CN102390147A

CN102390147A - 一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜及其应用

Info

Publication number: CN102390147A
Application number: CN2011102616813A
Authority: CN
Inventors: 鄢瑛; 梅燕; 张会平
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明提供一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜及其应用，属于汽车防腐材料领域。本发明的汽车防腐涂膜是将自修复微胶囊均匀分散在汽车涂料中间漆与底漆之间，形成一种类似“三明治”结构的防腐涂膜。汽车涂膜在长期的使用过程中由于受到物理冲击、温度交变、老化等因素的影响，容易在内部形成微裂纹，埋植于涂料内部的自修复微胶囊受外力破裂，释放出来的芯材无需催化剂可直接与空气中的氧气发生交联聚合反应，修补微裂纹以防止金属表面的进一步腐蚀，可广泛应用于汽车工业防腐涂膜的自修复。

Description

一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜及其应用

技术领域

本发明属于汽车防腐材料领域，特别涉及用于汽车工业具有自修复功能的汽车防腐涂膜及其制备方法。

背景技术

涂膜又称漆膜。涂料施工于底材上的一道或多道涂层所形成的固态连续膜。通常涂膜由多道涂层组成，一般包括底漆层、中间涂层和面漆层。涂膜体现涂料配套使用的效果。汽车工业在发达国家的经济发展中，起着重要支柱的作用。汽车涂料按施工工序可分为：底漆、中涂、漆（二道底漆）、面漆、罩光漆等。汽车涂料在长期的使用过程中由于受到物理冲击、温度交变、老化等因素的影响，容易在内部形成微裂纹，裂纹逐渐延伸扩展使汽车金属表面暴露于大气的水汽和氧气环境中，加剧涂层的剥落，降低了汽车的使用性能。

近年来，具有自修复功能的微胶囊材料获得广泛关注，它能在无需任何外界人工介入的情况下自动检测修复材料内部产生的裂纹。微胶囊技术是一种在固体或液体颗粒表面包覆一层性能稳定的高分子膜形成具有核壳结构的复合材料技术。微胶囊技术将自修复微胶囊埋植于基体中，在基体产生微裂纹后，导致埋植于内部的自修复微胶囊受外力破裂，释放出芯材，在虹吸作用下与事先埋入基体中的催化剂发生交联聚合反应修复裂纹面，防止微裂纹进一步扩展，实现自修复。专利号CN101659719A，US6518330，US7108914公开的自修复微胶囊，在破裂时释放出的芯材与催化剂的接触具有随机性，芯材不能全部发生聚合反应，降低材料的自修复效率，增加了自修复材料的制备难度；同时高活性催化剂来源较窄，价格昂贵，不稳定，易受环境影响而失活。另外，直接将微胶囊添加在涂料体系中再施工，由于微胶囊直接与金属底材接触，会影响涂层的附着力；同时微胶囊性能会受到涂料中溶剂的影响而下降，且采用高压喷涂时由于压力较大，可能会造成微胶囊的破裂，影响涂层的性能。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的缺点与不足，提供一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜。

本发明的另一目的在于提供上述具有自修复功能的汽车防腐涂膜的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于包括汽车涂料面漆、中间漆和底漆，在中间漆和底漆之间均匀分散一种自修复微胶囊，形成一种 “三明治”结构的防腐涂膜；自修复微胶囊采用一步原位聚合法制备，其壁材为脲醛树脂，芯材为天然植物油。

所述天然植物油为桐油、亚麻油、梓油、苏子油、大麻油、豆油、红花子油、葵花油、棉子油、椰子油、玉米油和米糠油的一种或几种的混合物。

所述自修复微胶囊由以下步骤制备：

第一步将乳化剂、脲加入去离子水中；

第二步调节溶液pH为2.00～3.50，酸化30～180 min，加入消泡剂；

第三步在转速为1500～10000 r/min条件下，加入天然植物油乳化5~50 min，形成稳定乳液；

第四步在40~80℃机械搅拌下加入甲醛，反应2～6 h；将反应产物经洗涤、抽滤、真空干燥后，得到自修复微胶囊产品；

所述乳化剂用量占总重量0.01~3%；所述脲占总重量1~2%；所述甲醛用量占总重量1~2%；所述消泡剂用量占总重量0.01~1%。

所述汽车涂料面漆包括氨基树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂和聚酯树脂中的一种或几种的混合物。

所述汽车涂料中间漆包括氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂和聚酯树脂中的一种或几种的混合物。

所述汽车涂料底漆包括酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂和聚酰胺树脂中的一种或几种的混合物。

