CN109880452A - 一种汽车车身用耐老化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种汽车车身用耐老化涂料及其制备方法；由以下原料组分组成：聚四氟乙烯乳液、环氧树脂、二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4－二羟基二苯甲酮、二氯化三乙二胺合镍、乙酸乙酯、硅藻土、硅烷偶联剂KH‑550、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、混合粉末、颜料、分散剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂和去离子水；本发明混合粉末通过“桥梁”‑硅烷偶联剂KH‑550与环氧树脂相连接，使得原本就具有很好的耐腐蚀性能的环氧树脂又具备很好的抗紫外线能力，从而能显著地减缓由于太阳光的照射而使涂料薄膜老化的速率，有效地延长了涂料的使用寿命；在聚四氟乙烯乳液和改性后的环氧树脂的共同作用下涂料的抗老化性得到显著地提高。

Description

一种汽车车身用耐老化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种汽车车身用耐老化涂料及其制备方法。

背景技术

涂料，是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。中国涂料界比较权威的《涂料工艺》一书的定义为：“涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。”涂料早期大多以植物油为主要原料，故被叫做“油漆”。不论是传统的以天然物质为原料的涂料产品，还是现代发展中的以合成化工产品为原料的涂料产品，都属于有机化工高分子材料，所形成的涂膜属于高分子化合物类型。按照现代通行的化工产品的分类，涂料属于精细化工产品。

汽车作为现在常见的交通工具实用十分便利，其车身表面经常需要喷涂一层涂料，以此来减缓其表面的金属结构被锈蚀的速度。但是现有的汽车用涂料的耐老化性、附着性和抗菌性相对较差。基于此种情况，提供一种耐老化性好、附着性强和抗菌性优的汽车保险杠用涂料成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种汽车车身用耐老化涂料及其制备方法，用于解决背景技术中所提出的技术问题。

为了达到上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种汽车车身用耐老化涂料，由以下质量份数的原料组分组成： 60-70份聚四氟乙烯乳液、30-40份环氧树脂、13-17份二环己基甲烷二异氰酸酯、10-15份2，4－二羟基二苯甲酮、8-15份二氯化三乙二胺合镍、25-35份乙酸乙酯、9-13份硅藻土、8-12份硅烷偶联剂KH-550、10-15份纳米二氧化硅、6-10份中空玻璃微球、12-16份混合粉末、6-9份颜料、2.3-3.2份分散剂、2.6-3.5份成膜助剂、 1.5-2.5份流平剂、1.8-2.5份消泡剂和15-20份去离子水。

更进一步地，所述混合粉末由粒径均为100-200目的氧化锌、二氧化钛和云母粉按照质量比1:2:1混合而成。

更进一步地，所述颜料选用磷酸锌或钛白粉。

更进一步地，所述分散剂选用硬脂酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯。

更进一步地，所述成膜助剂选用十二碳醇酯或乙二醇丁醚。

更进一步地，所述流平剂选用聚丙烯酸乙酯或聚丙烯酸丁酯。

更进一步地，所述消泡剂选用聚二甲基硅氧烷或聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。

一种汽车车身用耐老化涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球和颜料分别置于研磨机中进行研磨，使其粒径进研磨至100-200目；然后将各粉末分别保存，并备用；

S2、将环氧树脂和混合粉末分别加入反应釜中并向其中加入乙酸乙酯，以150-240r/min的速度搅拌3-5min，再将反应釜内的温度升至65-80℃，将硅烷偶联剂KH-550缓慢加入反应釜中，保温反应3-5h，所得记为混合组分Ⅰ；

S3、向S2中所得的混合组分中加入聚四氟乙烯乳液，并将二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4－二羟基二苯甲酮和二氯化三乙二胺合镍分别加入其中，同时将反应釜内的温度设置为55-70℃，超声搅拌 15-20min后，在此温度下静置35-50min，所得记为混合组分Ⅱ；

S4、将S1中所得的颜料粉末投放至S3中所得的混合组分Ⅱ中，超声混合均匀后得混合均匀后一同转入砂磨机中进行充分研磨，所得记为混合组分Ⅲ；

S5、向S4中所得的混合组分Ⅲ中加入硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、分散剂和去离子水，预混合搅拌均匀后，再依次将消泡剂、流平剂份和成膜助剂加入其中，并对其进行超声混合处理 30-45min，所得记为涂料粗产品；

