发明内容
本发明的目的之一在于提供一种中高档汽车铝轮毂专用底粉涂料,该涂料的涂层固化后,流平性和透气性好,耐化学性能优良。
本发明的目的之二在于提供上述一种中高档汽车铝轮毂专用底粉涂料的制备方法。
本发明第一个目的是通过以下技术方案来实现的:一种中高档汽车铝轮毂专用底粉涂料,包括以下重量份的组分:
作为本发明的一种改进:所述的聚酯树脂和环氧树脂之间的配比在20:80~50:50之间。
本发明所述聚酯树脂为饱和羧基聚酯树脂,该聚酯树脂的酸值为30~60 mgKOH/g,玻璃化转变温度Tg:55~75℃,软化点:90~120℃。进一步优选酸值:30~60mgKOH/g,软化点:100~120℃和玻璃化温度Tg:60~70℃的饱和羧基聚酯树脂。
作为本发明的一个实施方式,所述饱和羧基聚酯树脂可由以下重量份的单体组分经熔融聚合而得:
具体地,所述饱和羧基聚酯树脂的制备方法为:
1) 在反应釜中,加入新戊二醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己烷二甲醇和水,加热至熔化;
2) 依次加入对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸和二丁基氧化锡,通入氮气继续升温至130℃;
3) 温度由130℃加热到250℃,至酸值达到13~16mgKOH/g,第一次抽真空进行缩聚反应,酸值达4~6mgKOH/g、软化点100~105℃和200℃熔体粘度为3000~3500mpa.s时,加入酸解剂进行酸解反应,酸值达到40~45mgKOH/g时,第二次抽真空继续进行酸解反应,至反应产物的酸值为30~60mgKOH/g,羟值小于15mgKOH/g时停止反应,得到饱和羧基聚酯树脂。该方法所得的饱和羧基聚酯树脂的酸值在30~60mgKOH/g,软化点为100~120℃,玻璃化温度在60~70℃。
所述步骤3)的酸解剂采用对苯二甲酸或间苯二甲酸。
本发明所述环氧树脂的环氧当量:600~900g/ep,熔融粘度:600~900 cps150℃,软化点(G,max.):70~100℃。
作为本发明的一个实施方式,所述环氧树脂由以下重量份的原料制备而成:
作为本发明的一个实施方式,所述环氧树脂的制备工艺如下:
① 按比例将双酚A投入溶解釜中,加入环氧氯丙烷和叔胺类催化剂,搅拌并加热至70℃溶解;
② 将溶解后的物料送至反应釜,将30%NaOH溶液分为两等份,在50~55℃下,边搅拌边将第一份30%NaOH溶液在3~5小时内完全滴加至反应釜的物料中,然后在55~60℃下继续持续反应3~5小时,反应结束后减压回收过量的环氧氯丙烷;
③ 回收结束后向反应釜的物料中加入苯溶液,搅拌加热至68℃~73℃,并在该温度下在45分钟内将第二份30%NaOH溶液完全滴加至反应釜物料中,然后在68℃~73℃持续反应2~4h,冷却,静置分层,分离上层树脂苯溶液,移至回流脱水釜,下层的盐脚加苯再萃取一次,分离上层树脂苯溶液,合并两次的树脂苯溶液并移至回流脱水釜;
④ 所述树脂苯溶液在回流脱水釜中回流至蒸出的苯清晰且无水时止,冷却,静置,过滤后送至脱苯釜脱苯,先常压脱苯至液温达110℃以上,然后减压脱苯,至液温140℃~143℃且无液体流出,脱水完毕,获得环氧树脂。该粉末用环氧树脂的环氧当量:600~900g/ep,熔融粘度:600~900 cps150℃,软化点(G,max.):70~100℃。
本发明所述消光固化剂为环脒和多元酸盐消光固化剂中的一种或两种的混合物。所述多元酸盐,如:B68,603-1A,MA2333等。作为本发明的一个实施例,所述饱和羧基聚酯树脂、环氧树脂和消光固化剂之间的重量配比为30∶70∶8~50∶60∶1。
本发明所述助剂采用常规的助剂即可,例如采用流平剂、安息香、透气剂、增光剂、增电剂和促进剂中的一种或几种的混合物。
本发明所述填料为钛白粉、硫酸钡、硅微粉、碳酸钙、云母粉和超细铝粉中的一种或几种的混合物。
本发明所述颜料采用耐候型无机颜料,如:铁红、碳黑和铁黄中的一种或几种。
