涂层表面会有气孔的状况，大都采用在粉末涂料配方中添加亚乙基双硬脂酰胺（EBS）类物质作为透气剂来改善涂层的透气性能的方法，但是因为这种物质在涂层固化的过程中溢出到表面的时候，在涂层表面形成一种蜡膜，会改变涂层表面的表面张力而使涂层对平衡块的粘贴性能下降。另外，由于汽车铝轮的热容量大、温度传递不够快，容易造成粉体在工件熔融时得不到充分透气就胶化凝固，涂层表面产生气孔且流平性差。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，该涂料在大热容量汽车铝轮毂上形成的涂层具有良好的透气效果，并且具有优异的平衡块粘贴性能，能有效解决平衡块易脱落的问题。
本发明的目的之二提供上述粉末涂料的制备方法。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，主要由聚酯树脂、环氧树脂和表面活性剂组成。
本发明在聚酯树脂和环氧树脂的基础上，添加表面活性剂，以增强粉末涂料的涂层的透气性能，提高粉末涂料颗粒的粘贴性能，从而增强平衡块的粘结性。不仅如此，添加表面活性剂后使粉末涂料在大热容量汽车铝轮毂涂装时具有良好的流平性能。
作为本发明的一个实施方式，所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料由以下重量份组分制备而成：
本发明所述的表面活性剂是一种或多种氨基改性化合物，该表面活性剂在改善了涂膜体系的透气性能，但是不改变涂膜的表面张力。具体地，包括氨基改性酚脲化合物、氨基改性酚醛化合物和氨基改性醛脲化合物中的一种。
所述的聚酯树脂和环氧树脂之间的配比优选为30:70～50:60。
所述聚酯树脂为饱和羧基聚酯树脂，其酸值：30～60mgKOH/g，玻璃化转变温度Tg：55～75℃，软化点：90～120℃。
作为本发明的一种实施方式，所述饱和羧基聚酯树脂由以下重量份的单体组分熔融聚合制备而成：
所述的酸解剂采用对苯二甲酸、间苯二甲酸或者两者的混合物。
所述的芳香多元酸为对苯二甲酸或间苯二甲酸或两者的混合物。
所述的脂肪多元酸为马来酸酐和己二酸中的一种或是两种。
所述的支化剂为三羟甲基丙烷。
所述的多元醇为乙二醇、新戊二醇和1,4-环己烷二甲醇中的一种或是混合物。
作为本发明的一个实施方式，上述饱和羧基聚酯树脂可用下述方法制备而得，包括以下步骤：
1) 在反应釜中，加入多元醇、支化剂和水，加热至熔化；
2) 依次加入芳香多元酸、脂肪多元酸和二丁基氧化锡，通入氮气继续升温至130℃；
3) 温度由130℃加热到250℃，至酸值达到14～16mgKOH/g，第一次抽真空进行缩聚反应，酸值达4～6mgKOH/g、软化点100～105℃和200℃熔体粘度3000～3500mpa.s时，加入酸解剂进行酸解反应，酸值达到40～45mgKOH/g时，第二次抽真空继续进行酸解反应，至反应产物的酸值为30～60mgKOH/g，羟值小于15mgKOH/g时停止反应，得到饱和羧基聚酯树脂。该饱和羧基聚酯树脂的酸值在30~60mgKOH/g，软化点为90～120℃，玻璃化温度在60～70℃。
所述环氧树脂为固体粉末用环氧树脂，其环氧当量为600～900g/ep，熔融粘度为600～900 cps150℃，软化点（G，max.）为70～100℃。
所述消光固化剂为环脒和多元酸盐消光固化剂中的一种或两种的混合物。作为本发明的一个实施例，所述聚酯树脂、环氧树脂和消光固化剂之间的重量配比优选为30∶70∶8～50∶60∶1。
所述助剂采用常规的助剂即可，例如采用流平剂、安息香、透气剂、增光剂、增电剂和促进剂中的一种或几种的混合物。
所述填料为钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、硅微粉和超细铝粉中的一种或几种的混合物。
所述颜料采用耐候型无机颜料，如：铁黑、碳黑、铬黄、铁红、钛蓝、钛青、群青和钛绿等中的一种或几种。
本发明的第二个发明目的是通过以下技术方案来实现的：一种适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1) 在反应釜中，加入多元醇、支化剂和水，加热至熔化；
