CN115304980B - 一种汽车防撞条加工用表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车防撞条加工用表面处理工艺，属于防撞条加工技术领域，包括如下步骤：第一步、将树脂乳液、增稠剂、润湿剂、消泡剂、改性纳米二氧化硅和水搅拌混合，得到表面处理剂；第二步、将表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，然后在温度为60℃条件下固化1‑2h。为解决防撞条表面变得黏腻，容易吸附细菌和灰尘，自洁性差，影响防撞条的外观，影响使用功能的问题，本发明中制备了一种表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，形成保护层，提高防撞条的使用性能。表面处理剂中起到防护作用的主要是树脂乳液和改性纳米二氧化硅，防止因增塑剂转型而产生的粘性，防止灰尘污染，增加防撞条的耐磨性以及增加户外耐候性。

Description

一种汽车防撞条加工用表面处理工艺
技术领域
本发明属于防撞条加工技术领域，具体地，涉及一种汽车防撞条加工用表面处理工艺。
背景技术
防撞条，又称防护条、防擦条、护舷胶条、罗宾、搭带等。汽车防撞条一般采用橡塑(改性PVC)材料，属于车身外饰，主要是防止小刮擦对零件的损伤，一般在车门和前后保险杠转角处安装。汽车防撞条的作用是，增加车体的线条和动感，起到装饰作用；防止车体侧面被外来物擦伤或撞伤，起到保护作用。
防撞条在制造的过程中使用大量的增塑剂，经高温处理，增塑剂会出现迁移析出，防撞条表面变得黏腻，容易吸附细菌和灰尘，自洁性差，影响防撞条的外观，影响使用功能。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种汽车防撞条加工用表面处理工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种汽车防撞条加工用表面处理工艺，包括如下步骤：
第一步、将混合单体、功能单体和过硫酸铵搅拌混合，得到组分A；将混合单体、丙烯酸和过硫酸铵搅拌混合，得到组分B；在温度为82℃、氮气保护条件下，将组分A和水混合搅拌反应1h，然后加入组分B，加完后升温至90℃继续搅拌2h，然后降温至45℃，调节pH值为8，然后加入己二酸二酰肼，继续搅拌20min，加水调节固含量为45-48%，过200目筛，得到树脂乳液；将树脂乳液、增稠剂、润湿剂、消泡剂、改性纳米二氧化硅和水搅拌混合，得到表面处理剂；
第二步、将表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，然后在温度为60℃条件下固化1-2h，即可。
进一步地，按照重量份计，30-33份树脂乳液、0.1-0.2份增稠剂、0.3-0.5份润湿剂、0.1-0.3份消泡剂、8-10份改性纳米二氧化硅和10-13份水。
进一步地，混合单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯按照质量比30：5：40混合而成；组分A中混合单体、功能单体和过硫酸铵的质量比为30：6：0.03；组分B中混合单体、丙烯酸和过硫酸铵的质量比为30：0.5：0.03。
进一步地，组分A、组分B和己二酸二酰肼的用量质量比为10-12：40：0.6。
进一步地，所述功能单体通过如下步骤制备：
在氮气保护条件下，将H-POSS与甲苯混合，然后加入甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯，搅拌分散后加入氯铂酸，在温度为20℃条件下搅拌分散50-60min，然后升温至80℃，继续反应12h，反应结束后，除去甲苯得到功能单体。
进一步地，H-POSS、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、氯铂酸和甲苯的用量比为5-6g：3g：1g：0.1g：50mL。
进一步地，预处理防撞条通过如下步骤制备：
将氯化钠、氢氧化钠和去离子水按照用量比3g：15g：100mL混合后加入防撞条，在50℃条件下浸泡30-40min后取出，用水洗涤，干燥后，得到预处理防撞条。利用氯化钠和氢氧化钠对防撞条表面进行处理，提高其表面的粗糙度，使其能更好的与表面处理剂接触，增大接触面积和吸附效果。
进一步地，改性纳米二氧化硅通过如下步骤制备：
步骤一、在冰水浴条件下，将2,4-二羟基二苯甲酮、三乙胺加入四氢呋喃中，然后滴加丙烯酰氯，滴加过程中控制温度不超过5℃，加完后保持温度不变，继续搅拌反应6h，反应结束后，用水和二氯甲烷萃取，有机相减压浓缩，得到紫外吸收组分；
