CN104403397B - 车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法 - Google Patents

Abstract

一种车用碳纳米管复合底漆，包括汽车底漆及其内均匀分散的碳纳米管，碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.1–1.5 wt.%，该复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹ Ω/□。制备时，先将碳纳米管加入到汽车底漆中，再均匀分散即可得到碳纳米管复合底漆，使用时，先将碳纳米管复合底漆喷涂在非金属零件上以得到碳纳米管复合涂层，待涂层干燥后，再采用静电喷涂的方式对该复合涂层喷涂面漆。本设计不仅能够满足静定喷涂的需要、导电添加剂易在底漆中分散、添加量很少，而且生产成本较低、颜色的干扰性较弱、操作简易、便于应用。

Description

车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法

技术领域

本发明涉及一种车用底漆，尤其涉及一种车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法，具体适用于实现非金属零部件上静电喷涂面漆的基础上，减轻对底漆颜色的干扰，并降低成本。

背景技术

汽车面漆是汽车品质的直观表现，高端汽车面漆的价格很昂贵，为了提高面漆的使用效率，静电喷涂是提高其使用效率的一种发展趋势。静电喷涂是使用高压静电场让面漆在电场的作用下喷涂在指定零部件表面，能使面漆的使用率高达50％–70％，而空气喷涂的使用效率就较低，一般只有20％–30％。实现静电喷涂需零部件导电或导静电，一般要求零部件的面电阻小于10⁹Ω/□，金属材料导电优良，而非金属零部件大多为绝缘材料，面电阻一般大于10¹⁴Ω/□，因此，非金属零部件要实现静电喷涂必须将其制成抗静电材料或在非金属材料表面喷抗静涂料才行。有报道在非金属零部件中添加导电添加剂以提高非金属材料的电导率来实现静电喷涂，也有在非金属零部件表面喷涂一层导静电的涂层来实现静电喷涂，显然，在非金属零部件表面喷涂一层导静电涂层所需导电剂量少，成本低，有更好的市场发展前景。

目前，应用于非金属零部件的表面涂层的导电剂主要是导电钛白和炭黑，这些导电剂在涂料中含量一般在10–30wt.％才能达到抗静电的效果，导电钛白密度约为4g/cm³，而油漆密度一般约为1g/cm³，密度不同易分层，而10wt.％以上的炭黑，将导致油漆颜色太深，难满足车用底漆使用要求。

中国专利，申请公布号为CN102277057A，申请公布日为2011年12月14日的发明专利申请公开了一种塑料底材静电涂装用导电底漆及其制备方法，原料包括热固性丙烯酸树脂20–30、热塑性丙烯酸树脂10–20、导电钛白颜料20–40、碳黑颜料0.3–2、分散剂1–3、溶剂5–10、底材润湿剂0.5–1、热固性丙烯酸树脂、分散剂，40–60wt％的溶剂、导电钛白颜料、碳黑颜料搅拌研磨后加入到热塑性丙烯酸树脂、底材润湿剂和剩余的溶剂中，混合均匀即得到塑料底材静电涂装用导电底漆。虽然该设计具有能实现静电喷涂的优点，但其仍旧具有以下缺陷：

首先，该设计采用的导电添加剂主要是导电钛白颜料，其密度约为4g/cm³，而油漆密度一般约为1g/cm³，密度不同易分层，导致导电钛白颜料在油漆中不易分散，难以混合均匀，不仅增加了操作难度，而且提高了使用量，需要添加很多的导电钛白颜料才能实现静电喷涂，加之导电钛白颜料的单价较高，其生产成本较高。

其次，该设计需要使用很多的导电钛白颜料，对底漆的颜色影响很大，颜色的干扰性较强，不利于面漆的使用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的导电添加剂不易在底漆中分散、添加量较多，生产成本较高，颜色的干扰性较强的缺陷与问题，提供一种导电添加剂易在底漆中分散、添加量很少，生产成本较低，颜色的干扰性较弱的车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种车用碳纳米管复合底漆，包括汽车底漆及其内部掺杂的导电添加剂；

所述导电添加剂是碳纳米管，该碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，且碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.1–1.5wt.％；

所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹Ω/□。

所述碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.8wt.％；所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为5×10⁶Ω/□。

所述碳纳米管是单壁或多壁碳纳米管；所述汽车底漆是环氧类树脂或丙烯酸类树脂。

一种上述车用碳纳米管复合底漆的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：

先将碳纳米管加入到汽车底漆中以得到混合物，再对该混合物进行分散操作以使碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，均匀分散后即可得到所述的碳纳米管复合底漆，该复合底漆中碳纳米管的质量百分比浓度是0.1–1.5wt.％，且该复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹Ω/□。