(2)依次加入对芳香多元酸、脂肪多元酸和二丁基氧化锡，通入氮气继续升温至130℃；
(3)温度由130℃加热到250℃，至酸值达到14～16mgKOH/g，第一次抽真空进行缩聚反应，酸值达4～6mgKOH/g、软化点100～105℃和200℃熔体粘度3000～3500mpa.s时，加入酸解剂进行酸解反应，酸值达到40～45mgKOH/g时，第二次抽真空继续进行酸解反应，至反应产物的酸值为30～60mgKOH/g，羟值小于15mgKOH/g时停止反应，得到饱和羧基聚酯树脂；
(4) 按比例称取饱和羧基聚酯树脂、环氧树脂和多元酸盐、环脒消光固化剂组合物、助剂、表面活性剂，填料和颜料，置于混料缸，充分混合并破碎，得到混合预混物料；
(5) 混合预混物料送入双螺杆挤出机中挤出；
(6) 挤出后的物料经压片机压片、冷却、粉碎、筛分后包装即可。
所述步骤(5)中的选用JFY-30型履带式双螺杆挤出机，挤出温度一区为80～100℃，优选85～95℃，二区为80～120℃，优选95～115℃。
所述步骤(6)中的挤出物经粉碎机粉碎并筛分后的粉体粒径为1～200μm，优选1～180μm，更优选1～170μm，粉体粒径是指粉体的等效粒径D50。
本发明采用的汽车铝轮毂专用底粉涂料的涂装方法是：用高压静电喷枪，涂装于表面经过处理的汽车铝轮毂底材材上，厚度一般为60～120μm，优选100~120μm，固化温度180℃，固化时间为10～25分钟，采用固化炉进行固化，得到成品汽车铝轮毂底粉粉末涂料。根据本发明，粉末涂料涂覆的金属，是铝及其合金的铸造件。并且最好是清洁的经过预处理过的，例如用磷酸锌或磷酸铁进行过预处理。基材为铝轮或汽车内部装潢件。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1) 本发明在聚酯树脂和环氧树脂的基础上，添加了表面活性剂，增强了粉末涂料颗粒的粘帖性能，可以在铝及其合金的锻造轮毂件上形成高粘贴性能的粉末涂层，可以使平衡块牢固地粘贴在轮毂，不易脱落。
(2) 表面活性剂还改善了粉末涂料涂膜体系的透气性能，但是不改变涂膜的表面张力，提高了粉末涂料的流平性，使涂层具有高透气性以及平整的涂层外观。
具体实施方式
除非另外说明，所有的工艺和所有的实施例都在标准温度和气压下进行。
本文所列的范围都包括端值且可以相互组合。
在本文中，术语“粉末涂料”表示粉末涂料组合物，术语“粉末涂层”表示由粉末涂料组合物形成的涂层。
下面列举一些具体实例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以下具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的调整和修改仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例采用树脂采用酸值为30～35mgKOH/g的饱和羧基聚酯树脂，其制备方法如下：
1) 在反应釜中，加入13Kg新戊二醇、0.5kg三羟甲基丙烷、1kg 1,4-环己烷二甲醇和3kg水，加热至熔化；
2) 依次加入27kg对苯二甲酸、10.5kg间苯二甲酸、0.6kg己二酸和0.1kg二丁基氧化锡，通入氮气继续升温至130℃；
3) 温度由130℃加热到250℃，至酸值达到13mgKOH/g，第一次抽真空进行缩聚反应，酸值达4mgKOH/g、软化点100℃和200℃熔体粘度3000mpa.s时，加入酸解剂间苯二甲酸0.05kg，进行酸解反应，酸值达到40mgKOH/g时，第二次抽真空进行酸解反应，至反应产物的酸值为30～35mgKOH/g，羟值小于15mgKOH/g时停止反应，得到饱和羧基聚酯树脂。该饱和羧基聚酯树脂的酸值在30～35mgKOH/g，软化点为101℃，玻璃化温度在62℃。
适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其组分及重量份配比为：
制备方法：