步骤二、在氮气保护条件下，将紫外吸收组分加入甲苯中然后升温至50℃，加入卡斯特催化剂搅拌30min，然后加入三乙氧基硅烷，升温至70℃，反应24h，反应结束后除去甲苯，得到改性剂；
步骤三、将改性剂和纳米二氧化硅加入体积分数90%的乙醇水溶液中，在温度为40℃条件下搅拌分散2h，分散结束后，离心分离，经过真空干燥，得到改性纳米二氧化硅。改性纳米二氧化硅相比于未处理的纳米二氧化硅可以更好地分散在树脂基体中；在紫外光吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮的结构中引入活性基团，利用紫外吸收组分与三乙氧基硅烷发生硅氢加成制备出改性剂，然后利用纳米二氧化硅作为紫外光吸收剂的载体，负载紫外吸收组分，提高紫外光吸收剂的耐迁移性，更好地发挥其抗紫外性。
进一步地，2,4-二羟基二苯甲酮、丙烯酰氯、三乙胺和四氢呋喃的用量比为0.01mol：0.012mol：0.01mol：20mL；紫外吸收组分、三乙氧基硅烷、卡斯特催化剂和甲苯的用量比为2.3g：1.5g：0.2mL：30mL；改性剂、纳米二氧化硅和乙醇水溶液的用量比为0.2g：0.8g：20mL。
进一步地，所述润湿剂为Tego-270，消泡剂为TegoFoamex280；增稠剂为RM-8W。
本发明的有益效果：
为解决防撞条表面变得黏腻，容易吸附细菌和灰尘，自洁性差，影响防撞条的外观，影响使用功能的问题，本发明中制备了一种表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，形成保护层，提高防撞条的使用性能。防止因增塑剂转型而产生的粘性，防止灰尘污染，增加防撞条的耐磨性以及增加户外耐候性。
表面处理剂中起到防护作用的主要是树脂乳液和改性纳米二氧化硅，其中树脂乳液中加入了功能单体，功能单体的原料中包括了甲基丙烯酸烯丙酯、H-POSS和甲基丙烯酸十二氟庚酯，通过分子设计以H-POSS作为载体，将甲基丙烯酸烯丙酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯结合，然后作为功能单体与混合单体发生聚合反应，其具有良好和可控的混溶性，能够参与和强化体系交联网络的建立，不仅由于引入耐热的Si-O键，更进一步地引入了C-F长链，提高表面处理剂的疏水性，POSS无机笼型骨架结构可以限制链段运动提高耐热性，有效结合了无机物热稳定性好等特性。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备改性纳米二氧化硅：
步骤一、在冰水浴条件下，将2,4-二羟基二苯甲酮、三乙胺加入四氢呋喃中，然后滴加丙烯酰氯，滴加过程中控制温度不超过5℃，加完后保持温度不变，继续搅拌反应6h，反应结束后，用水和二氯甲烷萃取，有机相减压浓缩，得到紫外吸收组分；2,4-二羟基二苯甲酮、丙烯酰氯、三乙胺和四氢呋喃的用量比为0.01mol：0.012mol：0.01mol：20mL；
步骤二、在氮气保护条件下，将紫外吸收组分加入甲苯中然后升温至50℃，加入卡斯特催化剂搅拌30min，然后加入三乙氧基硅烷，升温至70℃，反应24h，反应结束后除去甲苯，得到改性剂；紫外吸收组分、三乙氧基硅烷、卡斯特催化剂和甲苯的用量比为2.3g：1.5g：0.2mL：30mL；
步骤三、将改性剂和纳米二氧化硅加入体积分数90%的乙醇水溶液中，在温度为40℃条件下搅拌分散2h，分散结束后，离心分离，经过真空干燥，得到改性纳米二氧化硅。改性剂、纳米二氧化硅和乙醇水溶液的用量比为0.2g：0.8g：20mL。
实施例2
制备树脂乳液：
在20℃条件下，将6g水、11.5g四甲基氢氧化铵五水合物、40mL甲醇和13g正硅酸乙酯混合搅拌24h，然后将得到的反应液倒入24g氯二甲基氯硅烷和40mL正己烷的混合液中，维持温度为10℃，继续反应12h，反应将结束后，用分液漏斗分离出上层液体，旋蒸浓缩，得到H-POSS。
在氮气保护条件下，将H-POSS与甲苯混合，然后加入甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯，搅拌分散后加入氯铂酸，在温度为20℃条件下搅拌分散50min，然后升温至80℃，继续反应12h，反应结束后，除去甲苯得到功能单体。控制H-POSS、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、氯铂酸和甲苯的用量比为5g：3g：1g：0.1g：50mL。