所述的汽车防腐涂膜的应用，其特征在于包括如下步骤：

第一步利用空气喷涂枪在金属底材表面喷涂一层底漆，湿膜厚度为50~300 μm；

第二步将自修复微胶囊均匀分散在底漆上；

第三步干燥完全后，采用空气喷枪喷涂一层中间漆，湿膜厚度为50~300 μm；

第四步固化完全后，喷涂一层面漆，湿膜厚度为50~300 μm。

所述自修复微胶囊添加量为底漆干重的0.5~30 %。

所述自修复微胶囊芯壁比为1:5~5:1，粒径为1~1000 μm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的各种原料来源广泛，廉价易得。自修复微胶囊埋植于涂料内部，不仅可以保持微胶囊的完整性，而且可以增加涂膜的韧性，在涂膜内部出现损伤时，起到很好的自修复功能；当受外力破裂，释放出来的芯材无需催化剂可直接与空气中的氧气发生交联聚合反应，修补微裂纹以防止金属表面的进一步腐蚀，可广泛应用于汽车工业防腐涂膜的自修复。

附图说明

图1 是汽车防腐涂膜结构示意图。

图2 是汽车防腐涂膜自修复过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

采用空气喷涂枪在金属底材表面喷涂一层酚醛树脂底漆（湿膜厚度约为150 μm）；将芯材为桐油、芯壁比为1:1、平均粒径为26.25 μm的自修复微胶囊均匀分散在底漆上；干燥完全后，采用空气喷枪喷涂一层（湿膜厚度约为150 μm）酚醛树脂中间漆；固化完全后，再喷涂一层（湿膜厚度约为150 μm）氨基树脂面漆。

其中酚醛树脂底漆由上海振华造漆厂提供，型号F01-2；氨基树脂面漆由上海振华造漆厂提供，型号A01-1。

自修复微胶囊按以下方法制备：将0.78g 乳化剂OP-10、5 g脲、溶解于260 ml去离子水中；调节溶液pH为2.50，酸化90 min；加入0.05g消泡剂正辛醇；在转速为3000 r/min条件下，加入9.69 g桐油，乳化15 min，形成稳定乳液；在70℃机械搅拌下加入4.69 g甲醛，反应4 h；将反应产物经洗涤，抽滤，真空干燥，得到自修复微胶囊产品。

实施例2

采用空气喷涂枪在金属底材表面喷涂一层环氧树脂底漆（湿膜厚度约为200 μm）；将芯材为亚麻油、芯壁比为2:1、平均粒径为20.28 μm的自修复微胶囊均匀分散在底漆上；干燥完全后，采用空气喷枪喷涂一层（湿膜厚度约为200 μm）环氧树脂中间漆；固化完全后，再喷涂一层（湿膜厚度约为200 μm）丙烯酸面漆。

将0.97 g 乳化剂十二烷基苯磺酸钠、 5 g脲、溶解于260 ml去离子水中；调节溶液pH为3.00，酸化120 min；加入0.1g消泡剂正辛醇；在转速为5000 rpm条件下，加入19.38 g亚麻油，乳化30 min，形成稳定乳液；在70℃机械搅拌下加入4.69 g甲醛，反应4 h；将反应产物经洗涤，抽滤，真空干燥后，得到自修复微胶囊产品。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于包括汽车涂料面漆、中间漆和底漆，在中间漆和底漆之间均匀分散一种自修复微胶囊，形成一种 “三明治”结构的防腐涂膜；自修复微胶囊的壁材为脲醛树脂，芯材为天然植物油。

2.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于所述天然植物油为桐油、亚麻油、梓油、苏子油、大麻油、豆油、红花子油、葵花油、棉子油、椰子油、玉米油和米糠油的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于所述自修复微胶囊由以下步骤制备：

第一步将乳化剂、脲加入去离子水中；

第二步调节溶液pH为2.00～3.50，酸化30～180 min，加入消泡剂；

第四步在40~80 ℃机械搅拌下加入甲醛，反应2～6 h；将反应产物经洗涤、抽滤、真空干燥后，得到自修复微胶囊产品。

4.根据权利要求3所述的一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于所述乳化剂用量占总重量0.01~3%；所述脲用量占总重量1~2%；所述消泡剂用量占总重量0.01~1%；所述天然植物油用量占总重量0.5%~15%；所述甲醛用量占总重量1~2%；余量为去离子水。

5.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于所述汽车涂料面漆包括氨基树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂和聚酯树脂中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于所述汽车涂料中间漆包括氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂和聚酯树脂中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种具有自修复功能的汽车防腐涂膜，其特征在于所述汽车涂料底漆包括酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂和聚酰胺树脂中的一种或几种的混合物。

8.权利要求1~7之一所述的汽车防腐涂膜的应用，其特征在于包括如下步骤：

第二步将自修复微胶囊均匀分散在底漆上；

第四步固化完全后，喷涂一层面漆，湿膜厚度为50~300 μm。

9.根据权利要求8所述的汽车防腐涂膜的应用，其特征在于所述自修复微胶囊添加量为底漆干重的0.5~30 %。