S6、通过涂-4杯测量方法对S5中所得的涂料粗产品的粘度值进行测量，并使涂料粗产品的粘度控制在120-150s；然后用细目滤网对涂料粗产品进行过滤处理，并将其温度升至60-70℃，然后对其进行抽真空处理，同时通过以120-200r/min的速率对其进行搅拌，使得涂料粗产品内的气泡完全排出；

S7、对S6所得的涂料粗产品的各项理化性能进行检测，检测合格后进行封装，即得汽车车身用耐老化涂料。

采用上述的技术方案，本发明达到的有益效果是：

1、本发明通过硅烷偶联剂KH-550对环氧树脂和混合粉末进行改性处理，其中改性后的混合粉末的疏水性能得到很大地改善，使得混合粉末的分散性能更好，更加均匀地分散在混合体系中。再者，混合粉末通过“桥梁”-硅烷偶联剂KH-550与环氧树脂相连接，使得原本就具有很好的耐腐蚀性能的环氧树脂又具备很好的抗紫外线能力，从而能显著地减缓由于太阳光的照射而使涂料薄膜老化的速率，有效地延长了涂料的使用寿命。同时，在聚四氟乙烯乳液和改性后的环氧树脂的共同作用下涂料的抗老化性得到显著地提高。

2、2，4－二羟基二苯甲酮、二氯化三乙二胺合镍、纳米二氧化硅和混合粉末三者之间的配合使用能将紫外线中光能转化成热能或无害的可见光放射出来。同时，纳米氧化硅具有很好的紫外线屏蔽功能，氧化锌、二氧化钛和云母粉三者之间相互协同也能显著地提高涂料对紫外线的屏蔽能力。从而延长了涂料薄膜的使用寿命，提高了涂料的抗老化性。

3、环氧树脂具有很强的附着力、而且其收缩性低、化学性质稳定、耐霉菌。空玻璃微球自身具有隔热性好、导热系数低化学性质稳定，其与环氧树脂的配合使用不仅能提高涂料的附着力。而且，还能很好地避免涂料因为空气温度过高而发生膨胀起皮甚至脱落的现象。再者，硅藻土本身也具有很好的隔热和杀菌性能，其与环氧树脂相互协同能很好地减缓涂料发生霉变的速率，延长涂料的保质期。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种汽车车身用耐老化涂料，由以下质量份数的原料组分组成：65份聚四氟乙烯乳液、30份环氧树脂、15份二环己基甲烷二异氰酸酯、10份2，4－二羟基二苯甲酮、10份二氯化三乙二胺合镍、25份乙酸乙酯、11份硅藻土、8份硅烷偶联剂KH-550、12份纳米二氧化硅、6份中空玻璃微球、13份混合粉末、6份颜料、2.5份分散剂、 2.6份成膜助剂、1.8份流平剂、1.8份消泡剂和17份去离子水。

混合粉末由粒径均为100目的氧化锌、二氧化钛和云母粉按照质量比1:2:1混合而成。

颜料选用磷酸锌。

分散剂选用硬脂酸单甘油酯。

成膜助剂选用十二碳醇酯。

流平剂选用聚丙烯酸乙酯。

消泡剂选用聚二甲基硅氧烷。

一种汽车车身用耐老化涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球和颜料分别置于研磨机中进行研磨，使其粒径进研磨至100目；然后将各粉末分别保存，并备用；

S2、将环氧树脂和混合粉末分别加入反应釜中并向其中加入乙酸乙酯，以150r/min的速度搅拌3min，再将反应釜内的温度升至65℃，将硅烷偶联剂KH-550缓慢加入反应釜中，保温反应3h，所得记为混合组分Ⅰ；

S3、向S2中所得的混合组分中加入聚四氟乙烯乳液，并将二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4－二羟基二苯甲酮和二氯化三乙二胺合镍分别加入其中，同时将反应釜内的温度设置为55℃，超声搅拌15min 后，在此温度下静置35min，所得记为混合组分Ⅱ；

S4、将S1中所得的颜料粉末投放至S3中所得的混合组分Ⅱ中，超声混合均匀后得混合均匀后一同转入砂磨机中进行充分研磨，所得记为混合组分Ⅲ；

S5、向S4中所得的混合组分Ⅲ中加入硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、分散剂和去离子水，预混合搅拌均匀后，再依次将消泡剂、流平剂份和成膜助剂加入其中，并对其进行超声混合处理 30min，所得记为涂料粗产品；

