CN102504667A - 一种水性环保型纳米结构汽车底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水性环保型纳米结构汽车底漆及其制备方法，属于涂料生产技术领域。它主要原料的组分质量百分比为：纳米聚合物乳液40-80％，颜料1-30％，惰性防锈颜料5-20％，活性防锈颜料0.1-2％，填料5-20％，助剂0.2-6％，pH调节剂0.1-0.5％，其余为去离子水。该涂料体系是由粒径小于100nm的水分散纳米聚合物乳液、去离子水、颜料、惰性防锈颜料、活性防锈颜料、填料、助剂等组成。水性纳米聚合物乳液是由亲水型的丙烯酸酯共聚物、疏水型聚合物、卓先液和去离子水组成。其中疏水型聚合物是环氧聚酯和不饱和脂肪酸或干性油改性环氧聚酯中的一种。这种新型的水性汽车底漆具有涂膜致密、热力学和机械稳定性高、防腐及耐候性好等优点，可与传统的油性汽车底漆相当。

Description

一种水性环保型纳米结构汽车底漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料生产技术领域，具体涉及一种水性环保型纳米结构汽车底漆及其制备方法。

背景技术

传统的汽车底漆主要是溶剂型油漆，溶剂型汽车底漆中的有机溶剂，含有大量对人体及环境有害的物质，在生产和汽车涂装过程中，有机溶剂的挥发会造成空气污染和火灾安全隐患。随着环保意识的增强和环保法规的健全，具有低VOC的水性涂料成为未来汽车涂料的发展方向，将会得到越来越多的关注。底漆是汽车涂装的第一道涂层，汽车涂装用底漆对涂料的性能指标要求很高，一般的水性涂料无法与溶剂型涂料媲美，难以达到性能要求。目前国内关于汽车涂料尤其是水性汽车底漆的专利报道很少，专利文献(公开号：CN 101705052A)公开了一种单组分的烘干水性汽车漆，该涂料以丙烯酸树脂改性聚硅氧烷乳液为基体材料，具有不燃、不污染环境、节省能源的特点，同时对底材具有良好的附着力，涂膜的耐冲击性和耐弯曲性良好。专利文献(公开号：CN 1970663A)公开了一种耐刮擦的纳米水性汽车涂料的制备方法。它采用聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯和聚酯中的一种作为成膜基料，制成的涂料具有优良的耐刮擦性，同时也具有较好的抗腐蚀性。

水性汽车底漆相对于油性汽车底漆具有更环保的特点，但是目前报道的大部分水性涂料的性能还不能达到油性漆的标准，这主要是由于所使用的乳液都是一般的传统乳液，聚合物乳液粒径大，漆膜致密性差，保护及装饰效果都与传统油性汽车底漆差距很大。因此迫切需要开发出一种以纳米聚合物乳液为主要成膜物质的新型水性汽车底漆，以此来替代目前大量使用的油性汽车底漆，将具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种固化条件在120×30min，VOC排放低于50g/L的水性环保型纳米结构汽车底漆及其制备方法，这种新型的水性汽车底漆具有涂膜致密、热力学和机械稳定性高、防腐及耐候性好等优点，与传统的油性汽车底漆相当。

本发明的技术解决方案是：一种水性环保型纳米结构汽车底漆主要原料的组分质量百分比为：纳米聚合物乳液40-80％，颜料1-30％，惰性防锈颜料5-20％，活性防锈颜料0.1-2％，填料5-20％，助剂0.2-6％，pH调节剂0.1-0.5％，其余为去离子水；其中水性纳米聚合物乳液是由疏水型聚合物与亲水型的丙烯酸酯类按比例混合后在真空和100-200℃下去除有机溶剂，至混合物的固体含量大于或等于80％，然后与卓先液和含有pH调节剂的去离子水剪切搅拌制成。

所述纳米聚合物乳液为水性环保型丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液或水性环保型干性油改性丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液。

水性环保型纳米结构汽车底漆的组分包括：粒径小于100纳米的水分散纳米聚合物乳液、去离子水、颜料、惰性防锈颜料、活性防锈颜料、填料、助剂。

上述的粒径小于100nm的水性纳米聚合物乳液是由亲水型的丙烯酸酯共聚物、疏水型聚合物、卓先液和去离子水组成。其中疏水型聚合物是环氧聚酯和不饱和脂肪酸或干性油改性环氧聚酯中的一种。

上述的颜料选自钛白粉、有机红、有机黄、酞菁蓝。

上述的惰性防锈颜料选自氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄。

上述的活性防锈颜料选自三聚磷酸铝、磷酸锌、硅酸铝。

上述的填料包括高岭土、重钙、硅灰石粉、滑石粉、云母粉、硫酸钡。

上述的助剂包括分散剂汉高5040、润湿剂BYK-346、消泡剂BYK-019、BYK-020，、增稠剂汉高1510、催干剂BYK-catalyst 450、防腐剂Nordes C15、防霉剂Nordes EPW。