本发明的目的之二是通过以下技术措施来实现,一种上述中高档汽车铝轮毂专用底粉涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应釜中,加入新戊二醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己烷二甲醇和水,加热至熔化;
(2)依次加入对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸和二丁基锡氧化物,通入氮气继续升温至130℃;
(3)温度由130℃加热到250℃,至酸值达到13~16mgKOH/g,第一次抽真空进行缩聚反应,酸值达4~6mgKOH/g、软化点100~105℃和200℃熔体粘度为3000~3500mpa.s时,加入酸解剂进行酸解反应,酸值达到40~45mgKOH/g时,第二次抽真空继续进行酸解反应,至反应产物的酸值为30~60mgKOH/g,羟值小于15mgKOH/g时停止反应,得到饱和羧基聚酯树脂;
(4)按比例将双酚A投入溶解釜中,加入环氧氯丙烷,叔胺类催化剂,搅拌并加热至70℃溶解;
(5)将溶解后的物料送至反应釜,将30%NaOH溶液分为两等份,在50~55℃下,边搅拌边将第一份30%NaOH溶液完全滴加至反应釜的物料中,然后在55~60℃下继续反应,反应结束后减压回收过量的环氧氯丙烷;
(6)回收结束后向反应釜的物料中加入苯溶液,搅拌加热至68℃~73℃,并在该温度下将第二份30%NaOH溶液完全滴加至反应釜物料中,然后在68℃~73℃持续反应,冷却,静置分层,分离上层树脂苯溶液,移至回流脱水釜,下层的盐脚加苯再萃取一次,分离上层树脂苯溶液,合并两次的树脂苯溶液并移至回流脱水釜;
(7)所述树脂苯溶液在回流脱水釜中回流至蒸出的苯清晰且无水时止,冷却,静置,过滤后送至脱苯釜脱苯,先常压脱苯至液温达110℃以上,然后减压脱苯,至液温140℃~143℃且无液体流出,脱水完毕,获得环氧树脂;
(8)按比例称取聚酯树脂、环氧树脂、消光固化剂、助剂、填料和颜料,置于混料缸,充分混合并破碎,得到混合预混物料;
(9)混合预混物料送入双螺杆挤出机中挤出;
(10)挤出后的物料经压片机压片、冷却、粉碎、筛分后包装即可。
本发明所述步骤(5)中边搅拌边将第一份30%NaOH溶液在3~5小时内完全滴加至反应釜的物料中,然后在55~60℃下继续反应3~5小时。
本发明所述步骤(6)中搅拌加热至68℃~73℃,并在该温度下在30~60分钟内将第二份30%NaOH溶液完全滴加至反应釜物料中,然后在68℃~73℃持续反应2~4小时。
本发明所述步骤(8)中各组分混合并破碎的时间为1~20分钟,优选的时间是1~15分钟,最佳的时间是1~10分钟。
本发明所述步骤(9)中的选用JFY-30型履带式双螺杆挤出机,挤出温度一区为80~100℃,优选85~95℃,二区为80~120℃,优选95~115℃。
本发明所述步骤(10)中的挤出物经粉碎机粉碎并筛分后的粉体粒径为1~200um,优选1~180um,更优选1~170um,粉体粒径是指粉体的等效粒径D50。
本发明的中高档汽车铝轮毂专用底粉涂料的涂装方法是:用高压静电喷枪,涂装于表面经过处理的汽车铝轮毂底材材上,厚度一般为60~80um,固化温度180℃,固化时间为10~25分钟,采用固化炉进行固化,得到成品汽车铝轮毂底粉粉末涂料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
(1) 本发明提供的粉末涂料具有无毒环保,流平性好,固化时间短,耐盐雾性能好的特点,并且涂层具有优异的附着性和物理机械性能,是一种优异的中高档汽车铝轮毂底专用粉末涂料。
本发明的涂料喷涂固化后的涂层具有表1所示特征性质:
表1
检测项目 |
检验标准或方法 |
检测结果 |
光泽(60℃) |
GB/T 9754 |
35~85GU |
附着力 |
GB/T 9286 |
0级 |
抗冲击性(50kg·cm) |
GB/T 1732 |
正反通过 |
中性盐雾实验(1000h) |
GB/T 1771 |
表面无明显变化 |