S6、通过涂-4杯测量方法对S5中所得的涂料粗产品的粘度值进行测量，并使涂料粗产品的粘度控制在120s；然后用细目滤网对涂料粗产品进行过滤处理，并将其温度升至60℃，然后对其进行抽真空处理，同时通过以120r/min的速率对其进行搅拌，使得涂料粗产品内的气泡完全排出；

S7、对S6所得的涂料粗产品的各项理化性能进行检测，检测合格后进行封装，即得汽车车身用耐老化涂料。

实施例2：

一种汽车车身用耐老化涂料，由以下质量份数的原料组分组成： 60份聚四氟乙烯乳液、35份环氧树脂、13份二环己基甲烷二异氰酸酯、12份2，4－二羟基二苯甲酮、8份二氯化三乙二胺合镍、30份乙酸乙酯、9份硅藻土、10份硅烷偶联剂KH-550、10份纳米二氧化硅、7份中空玻璃微球、12份混合粉末、7份颜料、2.3份分散剂、 3.0份成膜助剂、1.5份流平剂、2.0份消泡剂和15份去离子水。

混合粉末由粒径均为150目的氧化锌、二氧化钛和云母粉按照质量比1:2:1混合而成。

颜料选用钛白粉。

分散剂选用三硬脂酸甘油酯。

成膜助剂选用乙二醇丁醚。

流平剂选用聚丙烯酸丁酯。

消泡剂选用聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。

一种汽车车身用耐老化涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球和颜料分别置于研磨机中进行研磨，使其粒径进研磨至150目；然后将各粉末分别保存，并备用；

S2、将环氧树脂和混合粉末分别加入反应釜中并向其中加入乙酸乙酯，以180r/min的速度搅拌4min，再将反应釜内的温度升至70℃，将硅烷偶联剂KH-550缓慢加入反应釜中，保温反应4h，所得记为混合组分Ⅰ；

S3、向S2中所得的混合组分中加入聚四氟乙烯乳液，并将二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4－二羟基二苯甲酮和二氯化三乙二胺合镍分别加入其中，同时将反应釜内的温度设置为60℃，超声搅拌17min 后，在此温度下静置40min，所得记为混合组分Ⅱ；

S4、将S1中所得的颜料粉末投放至S3中所得的混合组分Ⅱ中，超声混合均匀后得混合均匀后一同转入砂磨机中进行充分研磨，所得记为混合组分Ⅲ；

S5、向S4中所得的混合组分Ⅲ中加入硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、分散剂和去离子水，预混合搅拌均匀后，再依次将消泡剂、流平剂份和成膜助剂加入其中，并对其进行超声混合处理 35min，所得记为涂料粗产品；

S6、通过涂-4杯测量方法对S5中所得的涂料粗产品的粘度值进行测量，并使涂料粗产品的粘度控制在130s；然后用细目滤网对涂料粗产品进行过滤处理，并将其温度升至65℃，然后对其进行抽真空处理，同时通过以150r/min的速率对其进行搅拌，使得涂料粗产品内的气泡完全排出；

S7、对S6所得的涂料粗产品的各项理化性能进行检测，检测合格后进行封装，即得汽车车身用耐老化涂料。

实施例3：

一种汽车车身用耐老化涂料，由以下质量份数的原料组分组成： 70份聚四氟乙烯乳液、38份环氧树脂、17份二环己基甲烷二异氰酸酯、14份2，4－二羟基二苯甲酮、15份二氯化三乙二胺合镍、32份乙酸乙酯、13份硅藻土、11份硅烷偶联剂KH-550、15份纳米二氧化硅、9份中空玻璃微球、16份混合粉末、8份颜料、3.2份分散剂、 3.2份成膜助剂、2.5份流平剂、2.3份消泡剂和20份去离子水。

混合粉末由粒径均为170目的氧化锌、二氧化钛和云母粉按照质量比1:2:1混合而成。

颜料选用磷酸锌。

分散剂选用硬脂酸单甘油酯。

成膜助剂选用十二碳醇酯。

流平剂选用聚丙烯酸乙酯。

消泡剂选用聚二甲基硅氧烷。

一种汽车车身用耐老化涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球和颜料分别置于研磨机中进行研磨，使其粒径进研磨至170目；然后将各粉末分别保存，并备用；

S2、将环氧树脂和混合粉末分别加入反应釜中并向其中加入乙酸乙酯，以200r/min的速度搅拌4min，再将反应釜内的温度升至75℃，将硅烷偶联剂KH-550缓慢加入反应釜中，保温反应4h，所得记为混合组分Ⅰ；