上述pH调节剂选自挥发性胺类。如单乙醇胺、三乙胺。

上述的水性环保型纳米结构汽车底漆的制备方法如下：

1、按照配方用量将水分散纳米聚合物乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂和pH调节剂加到去离子水中，在400-800转/分的分散机转速下分散5-15分钟。

2、按照配方量加入颜料、填料，在800-1000转/分的分散机转速下分散5-20分钟。然后用砂磨机研磨至细度小于60μm。

3、按配方加入催干剂，500-1000转/分下搅拌5-10分钟。

4、按配方加入增稠剂，800-1000转/分下搅拌5-10分钟至均匀分散后100目滤网过滤、包装。

本发明的有益效果是：以粒径在100nm以下的纳米聚合物乳液作为主要成膜物质，解决了一般水性汽车底漆存在防腐及保护效果不佳的问题，并具有如下显著特点：

1、漆膜非常致密，耐腐蚀性性及防护效果达到或超过传统的油性汽车底漆。

2、具有极好的渗透性、润湿性和流平性。

3、漆料对基材的附着力大，对焊缝、锈痕等部位能透入很深。

4、具有安全、环保的特点，对人们的身体健康无害。

具体实施方式

本发明的六个具体实施例见表1，但本发明不仅局限于以下实施例。按上述组分制备的水性环保型纳米结构汽车底漆，其性能列于表2.

在表1中个：

乳液1是粒径小于100nm的水分散丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液，它是由亲水性的丙烯酸脂类共聚物，疏水性的环氧聚酯，卓先液和去离子水组成。

乳液2是粒径小于100nm的水分散干性油改性的丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物，它是由亲水性的丙烯酸脂类共聚物，疏水性的干性油改性环氧聚酯组成。

实施例1

称取40％的纳米聚合物乳液1，0.2％的润湿剂，0.6％的分散剂，0.03％的消泡剂，0.3％的pH调节剂，0.1％的防腐剂，0.2％的防霉剂和15.57％的去离子水加入到调漆罐中，在400-800转/分的分散机转速下分散10分钟。然后加入15％的钛白粉，8％的氧化铁红，5％的云母粉，3％的硫酸钡，，2％的高岭土，5％的滑石粉，0.5％的磷酸锌，在800转/分的分散机转速下分散15分钟。然后用砂磨机研磨至细度小于60μm。按配方加入3％的催干剂，800转/分下搅拌5分钟，最后加入1.5％的增稠剂，调至粘度合格，用100目滤网过滤、包装。

实施例5

称取60％的纳米聚合物乳液2，0.3％的润湿剂，0.5％的分散剂，0.01％的消泡剂，0.25％的pH调节剂，0.2％的防腐剂，0.1％的防霉剂和8.54％的去离子水加入到调漆罐中，在400-800转/分的分散机转速下分散10分钟。然后加入10％的钛白粉，7％的氧化铁红，5％的云母粉，2.5％的硫酸钡，2％的高岭土，0.4％的磷酸锌，在800转/分的分散机转速下分散15分钟。然后用砂磨机研磨至细度小于60μm。按配方加入2％的催干剂，800转/分下搅拌5分钟，最后加入1.2％的增稠剂，调至粘度合格，用100目滤网过滤、包装。

表1：本发明组分组成实施例1-6

表2：按配方制得的水性环保型纳米结构汽车底漆的性能指标

Claims (4)

1.一种水性环保型纳米结构汽车底漆，其特征是：它主要原料的组分质量百分比为：纳米聚合物乳液40-80％，颜料1-30％，惰性防锈颜料5-20％，活性防锈颜料0.1-2％，填料5-20％，助剂0.2-6％，pH调节剂0.1-0.5％，其余为去离子水；其中水性纳米聚合物乳液是由疏水型聚合物与亲水型的丙烯酸酯类按比例混合后在真空和100-200℃下去除有机溶剂，至混合物的固体含量大于或等于80％，然后与卓先液和含有pH调节剂的去离子水剪切搅拌制成。

2.根据权利要求1所述的一种水性环保型纳米结构汽车底漆，其特征是：所述纳米聚合物乳液为水性环保型丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液或水性环保型干性油改性丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液。

3.根据权利要求1所述的一种水性环保型纳米结构汽车底漆，其特征是：所述颜料选自钛白粉、有机红、有机黄、酞菁蓝；所述惰性防锈颜料选自氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄；所述活性防锈颜料选自三聚磷酸铝、磷酸锌、硅酸铝；所述填料包括高岭土、重钙、硅灰石粉、滑石粉、云母粉、硫酸钡；所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、防霉剂和催干剂。

4.根据权利要求1所述的一种水性环保型纳米结构汽车底漆的制备方法，其特征是：它包括下列步骤：

(1)按照配方用量将水性纳米聚合物乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、pH调节剂加到去离子水中，在400-800转/分的分散机转速下分散5-15分钟；

(2)按照配方量加入颜料、填料，在800-1000转/分下分散5-20分钟。然后用砂磨机研磨至细度小于60μm；

(3)按配方加入催干剂，500-1000转/分下搅拌5-10分钟；

(4)按配方加入增稠剂，800-1000转/分下搅拌5-10分钟至均匀分散后过滤、包装。