CN110028900A

CN110028900A - 一种汽车漆面用镀晶液及其制备方法

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Publication number: CN110028900A
Application number: CN201910183654.5A
Authority: CN
Inventors: 李德威; 严军表; 王瑞侠; 孙翠
Original assignee: Nanjing Shangyi Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Shangyi Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2019-07-19

Abstract

本发明公开了一种汽车漆面用镀晶液及其制备方法，镀晶液按重量百分比计包括以下原料：全氢聚硅氮烷15～25％，亲水纳米二氧化钛2～7％，硅烷偶联剂0.5～3％，分散剂0.5～3％，助溶剂0.5～3％，有机溶剂60～80％。本发明的镀晶液用于汽车漆面上后，遇水形成的水滴接触角小于24°，可形成大面积滑水群，漆面光泽度增加值≥15Gs，相比于现有镀晶液形成的仅2周时效性的镀晶层，本发明的镀晶层时效性长达10个月以上，大大提高了使用寿命，固化后晶体层硬度≥6H。

Description

一种汽车漆面用镀晶液及其制备方法

技术领域

本发明涉及用于汽车保养的镀晶液及其制备方法，尤其涉及一种汽车漆面用镀晶液及其制备方法。

背景技术

汽车漆的主体树脂一般为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等传统有机树脂，而有机类物质暴露在自然环境下极易老化，汽车漆面的老化主要表现为失光、褪色、变色以及脱落粉化等，自然界中的光照、温度变化、潮气以及化学品腐蚀是导致汽车漆面老化的主要因素。镀晶，作为最新的漆面养护技术，在汽车漆面形成一层强大保护晶体和紫外线过滤层，可以提高漆面亮度和强度，防止划痕、防紫外线和防腐蚀，有效隔绝灰尘、油污、霉菌、水分子等微粒对车漆的侵蚀。

常用的漆面保护剂是具有疏水性的镀晶液，但疏水效果并不理想，当接触雨水、雾、空气中水汽时，车身表面容易滞留小水滴，小水滴消失后就留下水印或水渍。公开号为CN103897589A的中国专利公开了一种汽车漆面无机滑水镀晶液及镀晶方法，镀晶液包括无机石英、脂肪酸甘油酯、非离子表面活性剂、阳离子型表面活性剂和纯水，在漆面形成硅氧基结构的一层晶体，这一层晶体能够使水不形成水滴而形成大面积滑水群自动向下滑落，可以解决雨后漆面留有雨点痕迹的问题。但由于使用了表面活性剂降低涂层亲水角，表面活性剂属于有机物质，暴露在自然环境中容易老化，使得晶层无法保持长时效性，使用寿命短。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种镀晶液，该镀晶液在车漆表面上形成一层高亲水性、长时效性、具有较高漆面硬度的晶体层。本发明的另一目的是提供该镀晶液的制备方法。

技术方案：本发明所述的汽车漆面用镀晶液，按重量百分比计包括以下原料：全氢聚硅氮烷15～25％，亲水纳米二氧化钛2～7％，硅烷偶联剂0.5～3％，分散剂0.5～3％，助溶剂0.5～3％，有机溶剂60～80％。

所述全氢聚硅氮烷主要起到漆面保护、漆面增亮以及作为粘合剂的作用。

所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或两种，起到助分散剂以及助粘合剂的作用。

所述分散剂为丙二醇甲醚(PM)或二丙二醇甲醚(DPM)中的至少一种。

所述助溶剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚乙二醇(PEG)中的至少一种。

所述有机溶剂为为乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己烷、正己烷、三氯甲烷中的一种或两种。

所述亲水纳米二氧化钛可以使镀晶液具有优异的亲水性能，所用亲水纳米二氧化钛的粒径为2～200nm，若大于此粒径范围，制备的镀晶液稳定性不好，且涂覆在汽车漆面上的镀晶层有颗粒，亲水效果达不到要求。

本发明所述的制备上述镀晶液的方法，包括以下步骤：

(1)按重量百分比将有机溶剂和亲水纳米二氧化钛混合，以100～250rpm转速搅拌混匀；接着加入分散剂，以100～250rpm转速继续搅拌混匀；再加入助溶剂，以300～600rpm转速搅拌10～24h，制得溶液A；

(2)按重量百分比将有机溶剂和全氢聚硅氮烷混合，以100～250rpm转速搅拌混匀，制得溶液；加入硅烷偶联剂，以100～250rpm转速搅拌1～2h，制得溶液B；

(3)将溶液B加至溶液A中，以300～600rpm转速在25～50℃水浴下搅拌10～24h，制得镀晶液。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点是：本发明的镀晶液用于汽车漆面上后，遇水形成的水滴接触角小于24°，可形成大面积滑水群，漆面光泽度增加值≥15Gs，相比于现有仅2周时效的镀晶层，本发明的镀晶层时效性长达10个月以上，大大提高了使用寿命，固化后晶体层硬度≥6H，漆面强度高，防止划痕。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

