CN102504681A - 一种高强度、高耐磨的溶剂型纳米汽车面漆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工涂料领域。本发明提出一种高强度、高耐磨的溶剂型纳米汽车面漆。该发明利用硬脂酸对纳米γ-Al₂O₃颗粒进行改性，由亲水性改成疏水性，然后将疏水性的纳米γ-Al₂O₃颗粒分散到聚氨酯中作为承受负荷的填料，制成一种硬度高、耐磨、抗冲击、漆膜附着力强、耐候性好、光泽性好的高级车用纳米面漆。

Description

一种高强度、高耐磨的溶剂型纳米汽车面漆

技术领域

本发明提出一种高强度、高耐磨的溶剂型纳米汽车面漆的制备方法。该技术将纳米γ-Al₂O₃应用到溶剂型聚氨酯中，可明显提高漆膜的耐磨性能以及硬度。

背景技术

汽车涂料是工业涂料中技术含量高、附加值高的品种，它代表着一个国家涂料工业的技术水平。随着汽车制造技术的日趋完美和对汽车外观的要求日趋提高，进一步开发耐磨、耐腐蚀、隔热、美观多彩的多功能汽车涂料成为涂料工作者新的任务。

由于汽车车体表面往往受到金属、树枝等硬物的刮伤和各种溅石、瓦砾的冲击，导致车体表面出现划痕和损伤，严重影响了汽车的外观。因此，开发高性能的涂料新品种成为社会经济发展的需求。利用高新技术改造传统涂料产业成为迅速提高涂料质量、更新涂料品种的重要手段。其中，纳米材料在涂料中的应用已经成为国内外科技工作者研究的热点。纳米材料具有常规微细粉末所不具备的特性，因此将它应用于涂料中可以发挥纳米粒子特殊的磁、光、电性能及其在高温下仍具有高强、高韧、耐磨、优良稳定性的性能，可为开发高性能涂料提供新的机遇，是制造高性能涂料，特别是功能涂料的战略途径。

目前，已有报道将纳米材料添加到涂料中制得的纳米耐磨涂料应用于木器、金属管道和线材等。专利CN 102108247A公开了将不同粒度的碳化硅、锆刚玉、电熔白刚玉、电熔亚白刚玉、电熔棕刚玉、电熔莫来石作为纳米添加物，加到聚氨酯改性的环氧树脂中，制得一种纳米耐磨水性木器漆。与本发明不同的是该专利主要采用水性的聚氨酯改性的环氧树脂作为基本原料，而添加物都是具有亲水性，所以添加物在油漆中的分散性很好。专利CN 1011255311A公开了一种耐磨涂料主剂的制备方法，包括聚氨酯预聚体、极性有机溶剂、氧化硅、氧化铝；该发明中用到毒性较大的酮类作为有机溶剂，且耐磨性不明显。专利CN100554352C公开了一种水性纳米涂料的制备方法，将5～15％纳米粉体加到水性成膜基料中，耐刮伤性达到96～99％，但是步骤较为复杂且需要多种助剂，与本发明相比达到相同耐磨性时所需要的纳米粉体添加量较大。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提出一种高强度、高耐磨的溶剂型纳米汽车面漆的制备方法，其操作简单、成本低、环保无毒，可以实现工业化生产，具有优异的耐磨性、强度和光泽度。

本发明的具体步骤是：

第一步：硬脂酸改性纳米γ-Al₂O₃

室温搅拌状态下，将硬脂酸添加到无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到的溶液命名为A；将纳米γ-Al₂O₃，添加到无水乙醇中，在超声频率为40KHz下超声处理60min，使纳米氧化铝颗粒分散均匀，得到的溶液命名为B。然后将A溶液和B溶液混合，所得混合物在120℃下同时回流并搅拌4h，待冷却至室温后将固体产物离心分离并在80℃下烘干2h，即可得到疏水性的纳米γ-Al₂O₃。

第二步：配制纳米浆料

室温搅拌状态下，将疏水性的纳米γ-Al₂O₃加到稀释剂中搅拌5min，将上述混合物在超声频率为40KHz下超声处理40min，得到一种分散均匀的纳米浆料。

第三步：配制溶剂型纳米汽车面漆

将分散均匀的纳米浆料添加到溶剂型聚氨酯中，300r/min的转速下搅拌4h，使纳米浆料与聚氨酯充分混合。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明突出的实质性特点在于，首先制备过程中不需要加入各种助剂，只需要硬脂酸对纳米γ-Al₂O₃颗粒进行改性，硬脂酸中的-COOH与γ-Al₂O₃颗粒表面的-OH脱水形成化学键，纳米γ-Al₂O₃由亲水性转变成疏水性，这样，疏水性的γ-Al₂O₃就能在溶剂型聚氨酯中稳定分散，稳定存在时间至少30天；再则是成膜基料采用溶剂型聚氨酯，得到的溶剂型纳米汽车面漆，致密性好，具有较好的耐污性，耐水性，耐化学腐蚀性；第三是成本低廉，操作简单，可以实现工业化生产。