(1) 按比例称取酸值为30～35KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂、环氧当量为600～750g/ep环氧树脂、环脒与多元酸消光固化剂、钛白粉、硫酸钡、流平剂、安息香、氨基改性酚脲化合物和颜料置于混料缸，充分混合并破碎1～10分钟；
(2) 预混合后的物料进入双螺杆挤出机挤出；挤出机加热温度控制在80～120℃；
(3) 挤出后的物料经压片、冷却、粉碎机粉碎成粒径（等效粒径D50）为30～45 μm的粉体，然后筛分后包装。
由上述实施例得到的产品涂装固化后的涂膜性能如下：
| 检测项目 | 检验标准或方法 | 检验指标 |
| 外 观 | / | 平整光滑，无气孔 |
| 光泽 | / | 35-50Gu |
| 冲 击 强 度 | GB/T 1732-1993 | 通过50Kg.cm |
| 柔 韧 性 | GB/T 1731-1993 | ≤2mm |
| 铅 笔 硬 度 | GB/T 6739-2006 | ≥1H |
| 附着力（划格法） | GB/T 9286-1998 | 0级 |
| 平衡块粘贴力 | 大众TL-239标准 | 50N/mm2 |
实施例2
本实施例的聚酯树脂采用实施例1的30～35KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂。
适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其组分及重量份配比为：
制备方法：
(1) 按比例称取酸值为30～35KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂、环氧当量为600～750g/ep环氧树脂、环脒与多元酸消光固化剂、钛白粉、硫酸钡、流平剂、安息香、氨基改性酚脲化合物和颜料置于混料缸，充分混合并破碎1～10分钟；
(2) 预混合后的物料进入双螺杆挤出机挤出；挤出机加热温度控制在80～120℃；
(3) 挤出后的物料经压片、冷却、粉碎机粉碎成粒径（等效粒径D50）为30～45 μm的粉体，然后筛分后包装。
由上述实施例得到的产品涂装固化后的涂膜性能如下：
| 检测项目 | 检验标准或方法 | 检验指标 |
| 外 观 | / | 平整光滑，无气孔 |
| 光泽 | / | 35-50Gu |
| 冲 击 强 度 | GB/T 1732-1993 | 通过50Kg.cm |
| 柔 韧 性 | GB/T 1731-1993 | ≤2mm |
| 铅 笔 硬 度 | GB/T 6739-2006 | ≥1H |
| 附着力（划格法） | GB/T 9286-1998 | 0级 |
| 平衡块粘贴力 | 大众TL-239标准 | 50N/mm2 |
实施例3
本实施例采用树脂采用酸值为30～60mgKOH/g的饱和羧基聚酯树脂，其制备方法如下：
1) 在反应釜中，加入14kg新戊二醇、1.0kg三羟甲基丙烷、2.0kg1,4-环己烷二甲醇和4.0水，加热至熔化；
2) 依次加入30kg对苯二甲酸、12kg间苯二甲酸、1.0kg己二酸和0.5kg 二丁基氧化锡，通入氮气继续升温至130℃；
3) 温度由130℃加热到250℃，至酸值达到15mgKOH/g，第一次抽真空进行缩聚反应，酸值达5mgKOH/g、软化点103℃和200℃熔体粘度3200mpa.s时，加入酸解剂间苯二甲酸0.5kg进行酸解反应，酸值达到42mgKOH/g时，第二次抽真空酸解反应，至反应产物的酸值为30～60mgKOH/g，羟值小于15mgKOH/g时停止反应，得到饱和羧基聚酯树脂。该饱和羧基聚酯树脂的酸值在30～60mgKOH/g，软化点为110℃，玻璃化温度在65℃。
适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其组分及重量份配比为：
制备方法：
(a) 按比例称取酸值为30～60KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂、环氧当量为600～750g/ep环氧树脂、钛白粉、硫酸钡、丙烯酸酯类流平剂PLP-100、安息香和颜料置于混料缸，充分混合并破碎1～10分钟；