所述分散操作指超声分散或球磨分散。

所述分散操作是超声分散时，超声波的大小为20–25Hz，超声时间为60min。

所述碳纳米管加入到汽车底漆时的状态为粉末状或浆液状。

一种上述车用碳纳米管复合底漆的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：

先将所述的碳纳米管复合底漆喷涂在非金属零件上以得到碳纳米管复合涂层，待碳纳米管复合涂层干燥后，再采用静电喷涂的方式对该复合涂层喷涂面漆，以在非金属零件上实现面漆的静电喷涂。

所述碳纳米管复合涂层的干燥方式是：在80℃下干燥1h。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法中，碳纳米管作为导电添加剂在碳纳米管复合底漆内均匀分散，此时，碳纳米管能够在复合底漆中形成三维导电网络，不仅能够提高复合底漆的电导率，使其面电阻满足静电喷涂的要求，同时还能提高复合底漆的热导率，从而提高复合底漆的抗老化性能。因此，本发明不仅能够满足静电喷涂的需要，而且抗老化性能较强。

2、本发明一种车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法中，碳纳米管的密度与汽车底漆的密度很接近，碳纳米管的密度约为1.4g/cm³，汽车底漆的密度一般1g/cm³，密度的接近能确保碳纳米管在汽车底漆中不易分层，便于碳纳米管在汽车底漆中的均匀分散，从而在提高复合底漆导电性的基础上，降低碳纳米管的单位使用量，这不仅能够降低成本，而且能避免过多碳纳米管对底漆颜色的干扰。因此，本发明不仅导电添加剂易在底漆中分散、添加量很少，而且生产成本较低、颜色的干扰性较弱。

3、本发明一种车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法中，在制备复合底漆时，只需要将碳纳米管加入到汽车底漆中，再进行均匀分散即可，步骤少，操作简易，能够节省大量的时间与人力。因此，本发明不仅便于操作，而且生产成本较低。

4、本发明一种车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法中，在使用复合底漆时，只需将复合底漆喷涂在非金属零件上，再干燥后即可采用静电喷涂的方式对该复合涂层喷涂面漆，从而提高面漆的使用效率，不仅操作简易，而且不会对面漆的颜色造成干扰，应用范围较广。因此，本发明不仅操作简易，而且便于应用。

附图说明

图1是碳纳米管的质量百分比浓度是0.1wt.％时，本发明制得的复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的外观图片。

图2是图1中碳纳米管复合涂层的扫描图片。

图3是碳纳米管的质量百分比浓度是1.5wt.％时，本发明制得的复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的扫描图片。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1、图2与图3，一种车用碳纳米管复合底漆，包括汽车底漆及其内部掺杂的导电添加剂；

所述导电添加剂是碳纳米管，该碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，且碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.1–1.5wt.％；

所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹Ω/□。

所述碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.8wt.％；所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为5×10⁶Ω/□。

所述碳纳米管是单壁或多壁碳纳米管；所述汽车底漆是环氧类树脂或丙烯酸类树脂。

一种上述车用碳纳米管复合底漆的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：

先将碳纳米管加入到汽车底漆中以得到混合物，再对该混合物进行分散操作以使碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，均匀分散后即可得到所述的碳纳米管复合底漆，该复合底漆中碳纳米管的质量百分比浓度是0.1–1.5wt.％，且该复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹Ω/□。

所述分散操作指超声分散或球磨分散。

所述分散操作是超声分散时，超声波的大小为20–25Hz，超声时间为60min。

所述碳纳米管加入到汽车底漆时的状态为粉末状或浆液状。

一种上述车用碳纳米管复合底漆的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：

先将所述的碳纳米管复合底漆喷涂在非金属零件上以得到碳纳米管复合涂层，待碳纳米管复合涂层干燥后，再采用静电喷涂的方式对该复合涂层喷涂面漆，以在非金属零件上实现面漆的静电喷涂。

所述碳纳米管复合涂层的干燥方式是：在80℃下干燥1h。

本发明的原理说明如下：

目前，应用于非金属零部件的表面涂层的导电添加剂主要是导电钛白和炭黑，这些导电添加剂在底漆中的含量一般在10–30wt.％才能达到抗静电的效果，使用量很大，不仅提高了生产成本(尤其是导电钛白，其单价较高)，更关键的是过多的导电添加剂会影响底漆的颜色，从而限制底漆上喷涂的面漆的颜色，面漆的颜色必须要能压住底漆的颜色才能使用，大大缩小了其应用范围。此外，导电钛白密度约为4g/cm³，而底漆密度一般约为1g/cm³，密度不同易分层，导致导电钛白在底漆中不易分散，难以混合均匀，不仅增加了操作难度，而且提高了使用量，需要添加很多的导电钛白才能实现静电喷涂，导电钛白越多，其对底漆颜色的影响就越大，颜色的干扰性就越强，越会限制面漆的使用。

