CN103013314B - 一种纳米水性汽车涂料及制备方法 - Google Patents

一种纳米水性汽车涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种纳米水性汽车涂料及其制备方法。涂料配方如下:水性聚氨酯树脂:45-55份;纳米二氧化钛浆:1-5份;助剂:2-4份;颜料:15-20份;填料:5-10份;溶剂(水):8-15份;将其按比例配好,分散、研磨至细度20微米以下,配制成甲组分;亲水性聚异氰酸酯类固化剂配制成乙组分;再将甲组分与乙组分混合固化制备成水性纳米汽车涂料,其是具有光泽鲜艳,耐冲击,抗紫外线环保、经济、节省能源的作用。

Description

一种纳米水性汽车涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米改性水性汽车漆的技术及其制备方法。
背景技术
为保护人类生存环境,现今汽车涂装的发展趋势是低公害、无公害化。水性漆的最大优点是涂层质量堪与传统溶剂型漆相当,但VOC排放量小;其排放量约为溶剂型漆的三分之一,且是实现金属闪光漆低公害化的唯一途径。因此,采用水性漆具有重要意义。
近年来,国际上对VOC排放量的要求越来越严。如1995年德国大气净化法就规定,车身被涂面积的VOC排放量应小于35g/m2。在严格限制VOC排放量的环保要求促使下,国际上(特别是欧美国家)大力发展水性漆。目前,欧美汽车工业发达国家均实现了汽车涂装水性化,汽车涂装普遍采用水性漆,汽车用水性漆及其涂装技术也已成熟,水性漆在品种配套、涂层质量方面可与传统溶剂型漆相媲美。国际上大力发展的是水性漆技术,而不是溶剂型漆技术,我国如不用水性漆,将来在涂装技术方面的国际交流与合作会越来越困难,不利于我国汽车涂装技术水平的提高。
目前我国正大力弘扬科学发展观,走可持续发展道路,可以预见对VOC排放量的要求会越来越严格。为了保护我们的生存环境,增强在涂装技术方面的国际交流与合作,提高我国汽车涂装技术水平。我国汽车公司应考虑用水性漆。实际上,国内几家大汽车公司,如上海大众、一汽大众等在近年新建的油漆车间里均有水性漆预留区,将来只要对设备稍加改造即可应用水性漆工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米水性汽车涂料及制备方法,为汽车涂料提供一种经济、耐久、高性能的新型纳米改性水性汽车涂料,具体方案如下:
一种纳米水性汽车涂料,所述涂料为甲、乙两组分组成,甲组分以水性聚氨酯树脂、纳米浆、颜填料、助剂与溶剂组成,乙组分为固化剂;按重量份数计,具体配方如下:
甲组分:
水性聚氨酯树脂:50-55份;
纳米浆:1-5份;其中纳米二氧化钛:聚合物分散剂:丙二醇甲醚醋酸酯的质量比为1.0:(0.1-0.2):(0.7-1.0);
PMA(丙二醇甲醚醋酸酯):7-11份
水:6-10份
分散剂:0.3-0.5份
消泡剂:0.3-0.5份
流平剂:0.1-0.3份
防沉剂:0.5-0.8份
底材润湿剂:0.4-0.7份
钛白粉R-960:15-22份
1250目云母粉:3-6份;
乙组分:
固化剂:14-18份
所述水性聚氨酯树脂为XP2470树脂,所述聚合物分散剂为Solsperse-4000。
所述分散剂为德国BYK-190、BYK-182。
所述流平剂为Acry sol RM8W或BYK-333。
所述防沉剂为BYK-E420。
所述底材润湿剂为气相白碳黑Aerosil 200。
所述消泡剂为BYK-093消泡剂。
所述固化为3100固化剂。
本发明还公开了所述的纳米水性汽车涂料的制备方法,包括如下步骤:
1)纳米浆的制备
按纳米二氧化钛:聚合物分散剂:丙二醇甲醚醋酸酯的质量比为1:(0.1-0.2):(2-3)的配比混合后进行纳米珠磨处理3-8遍,制得纳米浆;
2)纳米水性汽车漆的制备