原料组成：全氢聚硅氮烷25％，亲水纳米二氧化钛2％，硅烷偶联剂：KH5500.25％和KH570 0.25％，分散剂：丙二醇甲醚PM 0.25％和二丙二醇甲醚DPM 0.25％％，助溶剂：聚乙二醇PEG-2000.5％，有机溶剂：乙酸乙酯39.5％和环己烷32％，其中，亲水纳米二氧化钛的粒径为2nm。

制备方法：

(1)在搅拌状态下将亲水纳米二氧化钛加入乙酸乙酯溶剂中，以250rpm转速搅拌混匀；接着加入分散剂PM和DPM，以250rpm转速搅拌混匀；再加入助溶剂PEG-2000，以600rpm转速搅拌24h，得到溶液A；

(2)在搅拌状态下将全氢聚硅氮烷加入环己烷中，以250rpm转速搅拌混匀；再加入硅烷偶联剂KH550和KH570，以250rpm转速搅拌2h，制得溶液B；

(3)取溶液B缓慢加至溶液A中，以600rpm转速在25℃水浴下搅拌10h，制得镀晶液。

实施例2

原料组成：全氢聚硅氮烷20％，亲水纳米二氧化钛5％，硅烷偶联剂：KH5500.5％和KH570 0.5％，分散剂：丙二醇甲醚PM 1.5％，助溶剂：聚乙二醇PEG-2001％和聚乙烯醇缩丁醛PVB 0.5％，有机溶剂：乙酸乙酯41％和环己烷30％，其中，亲水纳米二氧化钛的粒径为20nm。

制备方法：

(1)在搅拌状态下将亲水纳米二氧化钛加入乙酸乙酯溶剂中，以100rpm转速搅拌混匀；接着加入分散剂PM，以100rpm转速搅拌混匀；再加入助溶剂PEG-2000和PVB，以300rpm转速搅拌10h，得到溶液A；

(2)在搅拌状态下将全氢聚硅氮烷加入环己烷中，以100rpm转速搅拌混匀；再加入硅烷偶联剂KH550和KH570，以100rpm转速搅拌1h，制得溶液B；

(3)取溶液B缓慢加至溶液A中，以300rpm转速在35℃水浴下搅拌24h，制得镀晶液。

实施例3

原料组成：全氢聚硅氮烷15％，亲水纳米二氧化钛6％，硅烷偶联剂：KH5501.5％和KH560 1.5％，分散剂：丙二醇甲醚PM 1.5％和二丙二醇甲醚DPM 1.5％，助溶剂：聚乙二醇PEG-2003％，有机溶剂：乙酸丁酯40％和环己烷30％，其中，亲水纳米二氧化钛的粒径为100nm。

制备方法：

(1)在搅拌状态下将亲水纳米二氧化钛加入乙酸丁酯溶剂中，以200rpm转速搅拌混匀；接着加入分散剂PM和DPM，以200rpm转速搅拌混匀；再加入助溶剂PEG-2000，以400rpm转速搅拌18h，得到溶液A；

(2)在搅拌状态下将全氢聚硅氮烷加入环己烷中，以200rpm转速搅拌混匀；再加入硅烷偶联剂KH550和KH560，以200rpm转速搅拌1.5h，制得溶液B；

(3)取溶液B缓慢加至溶液A中，以400rpm转速在45℃水浴下搅拌18h，制得镀晶液。

实施例4

原料组成：全氢聚硅氮烷20％，亲水纳米二氧化钛7％，硅烷偶联剂：KH5501.5％和KH5701.5％，分散剂：丙二醇甲醚PM 1.5％和二丙二醇甲醚DPM 1.5％，助溶剂：聚乙二醇PEG-200 3％，有机溶剂：乙酸乙酯40％和环己烷24％，其中，亲水纳米二氧化钛的粒径为200nm。

制备方法：

(1)在搅拌状态下将亲水纳米二氧化钛加入乙酸乙酯溶剂中，以250rpm转速搅拌混匀；接着加入分散剂PM和DPM，以250rpm转速搅拌混匀；再加入助溶剂PEG-2000，以500rpm转速搅拌24h，得到溶液A；

(3)取溶液B缓慢加至溶液A中，以600rpm转速在50℃水浴下搅拌10h，制得镀晶液。

对比例1

原料组成：全氢聚硅氮烷25％，环己烷75％。

制备方法：

在搅拌状态下将全氢聚硅氮烷加入环己烷溶剂中，以600rpm转速搅拌混匀，制备镀晶液。

对比例2

原料组成：全氢聚硅氮烷10％，亲水纳米二氧化钛15％，硅烷偶联剂：KH550 1.5％和KH570 1.5％，分散剂：丙二醇甲醚PM 1.5％和二丙二醇甲醚DPM 1.5％，助溶剂：聚乙二醇PEG-200 3％，有机溶剂：乙酸乙酯30％和环己烷36％，其中，亲水纳米二氧化钛的粒径为50nm。