与现有技术相比：

第一：与公开号为CN100554352C的中国专利相比，要达到相同的耐磨性和硬度，纳米γ-Al₂O₃的添加量只需要一半。

第二：现在的汽车涂料主要是水性的，本发明采用溶剂型聚氨酯作为成膜基料，制备的溶剂型纳米汽车面漆具有良好的耐污性、耐水性、耐化学腐蚀性。

具体实施方式

实施例1：

(1)室温搅拌状态下，将0.25g硬脂酸添加到25mL无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到的溶液命名为A；将1.0g纳米γ-Al₂O₃，添加到无水乙醇中，在超声频率为40KHz下超声处理60min，使纳米氧化铝颗粒分散均匀，得到的溶液命名为B。然后将A溶液和B溶液混合，所得混合物在120℃下同时回流并搅拌4h，待冷却至室温后将固体产物离心分离并在80℃下烘干2h，即可得到疏水性的纳米γ-Al₂O₃；

(2)室温搅拌状态下，将0.6g(添加量为溶剂型聚氨酯的1.0wt％)疏水性的纳米γ-Al₂O₃加到30g异丁醇中同时搅拌5min；将上述混合物超声处理40min，超声频率为40KHz，然后得到一种分散均匀的纳米浆料；

(3)室温下，将上述纳米浆料加入到60g溶剂型聚氨酯中，300r/min搅拌4h后得到溶剂型纳米汽车面漆；

(4)将(3)中得到的溶剂型纳米汽车面漆喷涂在马口铁上及玻璃片上，然后将涂膜置于140℃下烘干，所得样品命名为a。

实施例2：

制备过程如实施例1过程相同，只改变疏水性的纳米γ-Al₂O₃的量为6.0g(添加量为溶剂型聚氨酯的10.0wt％)，其他条件不变，将此溶剂型纳米汽车面漆喷漆涂膜后于140℃烘干，所得样品命名为b。

实施例3：

制备过程如实施例1过程相同，只改变疏水性的纳米γ-Al₂O₃的量为3.0g(添加量为溶剂型聚氨酯的5.0wt％)，其他条件不变，将此溶剂型纳米汽车面漆喷漆涂膜后于140℃烘干，所得样品命名为c。

实施例4：

制备过程如实施例3过程相同，只将稀释剂改为正丁醇，其他条件不变，将此溶剂型纳米汽车面漆喷漆涂膜后于140℃烘干，所得样品命名为d。

实施例5：

制备过程如实施例3过程相同，只将稀释剂改为醋酸丁酯，其他条件不变，将此溶剂型纳米汽车面漆喷漆涂膜后于140℃烘干，所得样品命名为e。

实施例6：

制备过程如实施例3过程相同，只将稀释剂改为乙酸乙酯，其他条件不变，将此溶剂型纳米汽车面漆喷漆涂膜后于140℃烘干，所得样品命名为f。

实施例7：

制备过程如实施例1过程相同，只将稀释剂的量改为5g，溶剂型聚氨酯的量改为45g，相应的疏水性的纳米γ-Al₂O₃的量改为0.45g(添加量为溶剂型聚氨酯的1.0wt％)，其他条件不变，然后将此溶剂型纳米汽车面漆喷漆涂膜后于140℃烘干，所得样品命名为g。

实施例8：

制备过程如实施例1过程相同，只将稀释剂的量改为20g，溶剂型聚氨酯的量改为30g，相应的疏水性的纳米γ-Al₂O₃的量改为0.30g(添加量为溶剂型聚氨酯的1.0wt％)，其他条件不变，然后将此溶剂型纳米汽车面漆喷漆涂膜后于140℃烘干，所得样品命名为h。

性能测试：

	硬度	抗划伤性	光泽度
				空白样	0.767	750g	＞199.9
a	0.869	1100g	＞199.9
				b	0.895	1450g	186
c	0.968	2000g	＞199.9
				d	0.963	1950g	＞199.9
e	0.976	2000g	＞199.9
				f	0.958	2000g	＞199.9
g	0.889	1400g	＞199.9
				h	0.845	900g	＞199.9

注：硬度是由摆杆式漆膜硬度计测得，抗划伤性由QHZ型涂膜划痕测试仪测得，光泽度由KGZ-1型便携式光泽度仪测得。

Claims (4)

1.一种高强度、高耐磨的溶剂型纳米汽车面漆，具体步骤包括：

(1)室温下，将硬脂酸添加到无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到的溶液命名为A；将纳米γ-Al₂O₃添加到无水乙醇中，超声处理60min，超声频率为40KHz，得到的溶液命名为B；然后将A溶液和B溶液混合，所得混合物在120℃下同时回流并搅拌4h，待冷却至室温后将固体产物离心分离并在80℃下烘干2h，即可得到疏水性的纳米γ-Al₂O₃；

(2)室温搅拌状态下，将疏水性的纳米γ-Al₂O₃加到稀释剂中搅拌5min，将上述混合物在超声频率为40KHz下超声处理40min，后得到一种分散均匀的纳米浆料；

(3)在搅拌状态下，将得到的纳米浆料加入到溶剂型聚氨酯中，300r/min充分搅拌4h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于疏水性的纳米γ-Al₂O₃的添加量为溶剂型聚氨酯的1.0～10.0wt％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的稀释剂是正丁醇、异丁醇、醋酸丁酯、乙酸乙酯中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于稀释剂占汽车面漆的10～40wt％，溶剂型聚氨酯占汽车面漆的60～90wt％。