将甲组分的水性聚氨酯树脂50-55份、纳米浆1-5份、PMA7-11份、水6-10份高速搅拌10分钟后,再加入以下物料:分散剂:0.3-0.5份、消泡剂:0.3-0.5份、流平剂:0.1-0.3份、防沉剂:0.5-0.8份、气相白碳黑:0.4-0.7份、钛白粉R-960:15-22份、325目云母粉:3-6份,经过高速搅拌分散、研磨到细度为30μm以下,制成甲组分;再加入乙组分3100固化剂,制备成纳米水性汽车漆。
步骤2)中制备甲组分的加料过程为:将水性聚氨酯树脂加入到甲组分溶剂中进行溶解,在800-1000rpm高速搅拌分散30分钟后,加入步骤1)制备的纳米浆和颜填料、助剂,在球磨机中研磨24-28小时制得甲组分,再按比例使用时加入固化剂制得纳米水性汽车漆。
本发明的优点如下:
1、本发明利用纳米粒子表面改性技术制备纳米二氧化钛浆,再将它们与水性聚氨酯树脂、颜填料、助剂等按比例配制备成纳米改性水性汽车漆。该漆具有硬度高、柔韧性好、耐冲击、耐紫外线等优点。
2、本发明在工厂化使用条件下硬度超过4H、耐老化达到1500小时。
具体实施方式
实施例1
1、纳米浆的制备
按纳米二氧化钛、Solsperse-4000聚合物分散剂、丙二醇甲醚醋酸酯按质量比1:0.1:0.8的配比混合后进行超声波分散30分钟;再在纳米珠磨机中研磨2小时制得纳米浆。
2、纳米改性水性汽车漆制备
本发明纳米水性汽车漆漆为甲、乙两组分组成,按重量份数计,具体配方如下:
甲组分:
XP2470树脂:55份;
二氧化钛纳米浆:1份;
去离子水:6份;
PMA(丙二醇甲醚醋酸酯):7份;
以上高速搅拌10分钟后,再加入以下物料:
分散剂BYK-190:0.4份;
消泡剂BYK-093:0.4份;
流平剂BYK-333:0.3份;
防沉剂BYK-E420:0.5份;
Aerosil 200气相白碳黑:0.4份;
钛白粉R-960:15份;
325目云母粉:5份;
乙组分:
固化剂3100:14份
将以上物料研磨到细度为20μm。本实施例可采用喷涂和刷涂施工,将甲组分和乙组分混合物在25℃下固化24小时制备成纳米水性汽车漆。
实施例2
1、纳米浆的制备
按纳米二氧化钛、Solsperse-4000聚合物分散剂、丙二醇甲醚醋酸酯
按质量比1:0.2:1.0的配比混合后进行超声波分散30分钟;再在球磨机中研磨2小时制得纳米浆;
2、纳米改性水性汽车漆的制备
本发明纳米水性汽车漆为甲、乙两组分组成,按重量份数计,具体配方如下:
甲组分:
XP2470树脂:50份;
二氧化钛纳米浆:5份;
去离子水:8份;
PMA(丙二醇甲醚醋酸酯):9份;
以上高速搅拌10分钟后,再加入以下物料:
分散剂BYK-182:0.5份;
消泡剂BYK-093:0.5份;
流平剂BYK-380:0.2份;
防沉剂BYK-E420:0.8份;
Aerosil 200气相白碳黑:0.5份
钛白粉R-960:20份;
325目云母粉:3份;
乙组分:
3100固化剂:16份
将以上物料研磨到细度为20μm。本实施例可采用喷涂和刷涂施工,使用时将甲组分和乙组分混合物在25℃下固化26小时制备成纳米改性水性汽车漆。
实施例3
1、纳米浆的制备
按纳米二氧化钛、Solsperse-4000聚合物分散剂、丙二醇甲醚醋酸酯
按质量比1:0.15:0.7的配比混合后进行超声波分散30分钟;再在球磨机中研磨2小时制得纳米浆;
2、纳米改性水性汽车漆的制备
本发明纳米水性汽车漆为甲、乙两组分组成,按重量份数计,具体配方如下:
甲组分:
XP2470树脂:53份;
二氧化钛纳米浆:2.5份;
去离子水:10份;
PMA(丙二醇甲醚醋酸酯):11份
以上高速搅拌10分钟后,再加入以下物料:
分散剂BYK-182:0.3份;
消泡剂BYK-093:0.3份;
流平剂BYK-380:0.1份;
防沉剂BYK-E420:0.7份;
Aerosil 200气相白碳黑:0.7份;
钛白粉R-960:22份;
325目云母粉:6份;
乙组分:
3100固化剂:18份
将以上物料研磨到细度为30μm。本实施例可采用喷涂和刷涂施工,使用时将甲组分和乙组分混合物在25℃下固化28小时制备成纳米改性水性汽车漆。