将混合单体、功能单体和过硫酸铵搅拌混合，得到组分A；将混合单体、丙烯酸和过硫酸铵搅拌混合，得到组分B；其中，混合单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯按照质量比30：5：40混合而成；组分A中混合单体、功能单体和过硫酸铵的质量比为30：6：0.03；组分B中混合单体、丙烯酸和过硫酸铵的质量比为30：0.5：0.03。
在温度为82℃、氮气保护条件下，将组分A和水混合搅拌反应1h，然后加入组分B，加完后升温至90℃继续搅拌2h，然后降温至45℃，调节pH值为8，然后加入己二酸二酰肼，继续搅拌20min，加水调节固含量为45%，过200目筛，得到树脂乳液；控制组分A、组分B和己二酸二酰肼的用量质量比为10：40：0.6。
实施例3
制备树脂乳液：
在20℃条件下，将6g水、11.5g四甲基氢氧化铵五水合物、40mL甲醇和13g正硅酸乙酯混合搅拌24h，然后将得到的反应液倒入24g氯二甲基氯硅烷和40mL正己烷的混合液中，维持温度为10℃，继续反应12h，反应将结束后，用分液漏斗分离出上层液体，旋蒸浓缩，得到H-POSS。
在氮气保护条件下，将H-POSS与甲苯混合，然后加入甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯，搅拌分散后加入氯铂酸，在温度为20℃条件下搅拌分散60min，然后升温至80℃，继续反应12h，反应结束后，除去甲苯得到功能单体。控制H-POSS、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、氯铂酸和甲苯的用量比为6g：3g：1g：0.1g：50mL。
将混合单体、功能单体和过硫酸铵搅拌混合，得到组分A；将混合单体、丙烯酸和过硫酸铵搅拌混合，得到组分B；其中，混合单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯按照质量比30：5：40混合而成；组分A中混合单体、功能单体和过硫酸铵的质量比为30：6：0.03；组分B中混合单体、丙烯酸和过硫酸铵的质量比为30：0.5：0.03。
在温度为82℃、氮气保护条件下，将组分A和水混合搅拌反应1h，然后加入组分B，加完后升温至90℃继续搅拌2h，然后降温至45℃，调节pH值为8，然后加入己二酸二酰肼，继续搅拌20min，加水调节固含量为48%，过200目筛，得到树脂乳液；控制组分A、组分B和己二酸二酰肼的用量质量比为12：40：0.6。
对比例1
将实施例3中的功能单体换成甲基丙烯酸十二氟庚酯，其余原料与制备过程保持不变，得到树脂乳液A。
实施例4
一种汽车防撞条加工用表面处理工艺，包括如下步骤：
第一步、按照重量份计，将30份实施例2制备的树脂乳液、0.1份增稠剂RM-8W、0.3份润湿剂Tego-270、0.1份消泡剂TegoFoamex280、8份实施例1制备的改性纳米二氧化硅和10份水搅拌混合得到表面处理剂；
第二步、将氯化钠、氢氧化钠和去离子水按照用量比3g：15g：100mL混合后加入防撞条，在50℃条件下浸泡30min后取出，用水洗涤，干燥后，得到预处理防撞条；将表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，然后在温度为60℃条件下固化1h，即可。
实施例5
一种汽车防撞条加工用表面处理工艺，包括如下步骤：
第一步、按照重量份计，将32份实施例3制备的树脂乳液、0.1份增稠剂RM-8W、0.4份润湿剂Tego-270、0.2份消泡剂TegoFoamex280、9份实施例1制备的改性纳米二氧化硅和12份水搅拌混合得到表面处理剂；
第二步、将氯化钠、氢氧化钠和去离子水按照用量比3g：15g：100mL混合后加入防撞条，在50℃条件下浸泡35min后取出，用水洗涤，干燥后，得到预处理防撞条；将表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，然后在温度为60℃条件下固化2h，即可。
实施例6
一种汽车防撞条加工用表面处理工艺，包括如下步骤：
第一步、按照重量份计，将33份实施例3制备的树脂乳液、0.2份增稠剂RM-8W、0.5份润湿剂Tego-270、0.3份消泡剂TegoFoamex280、10份实施例1制备的改性纳米二氧化硅和13份水搅拌混合得到表面处理剂；
第二步、将氯化钠、氢氧化钠和去离子水按照用量比3g：15g：100mL混合后加入防撞条，在50℃条件下浸泡40min后取出，用水洗涤，干燥后，得到预处理防撞条；将表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，然后在温度为60℃条件下固化2h，即可。
对比例2
将实施例5中的树脂乳液换成对比例1制备的树脂乳液A，其余原料及制备过程与实施例5保持相同。