制备方法：

(3)取溶液B缓慢加至溶液A中，以600rpm转速在35℃水浴下搅拌15h，制得镀晶液。

对比例3

原料组成：全氢聚硅氮烷20％，亲水纳米二氧化钛5％，分散剂：丙二醇甲醚PM1.5％，助溶剂：聚乙二醇PEG-200 1％和聚乙烯醇缩丁醛PVB 0.5％，有机溶剂：乙酸乙酯42％和环己烷30％，其中，亲水纳米二氧化钛的粒径为20nm。

制备方法：

(2)在搅拌状态下将全氢聚硅氮烷加入环己烷中，以100rpm转速搅拌混匀，制得溶液B；

将实施例1～4及对比例1～3所制得的镀晶液擦涂于已去油洁净的漆板上，室温固化24h，漆板表面形成均匀镀晶层，对镀晶层进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1各实施例镀晶液在漆板表面形成镀晶层的性能测试数据

耐候性测试：将表面涂布镀晶层的漆板置于自然环境中，定期观测其亲水和稳定性能，当水滴接触角大于60°或者涂层有脱落即为耐候性的期限。

从表1可知，相比于对比例1不含亲水纳米二氧化钛所形成的镀晶层40°的接触角，亲水纳米二氧化钛的加入使得镀晶层的亲水性显著提高，接触角降至30°以内，最小为20°。这是因为，一方面，亲水纳米二氧化钛经太阳光照射下表面结构发生变化，具有超亲水性；另一方面，纳米二氧化钛与全氢聚硅氮烷发挥协同作用，两者都具有亲水特性，其中纳米二氧化钛的亲水性最高效。

虽然纳米二氧化钛能够提高镀晶层的亲水性，但当体系中含有过高的亲水性纳米二氧化钛时，与漆面基底材料的结合程度不够高，其寿命及光泽度增加值达不到理想要求，会对光泽度的增加以及耐候性有消极影响。对比例2中，当亲水纳米二氧化钛含量高达15％，虽然表现出较好的亲水性，接触角降至最小20°，但附着力为1级，其他实施例和对比例的附着力为0级，级数越大附着效果越差，可见含量过高的亲水性纳米二氧化钛，会导致镀晶层与基底材料的结合程度不高；光泽度增加值只有3Gs，耐候性寿命仅有1个月，涂层很快脱落。综合考虑，当亲水纳米二氧化钛在体系中含量为5％时(实施例2)，在显著提升其亲水性的同时，还能保证对光泽度增加值及寿命影响较小。

对比例3制备的镀晶液，虽然镀晶层的接触角较低，为25°，具有较好的亲水性，但其耐候期限仅有3个月。这是因为镀晶液中不含硅烷偶联剂，作为无机物质的亲水性纳米二氧化钛与作为有机物质的全氢聚硅氮烷的相容性不好，所制备的镀晶液性能不理想。因此本发明在镀晶液中加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂在亲水性纳米二氧化钛和全氢聚硅氮烷的界面之间架起分子桥，从而把这两种性质悬殊的材料连接在一起，维持镀晶液的稳定性，从而更均匀的涂覆，提高镀晶液的使用性能。

Claims

1.一种汽车漆面用镀晶液，其特征在于，按重量百分比计包括以下原料：全氢聚硅氮烷15～25％，亲水纳米二氧化钛2～7％，硅烷偶联剂0.5～3％，分散剂0.5～3％，助溶剂0.5～3％，有机溶剂60～80％。

2.根据权利要求1所述的汽车漆面用镀晶液，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的汽车漆面用镀晶液，其特征在于，所述分散剂为丙二醇甲醚或二丙二醇甲醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的汽车漆面用镀晶液，其特征在于，所述助溶剂为聚乙烯醇缩丁醛或聚乙二醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的汽车漆面用镀晶液，其特征在于，所述有机溶剂为为乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己烷、正己烷、三氯甲烷中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的汽车漆面用镀晶液，其特征在于，所述亲水纳米二氧化钛的粒径为2～200nm。

7.一种制备权利要求1所述的汽车漆面用镀晶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量百分比将有机溶剂和亲水纳米二氧化钛混合，搅拌混匀；接着加入分散剂，继续搅拌混匀；再加入助溶剂，搅拌10～24h，制得溶液A；

(2)按重量百分比将有机溶剂和全氢聚硅氮烷混合，搅拌混匀，制得溶液；加入硅烷偶联剂，搅拌1～2h，制得溶液B；

(3)将溶液B加至溶液A中，25～50℃水浴下搅拌10～24h，制得镀晶液。

8.根据权利要求7所述的汽车漆面用镀晶液的方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机溶剂和亲水纳米二氧化钛混合搅拌转速为100～250rpm，加入分散剂后的搅拌转速为100～250rpm，加入助溶剂后的搅拌转速为300～600rpm。

9.根据权利要求7所述的汽车漆面用镀晶液的方法，其特征在于，所述步骤(2)中有机溶剂和全氢聚硅氮烷混合搅拌转速为100～250rpm，加入硅烷偶联剂后的搅拌转速为100～250rpm。

10.根据权利要求7所述的汽车漆面用镀晶液的方法，其特征在于，所述步骤(3)中溶液B和溶液A混合搅拌转速为300～600rpm。