(b) 破碎后的物料进入双螺杆挤出机挤出；挤出机加热温度控制在80～120℃；
(c) 挤出后的物料经压片、冷却、粉碎机粉碎成粒径（等效粒径D50）为30～45 um的粉体，然后筛分后包装即得。
由上述实施例得到的产品涂装固化后的涂膜性能如下：
| 检测项目 | 检验标准或方法 | 检验指标 |
| 外 观 | / | 平整光滑,无气孔 |
| 光泽 | / | ＞80Gu |
| 冲 击 强 度 | GB/T 1732-1993 | 通过50Kg.cm |
| 柔 韧 性 | GB/T 1731-1993 | ≤2mm |
| 铅 笔 硬 度 | GB/T 6739-2006 | ≥1H |
| 附着力（划格法） | GB/T 9286-1998 | 0级 |
| 平衡块粘贴力 | 大众TL-239标准 | 50N/mm2 |
实施例4
本实施例的聚酯树脂采用实施例3的30～60KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂。
适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其组分及重量份配比为：
制备方法：
(a) 按比例称取酸值为30～60KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂、环氧当量为600～750g/ep环氧树脂、钛白粉、硫酸钡、丙烯酸酯类流平剂PLP-100、安息香和颜料置于混料缸，充分混合并破碎1～10分钟；
(b) 破碎后的物料进入双螺杆挤出机挤出；挤出机加热温度控制在80～120℃；
(c) 挤出后的物料经压片、冷却、粉碎机粉碎成粒径（等效粒径D50）为30～45 um的粉体，然后筛分后包装即得。
由上述实施例得到的产品涂装固化后的涂膜性能如下：
| 检测项目 | 检验标准或方法 | 检验指标 |
| 外 观 | / | 平整光滑,无气孔 |
| 光泽 | / | ＞80Gu |
| 冲 击 强 度 | GB/T 1732-1993 | 通过50Kg.cm |
| 柔 韧 性 | GB/T 1731-1993 | ≤2mm |
| 铅 笔 硬 度 | GB/T 6739-2006 | ≥1H |
| 附着力（划格法） | GB/T 9286-1998 | 0级 |
| 平衡块粘贴力 | 大众TL-239标准 | 50N/mm2 |
实施例5
本实施例的树脂采用酸值为40～60mgKOH/g的饱和羧基聚酯树脂，其制备方法如下：
1) 在反应釜中，加入20Kg新戊二醇、1.5kg三羟甲基丙烷、2kg 1,4-环己烷二甲醇和5kg水，加热至熔化；
2) 依次加入30kg对苯二甲酸、5kg间苯二甲酸、1.9kg己二酸和0.5kg二丁基氧化锡，通入氮气继续升温至130℃；
3) 温度由130℃加热到250℃，至酸值达到13mgKOH/g，第一次抽真空进行缩聚反应，酸值达4mgKOH/g、软化点100℃和200℃熔体粘度3000mpa.s时，加入酸解剂间苯二甲酸0.05kg，进行酸解反应，酸值达到40mgKOH/g时，第二次抽真空进行酸解反应，至反应产物的酸值为40～60mgKOH/g，羟值小于15mgKOH/g时停止反应，得到饱和羧基聚酯树脂。该饱和羧基聚酯树脂的酸值在40～60mgKOH/g，软化点为115℃，玻璃化温度在70℃。
适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其组分及重量份配比为：
制备方法：
(1) 按比例称取酸值为40～60KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂、环氧当量为600～750g/ep环氧树脂、环脒与多元酸消光固化剂、钛白粉、硫酸钡、流平剂、安息香、氨基改性酚脲化合物和颜料置于混料缸，充分混合并破碎1～10分钟；
(2) 预混合后的物料进入双螺杆挤出机挤出；挤出机加热温度控制在80～120℃；
(3) 挤出后的物料经压片、冷却、粉碎机粉碎成粒径（等效粒径D50）为30～45 μm的粉体，然后筛分后包装。
由上述实施例得到的产品涂装固化后的涂膜性能如下：