对比例3
将实施例5中的改性纳米二氧化硅换成未改性的纳米二氧化硅，其余原料及制备过程与实施例5保持相同。
对实施例4-实施例6和对比例2-对比例3制备的表面处理剂进行测试；
测试水接触角和耐冲击强度根据GB/T1732-1993测试；耐黄变性按ISO 11507：1997测试，耐黄变性，△E(UVA168小时)。
测试结果如下表1所示：
表1
测试 实施例4 实施例5 实施例6 对比例2 对比例3
<![CDATA[水接触角/<sup>o</sup>]]> 116.5 117.4 117.1 115.2 110.4
耐冲击强度/kg·cm 82 86 85 74 52
△E 0.3 0.3 0.3 0.4 0.9
从测试数据可知，本发明制备的表面处理剂具有良好的疏水和抗冲击性，可以对汽车防撞条形成保护，且耐光照老化性好。
耐摩擦次性测定：摩擦距离设定35mm，摩擦探头载重为200g，摩次数分别设定400、600和1000次，对摩擦后的涂层进行静态接触角测量。对实施例5和对比例2-对比例3制备的样品进行测试；
测结果如下表2所示：
表2
400次 600次 1000次
实施例5 106.8 101.5 92.9
对比例2 100.2 95.8 87.4
对比例3 102.4 98.7 90.3
从测试数据可知对成膜后的表面处理剂进行耐磨性测试，可知，实施例5制备的样品性能更好，此外，对比例3的性能优于对比例2，其原因可能是，对比例3中的树脂乳液与实施例相同，树脂中形成了Si-O-Si链段，交联密度增大，具有更好的耐磨性。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种汽车防撞条加工用表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将混合单体、功能单体和过硫酸铵搅拌混合，得到组分A；将混合单体、丙烯酸和过硫酸铵搅拌混合，得到组分B；在温度为82℃、氮气保护条件下，将组分A和水混合搅拌反应1h，然后加入组分B，加完后升温至90℃继续搅拌2h，然后降温至45℃，调节pH值为8，然后加入己二酸二酰肼，继续搅拌20min，加水调节固含量为45-48％，过200目筛，得到树脂乳液；按照重量份，将30-33份树脂乳液、0.1-0.2份增稠剂、0.3-0.5份润湿剂、0.1-0.3份消泡剂、8-10份改性纳米二氧化硅和10-13份水搅拌混合，得到表面处理剂；
第二步、将表面处理剂涂覆在预处理防撞条表面，然后在温度为60℃条件下固化1-2h；
所述混合单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯按照质量比30：5：40混合而成；组分A中混合单体、功能单体和过硫酸铵的质量比为30：6：0.03；组分B中混合单体、丙烯酸和过硫酸铵的质量比为30：0.5：0.03；
所述组分A、组分B和己二酸二酰肼的用量质量比为10-12：40：0.6；
所述功能单体通过如下步骤制备：
在氮气保护条件下，将H-POSS与甲苯混合，然后加入甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯，搅拌分散后加入氯铂酸，在温度为20℃条件下搅拌分散50-60min，然后升温至80℃，继续反应12h，得到功能单体；H-POSS、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、氯铂酸和甲苯的用量比为5-6g：3g：1g：0.1g：50mL；
所述改性纳米二氧化硅通过如下步骤制备：
步骤一、在冰水浴条件下，将2,4-二羟基二苯甲酮、三乙胺加入四氢呋喃中，然后滴加丙烯酰氯，滴加过程中控制温度不超过5℃，加完后保持温度不变，继续搅拌反应6h，得到紫外吸收组分；
步骤二、在氮气保护条件下，将紫外吸收组分加入甲苯中然后升温至50℃，加入卡斯特催化剂搅拌30min，然后加入三乙氧基硅烷，升温至70℃，反应24h，得到改性剂；
步骤三、将改性剂和纳米二氧化硅加入体积分数90％的乙醇水溶液中，在温度为40℃条件下搅拌分散2h，得到改性纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种汽车防撞条加工用表面处理工艺，其特征在于，预处理防撞条通过如下步骤制备：
将氯化钠、氢氧化钠和去离子水按照用量比3g：15g：100mL混合后加入防撞条，在50℃条件下浸泡30-40min后取出，经过洗涤、干燥得到预处理防撞条。
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