CASS盐雾试验(240h) |
GB/T 12967.3 |
单边水泡直径≤3mm |
耐水性 |
40℃,240h |
无水泡 |
平衡块粘贴力 |
大众TL-239标准 |
≥50N/mm2 |
① 从表1中所示,粉末涂层可以有效的控制光泽,光泽区域35~85GU。
② 聚酯树脂在180℃高温下,与粉末用环氧树脂,消光固化剂充分反应,并在助剂的辅助作用下,达到高流平的涂层,同时在兼具良好的透气性,耐化学性。固化涂层的水平流动性≥29mm,流平好,固化涂层无针孔、均匀平滑且呈现足够光泽。不仅如此,涂层的表面张力大,具有优异的平衡块粘贴能力,在大众TL-239标准下检测,达到50N/mm2以上的受力。
③ 经耐中性盐雾和CASS实验的结果可见,本发明的粉末涂料固化涂层在固化后有较好的耐盐雾试验性能,在大于1000时,表面无明显变化,耐酸性CASS实验,240小时后,单边水泡直径≤3mm。而一般的铝轮毂粉末涂料的中性盐雾试验在500h左右,表面就会出现水泡,实验不合格;在酸性条件下的CASS实验,120h后会出现单边水泡直径≥3mm的状况,可见本发明涂料比已有的同类别涂料具有更好的耐盐雾性能。
实施例1
本实施例采用树脂采用酸值为30~35mgKOH/g的饱和羧基聚酯树脂,其制备方法如下:
1) 在反应釜中,加入12Kg新戊二醇、0.5kg三羟甲基丙烷、1kg1,4-环己烷二甲醇和3kg水,加热至熔化;
2) 依次加入26kg对苯二甲酸、10.5kg间苯二甲酸、0.5kg己二酸和0.1kg二丁基锡氧化物,通入氮气继续升温至130℃;
3) 温度由130℃加热到250℃,至酸值达到13mgKOH/g,第一次抽真空进行缩聚反应,酸值达4mgKOH/g、软化点100℃和200℃熔体粘度3000mpa.s时,加入酸解剂间苯二甲酸0.05kg,进行酸解反应,酸值达到40mgKOH/g时,第二次抽真空进行酸解反应,至反应产物的酸值为35mgKOH/g左右,羟值小于15mgKOH/g时停止反应,得到饱和羧基聚酯树脂。该饱和羧基聚酯树脂的酸值在30~35mgKOH/g,软化点为101℃,玻璃化温度在62℃。
环氧树脂的制备方法:
组分:
工艺:① 按比例将双酚A投入溶解釜中,加入环氧氯丙烷,叔胺类催化剂,搅拌并加热至70℃溶解。
② 将溶解后的物料送至反应釜,将30%NaOH溶液分为两等份,在50~55℃下,边搅拌边将第一份30%NaOH溶液在4小时内完全滴加至反应釜的物料中,然后在55~60℃下继续持续反应4小时,反应结束后减压回收过量的环氧氯丙烷。
③ 回收结束后向反应釜的物料中加入苯溶液,搅拌加热至68℃~73℃,并在该温度下在45分钟内将第二份30%NaOH溶液完全滴加至反应釜物料中,然后在68℃~73℃持续反应3h,冷却,静置分层,分离上层树脂苯溶液,移至回流脱水釜,下层的盐脚加苯再萃取一次,分离上层树脂苯溶液,合并两次的树脂苯溶液并移至回流脱水釜。
④ 所述树脂苯溶液在回流脱水釜中回流至蒸出的苯清晰且无水时止,冷却,静置,过滤后送至脱苯釜脱苯,先常压脱苯至液温达110℃以上,然后减压脱苯,至液温140℃~143℃且无液体流出,脱水完毕,获得环氧树脂。该粉末用环氧树脂环氧当量:600~750g/ep,熔融粘度:600~900 cps150℃,软化点(G,max.):70~100℃。
中高档汽车铝轮毂专用底粉涂料,其组分及重量份配比为:
制备方法:
(a) 按比例称取酸值为30~35KOH/kg的饱和羧基聚酯树脂、环氧当量为600~750g/ep环氧树脂、环脒与多元酸消光固化剂、钛白粉、硫酸钡、丙烯酸酯类流平剂PLP-100、安息香、颜料置于混料缸,充分混合并破碎1~10分钟;
(b) 破碎后的物料进入双螺杆挤出机挤出;挤出机加热温度控制在80~120℃;
(c) 挤出后的物料经压片、冷却、粉碎机粉碎成粒径(等效粒径D50)为30~45 um的粉体,然后筛分后包装即得。
由上述实施例得到的产品涂装固化后的涂膜性能如下:
固化条件 |
光泽 |
冲击 |
外观 |
180℃/20min |
30~45GU |
50Kg·cm,正反通过 |
平整光滑 |