Claims (10)

1.一种纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述涂料为甲、乙两组分组成,甲组分以水性聚氨酯树脂、纳米浆、颜填料、助剂与溶剂组成,乙组分为固化剂;按重量份数计,具体配方如下: 
甲组分: 
水性聚氨酯树脂:50-55份; 
纳米浆:1-5份;其中纳米二氧化钛:聚合物分散剂:丙二醇甲醚醋酸酯的质量比为1.0:(0.1-0.2):(0.7-1.0); 
PMA:7-11份 
水:6-10份 
分散剂:0.3-0.5份 
消泡剂:0.3-0.5份 
流平剂:0.1-0.3份 
防沉剂:0.5-0.8份 
底材润湿剂:0.4-0.7份 
钛白粉R-960:15-22份 
1250目云母粉:3-6份; 
乙组分: 
固化剂:14-18份。 
2.按照权利要求1所述的纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述水性聚氨酯树脂为XP2470树脂,所述聚合物分散剂为Solsperse-4000。 
3.按照权利要求1所述的纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述分散剂为德国BYK-190、BYK-182。 
4.按照权利要求1所述的纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述流平剂 为Acry sol RM8W或BYK-333。 
5.按照权利要求1所述的纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述防沉剂为BYK-E420。 
6.按照权利要求1所述的纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述底材润湿剂为气相白碳黑Aerosil 200。 
7.按照权利要求1所述的纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述消泡剂为BYK-093消泡剂。 
8.按照权利要求1所述的纳米水性汽车涂料,其特征在于:所述固化剂为3100固化剂。 
9.一种权利要求1-8所述的任一纳米水性汽车涂料的制备方法,其特征在于包括如下步骤: 
1)纳米浆的制备 
按纳米二氧化钛:聚合物分散剂:丙二醇甲醚醋酸酯的质量比为1:(0.1-0.2):(2-3)的配比混合后进行纳米珠磨处理3-8遍,制得纳米浆; 
2)纳米水性汽车漆的制备 
将甲组分的水性聚氨酯树脂50-55份、纳米浆1-5份、PMA7-11份、水6-10份高速搅拌10分钟后,再加入以下物料:分散剂:0.3-0.5份、消泡剂:0.3-0.5份、流平剂:0.1-0.3份、防沉剂:0.5-0.8份、气相白碳黑:0.4-0.7份、钛白粉R-960:15-22份、325目云母粉:3-6份,经过高速搅拌分散、研磨到细度为30μm以下,制成甲组分;再加入乙组分3100固化剂,制备成纳米水性汽车漆。 
10.按照权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤2)中制备甲组分的加料过程为:将水性聚氨酯树脂加入到甲组分溶剂中进行溶解,在800-1000rpm高速搅拌分散30分钟后,加入步骤1)制备的纳米浆和颜填料、助剂,在球磨机中研磨24-28小时制得甲组分,再按比例使用时加入固化剂制得纳米水性汽车漆。 
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