S3、向S2中所得的混合组分中加入聚四氟乙烯乳液，并将二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4－二羟基二苯甲酮和二氯化三乙二胺合镍分别加入其中，同时将反应釜内的温度设置为65℃，超声搅拌19min 后，在此温度下静置45min，所得记为混合组分Ⅱ；

S4、将S1中所得的颜料粉末投放至S3中所得的混合组分Ⅱ中，超声混合均匀后得混合均匀后一同转入砂磨机中进行充分研磨，所得记为混合组分Ⅲ；

S5、向S4中所得的混合组分Ⅲ中加入硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、分散剂和去离子水，预混合搅拌均匀后，再依次将消泡剂、流平剂份和成膜助剂加入其中，并对其进行超声混合处理 40min，所得记为涂料粗产品；

S6、通过涂-4杯测量方法对S5中所得的涂料粗产品的粘度值进行测量，并使涂料粗产品的粘度控制在140s；然后用细目滤网对涂料粗产品进行过滤处理，并将其温度升至68℃，然后对其进行抽真空处理，同时通过以180r/min的速率对其进行搅拌，使得涂料粗产品内的气泡完全排出；

S7、对S6所得的涂料粗产品的各项理化性能进行检测，检测合格后进行封装，即得汽车车身用耐老化涂料。

实施例4：

一种汽车车身用耐老化涂料，由以下质量份数的原料组分组成： 68份聚四氟乙烯乳液、40份环氧树脂、16份二环己基甲烷二异氰酸酯、15份2，4－二羟基二苯甲酮、13份二氯化三乙二胺合镍、35份乙酸乙酯、12份硅藻土、12份硅烷偶联剂KH-550、13份纳米二氧化硅、10份中空玻璃微球、15份混合粉末、9份颜料、3.0份分散剂、 3.5份成膜助剂、2.0份流平剂、2.5份消泡剂和18份去离子水。

混合粉末由粒径均为200目的氧化锌、二氧化钛和云母粉按照质量比1:2:1混合而成。

颜料选用钛白粉。

分散剂选用三硬脂酸甘油酯。

成膜助剂选用乙二醇丁醚。

流平剂选用聚丙烯酸丁酯。

消泡剂选用聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。

一种汽车车身用耐老化涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球和颜料分别置于研磨机中进行研磨，使其粒径进研磨至200目；然后将各粉末分别保存，并备用；

S2、将环氧树脂和混合粉末分别加入反应釜中并向其中加入乙酸乙酯，以240r/min的速度搅拌3-5min，再将反应釜内的温度升至 80℃，将硅烷偶联剂KH-550缓慢加入反应釜中，保温反应5h，所得记为混合组分Ⅰ；

S3、向S2中所得的混合组分中加入聚四氟乙烯乳液，并将二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4－二羟基二苯甲酮和二氯化三乙二胺合镍分别加入其中，同时将反应釜内的温度设置为70℃，超声搅拌20min 后，在此温度下静置50min，所得记为混合组分Ⅱ；

S4、将S1中所得的颜料粉末投放至S3中所得的混合组分Ⅱ中，超声混合均匀后得混合均匀后一同转入砂磨机中进行充分研磨，所得记为混合组分Ⅲ；

S5、向S4中所得的混合组分Ⅲ中加入硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、分散剂和去离子水，预混合搅拌均匀后，再依次将消泡剂、流平剂份和成膜助剂加入其中，并对其进行超声混合处理 45min，所得记为涂料粗产品；

S6、通过涂-4杯测量方法对S5中所得的涂料粗产品的粘度值进行测量，并使涂料粗产品的粘度控制在150s；然后用细目滤网对涂料粗产品进行过滤处理，并将其温度升至70℃，然后对其进行抽真空处理，同时通过以200r/min的速率对其进行搅拌，使得涂料粗产品内的气泡完全排出；