| 检测项目 | 检验标准或方法 | 检验指标 |
| 外 观 | / | 平整光滑，无气孔 |
| 光泽 | / | 35-50Gu |
| 冲 击 强 度 | GB/T 1732-1993 | 通过50Kg.cm |
| 柔 韧 性 | GB/T 1731-1993 | ≤2mm |
| 铅 笔 硬 度 | GB/T 6739-2006 | ≥1H |
| 附着力（划格法） | GB/T 9286-1998 | 0级 |
| 平衡块粘贴力 | 大众TL-239标准 | 50N/mm2 |
上述实施例1至5中，酸解剂还可采用对苯二甲酸。填料还可以采用碳酸钙、硅微粉、云母粉和超细铝粉中的一种或几种的混合物。颜料还可以铬黄、钛青、铁红、铁黑、钛蓝、碳黑群青和钛绿等中的一种或几种的混合物。
Claims (8)
1.一种适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其特征在于，主要由聚酯树脂、环氧树脂和表面活性剂组成。
2.根据权利要求1所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其特征在于，由以下重量份组分制备而成：
3.根据权利要求2所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其特征在于，所述的表面活性剂为氨基改性酚脲化合物、氨基改性酚醛化合物和氨基改性醛脲化合物中的一种。
4.根据权利要求2所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其特征在于，所述的聚酯树脂和环氧树脂之间的配比为30:70～50:60。
5.根据权利要求2所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其特征在于，当所述粉末涂料中含有消光固化剂时，所述聚酯树脂、环氧树脂和消光固化剂之间的重量配比优选为30∶70∶8～50∶60∶1。
6.根据权利要求2所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂为饱和羧基聚酯树脂，其酸值30～60 mgKOH/g，玻璃化转变温度Tg55～75℃，软化点90～120℃, 其由以下重量份的单体组分熔融聚合制备而成：
7.根据权利要求2所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料，其特征在于，所述消光固化剂为环脒和多元酸盐消光固化剂中的一种或两种的混合物；所述助剂为流平剂、安息香、透气剂、增光剂、增电剂和促进剂中的一种或几种的混合物；所述填料为钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、硅微粉和超细铝粉中的一种或几种的混合物。
8.一种根据权利要求2-7任一项所述的适合于平衡块黏结的汽车铝轮毂粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 在反应釜中，加入多元醇、支化剂和水，加热至熔化；
(2)依次加入对芳香多元酸、脂肪多元酸和二丁基氧化锡，通入氮气继续升温至130℃；
(3)温度由130℃加热到250℃，至酸值达到14～16mgKOH/g，第一次抽真空进行缩聚反应，酸值达4～6mgKOH/g、软化点100～105℃和200℃熔体粘度3000～3500mpa.s时，加入酸解剂进行酸解反应，酸值达到40～45mgKOH/g时，第二次抽真空继续进行酸解反应，至反应产物的酸值为30～60mgKOH/g，羟值小于15mgKOH/g时停止反应，得到饱和羧基聚酯树脂；
(4) 按比例称取饱和羧基聚酯树脂、环氧树脂和多元酸盐、环脒消光固化剂组合物、助剂、表面活性剂，填料和颜料，置于混料缸，充分混合并破碎，得到混合预混物料；
(5) 混合预混物料送入双螺杆挤出机中挤出；
(6) 挤出后的物料经压片机压片、冷却、粉碎、筛分后包装即可。
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