为克服以上缺陷，本发明提供一种车用碳纳米管复合底漆及其制备、使用方法，其核心是在底漆中添加碳纳米管作为导电添加剂，添加后，碳纳米管能够在复合底漆中形成三维导电网络，该种三维导电网络不仅能够提高复合底漆的电导率，使其面电阻满足静电喷涂的要求，同时还能提高复合底漆的热导率，从而提高复合底漆的抗老化性能。此外，碳纳米管的密度与底漆密度接近，碳纳米管在底漆中不易分层，这便于碳纳米管在底漆中的均匀分散，越容易均匀分散，碳纳米管的单位添加量就越少，添加量越少，就越能降低成本、越能避免对底漆的颜色形成干扰，也就越不会妨碍面漆的使用，毕竟其对面漆的颜色不会形成妨碍。

实施例1：

一种车用碳纳米管复合底漆，包括汽车底漆及其内部掺杂的导电添加剂；所述导电添加剂是碳纳米管，该碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，且碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.1wt.％；所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10⁹Ω/□。

一种上述车用碳纳米管复合底漆的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：先将碳纳米管加入到汽车底漆中以得到混合物，再对该混合物进行分散操作以使碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，均匀分散后即可得到所述的碳纳米管复合底漆，该复合底漆中碳纳米管的质量百分比浓度是0.1wt.％。

一种上述车用碳纳米管复合底漆的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：先将所述的碳纳米管复合底漆喷涂在非金属零件上以得到碳纳米管复合涂层(参见图1)，待碳纳米管复合涂层干燥后，用表面电阻仪测得碳纳米管复合涂层的面电阻为10⁹Ω/□，符合静电喷涂要求，碳纳米管复合涂层表面光滑，未见明显的团簇颗粒，显示复合涂层中碳纳米管分散较好。以SEM观察碳纳米管复合涂层，涂层中碳纳米管分散均匀(图2)，涂层表面未见碳纳米管，再采用静电喷涂的方式对该复合涂层喷涂面漆，从而在非金属零件上实现面漆的静电喷涂。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：所述碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.8wt.％；所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为5×10⁶Ω/□。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：所述碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是1.5wt.％；所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³Ω/□。以SEM观察碳纳米管复合涂层，涂层中碳纳米管分散均匀(图3)，涂层表面未见碳纳米管。

Claims (8)

1.一种车用碳纳米管复合底漆，包括汽车底漆及其内部掺杂的导电添加剂，其特征在于：

所述导电添加剂是碳纳米管，该碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，且碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.1–1.5 wt.%；

所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹ Ω/□，碳纳米管复合涂层的颜色浅于汽车面漆；

所述碳纳米管是单壁或多壁碳纳米管，所述汽车底漆是环氧类树脂或丙烯酸类树脂，所述碳纳米管的密度为 1.4 g/cm³，汽车底漆的密度为1 g/cm³；

所述车用碳纳米管复合底漆依据下述步骤制备：先将碳纳米管加入到汽车底漆中以得到混合物，再对该混合物进行分散操作以使碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，均匀分散后即可得到所述的碳纳米管复合底漆，该复合底漆中碳纳米管的质量百分比浓度是0.1–1.5wt.%，且该复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹ Ω/□。

2.根据权利要求1所述的一种车用碳纳米管复合底漆，其特征在于：所述碳纳米管在复合底漆中的质量百分比浓度是0.8 wt.%；所述复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为5×10⁶ Ω/□。

3.一种权利要求1所述的车用碳纳米管复合底漆的制备方法，其特征在于所述制备方法依次包括以下步骤：

先将碳纳米管加入到汽车底漆中以得到混合物，再对该混合物进行分散操作以使碳纳米管在汽车底漆中均匀分散，均匀分散后即可得到所述的碳纳米管复合底漆，该复合底漆中碳纳米管的质量百分比浓度是0.1–1.5 wt.%，且该复合底漆经喷涂后形成的碳纳米管复合涂层的面电阻为10³–10⁹ Ω/□。

4.根据权利要求3所述的一种车用碳纳米管复合底漆的制备方法，其特征在于：所述分散操作指超声分散或球磨分散。

5.根据权利要求4所述的一种车用碳纳米管复合底漆的制备方法，其特征在于：所述分散操作是超声分散时，超声波的大小为20–25 Hz，超声时间为60 min。

6.根据权利要求3所述的一种车用碳纳米管复合底漆的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管加入到汽车底漆时的状态为粉末状或浆液状。

7.一种权利要求1所述的车用碳纳米管复合底漆的使用方法，其特征在于所述使用方法依次包括以下步骤：

先将所述的碳纳米管复合底漆喷涂在非金属零件上以得到碳纳米管复合涂层，待碳纳米管复合涂层干燥后，再采用静电喷涂的方式对该复合涂层喷涂面漆，以在非金属零件上实现面漆的静电喷涂。

8.根据权利要求7所述的一种车用碳纳米管复合底漆的使用方法，其特征在于：所述碳纳米管复合涂层的干燥方式是：在80℃下干燥1h。