S7、对S6所得的涂料粗产品的各项理化性能进行检测，检测合格后进行封装，即得汽车车身用耐老化涂料。

检测结果：

对市售某品牌汽车车身用耐老化涂料(对比例)和本发明制备的汽车车身用耐老化涂料(实施例)进行性能测定，结果见下表：

注：

1、耐人工加速老化性测定按GB/T 1865-2009的规定执行。

2、附着力测定按GB/T 1720的规定执行。

从表格中的数据可以看出，通过本发明制备的汽车车身用耐老化涂料的耐老化性、附着性和抗菌性均优于市售某品牌汽车车身用耐老化涂料。

从检测结果表格可知：不抗菌的涂料会造成微生物滋生，微生物滋生不仅会损伤喷涂在汽车车身的涂料薄膜，这样会使得汽车车身直接暴露在空气中，加速汽车车身锈蚀的速度，而且微生物还会对汽车车身进行损坏，因此，本发明能显著地减缓由于太阳光的照射而使涂料薄膜老化的速率，有效地延长了涂料的使用寿命。同时，在聚四氟乙烯乳液和改性后的环氧树脂的共同作用下涂料的抗老化性得到显著地提高。同时，纳米氧化硅具有很好的紫外线屏蔽功能，氧化锌、二氧化钛和云母粉三者之间相互协同也能显著地提高涂料对紫外线的屏蔽能力。从而延长了涂料薄膜的使用寿命，提高了涂料的抗老化性，还能很好地避免涂料因为空气温度过高而发生膨胀起皮甚至脱落的现象。再者，硅藻土本身也具有很好的隔热和杀菌性能，其与环氧树脂相互协同能很好地减缓涂料发生霉变的速率，延长涂料的保质期。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种汽车车身用耐老化涂料，其特征在于，由以下质量份数的原料组分组成：60-70份聚四氟乙烯乳液、30-40份环氧树脂、13-17份二环己基甲烷二异氰酸酯、10-15份2，4－二羟基二苯甲酮、8-15份二氯化三乙二胺合镍、25-35份乙酸乙酯、9-13份硅藻土、8-12份硅烷偶联剂KH-550、10-15份纳米二氧化硅、6-10份中空玻璃微球、12-16份混合粉末、6-9份颜料、2.3-3.2份分散剂、2.6-3.5份成膜助剂、1.5-2.5份流平剂、1.8-2.5份消泡剂和15-20份去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种汽车车身用耐老化涂料，其特征在于：所述混合粉末由粒径均为100-200目的氧化锌、二氧化钛和云母粉按照质量比1:2:1混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种汽车车身用耐老化涂料，其特征在于：所述颜料选用磷酸锌或钛白粉。

4.根据权利要求1所述的一种汽车车身用耐老化涂料，其特征在于：所述分散剂选用硬脂酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯。

5.根据权利要求1所述的一种汽车车身用耐老化涂料，其特征在于：所述成膜助剂选用十二碳醇酯或乙二醇丁醚。

6.根据权利要求1所述的一种汽车车身用耐老化涂料，其特征在于：所述流平剂选用聚丙烯酸乙酯或聚丙烯酸丁酯。

7.根据权利要求1所述的一种汽车车身用耐老化涂料，其特征在于：所述消泡剂选用聚二甲基硅氧烷或聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。

8.根据权利要求1所述的一种汽车车身用耐老化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球和颜料分别置于研磨机中进行研磨，使其粒径进研磨至100-200目；然后将各粉末分别保存，并备用；

S2、将环氧树脂和混合粉末分别加入反应釜中并向其中加入乙酸乙酯，以150-240r/min的速度搅拌3-5min，再将反应釜内的温度升至65-80℃，将硅烷偶联剂KH-550缓慢加入反应釜中，保温反应3-5h，所得记为混合组分Ⅰ；

S3、向S2中所得的混合组分中加入聚四氟乙烯乳液，并将二环己基甲烷二异氰酸酯、2，4－二羟基二苯甲酮和二氯化三乙二胺合镍分别加入其中，同时将反应釜内的温度设置为55-70℃，超声搅拌15-20min后，在此温度下静置35-50min，所得记为混合组分Ⅱ；

S4、将S1中所得的颜料粉末投放至S3中所得的混合组分Ⅱ中，超声混合均匀后得混合均匀后一同转入砂磨机中进行充分研磨，所得记为混合组分Ⅲ；

S5、向S4中所得的混合组分Ⅲ中加入硅藻土、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、分散剂和去离子水，预混合搅拌均匀后，再依次将消泡剂、流平剂份和成膜助剂加入其中，并对其进行超声混合处理30-45min，所得记为涂料粗产品；

S6、通过涂-4杯测量方法对S5中所得的涂料粗产品的粘度值进行测量，并使涂料粗产品的粘度控制在120-150s；然后用细目滤网对涂料粗产品进行过滤处理，并将其温度升至60-70℃，然后对其进行抽真空处理，同时通过以120-200r/min的速率对其进行搅拌，使得涂料粗产品内的气泡完全排出；

S7、对S6所得的涂料粗产品的各项理化性能进行检测，检测合格后进行封装，即得汽车车身用耐老化涂料。