CN104194622B - 一种汽车纳米涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车纳米涂料，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：丙烯酸树脂5份、聚氨酯2-8份、纳米碳酸钙5-15份、纳米二氧化硅10-20份、聚硅氧烷6-12份、羟乙基纤维素3-9份、蒙脱土1-5份、钛白粉2-6份、滑石粉8-14份、高岭土5-15份、颜料1-5份。本发明还公开了所述汽车纳米涂料的制备方法。相对于现有技术，本发明所得的汽车纳米涂料，不仅具有常规汽车涂料所具有的特点，而且具有较高的耐火时间，燃烧时形成的碳化层内部厚实，坚固、致密，阻燃效果明显提高；此外，其耐刮擦性能也显著提高，且VOC排放量小，有效减少环境污染。

Description

一种汽车纳米涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车纳米涂料及其制备方法，属于化工涂料领域。

背景技术

随着我国汽车工业的发展，汽车保有量的增长，为我国汽车涂料产业提供了巨大的市场发展空间。汽车涂料就是指涂装在轿车等各类车辆车身及零部件上的涂料，一般指新车的涂料及辅助材料和车辆修补用涂料。其主要作用包括：①漂亮的外观。要求漆膜丰满，光泽华丽柔和，鲜映性好，色彩多种多样并符合潮流，使其外观看上去更加赏心悦目，给人以美感；②极好的耐候性耐腐蚀性，能适用于各种温度、曝晒及风雨侵蚀，在各种气候条件下保持不失光、不变色、不起泡、不开裂、不脱落、不粉化、不锈蚀。漆膜的使用寿命一般大于10年；③极好的施工性和配套性。汽车漆一般系多层涂装，因靠单层涂装一般达不到良好的性能，所以要求各涂层之间附着力好，无缺陷；④极好的机械性能。适应汽车的高速、多震和应变，要求漆膜的附着力好、坚硬柔韧、耐冲击、耐弯曲、耐划伤、耐摩擦等性能优越；⑤极好的耐擦洗性、耐污性和良好的可修补性。要求耐毛刷、肥皂、清洗剂清洗，与其他常见的污渍接触后不留痕迹。

汽车在日常行驶中，经常会发生或大或小的刮擦事故，因此，耐刮擦性能对于汽车涂料非常重要，同时阻燃性能也非常重要。现有的汽车涂料可能存在阻燃性能和耐刮擦性能差的缺陷，导致涂料使用寿命缩短。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种汽车纳米涂料及其制备方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种汽车纳米涂料，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：

丙烯酸树脂5份、聚氨酯2-8份、纳米碳酸钙5-15份、纳米二氧化硅10-20份、

聚硅氧烷6-12份、羟乙基纤维素3-9份、蒙脱土1-5份、钛白粉2-6份、

滑石粉8-14份、高岭土5-15份、颜料1-5份。

作为优选，所述的汽车纳米涂料主要是由以下重量份比例的原料所制成：

丙烯酸树脂5份、聚氨酯4-6份、纳米碳酸钙8-12份、纳米二氧化硅12-18份、

聚硅氧烷8-10份、羟乙基纤维素5-7份、蒙脱土2-4份、钛白粉3-5份、

滑石粉10-12份、高岭土8-12份、颜料2-4份。

作为另一种优选，所述丙烯酸树脂的聚合度为40-80。

作为另一种优选，所述聚氨酯的聚合度为20-60。

作为另一种优选，所述汽车纳米涂料的平均粒径为60-80nm。

本发明还提供了所述汽车纳米涂料的制备方法，它主要是由以下步骤所制成：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，5000-7000r/min高速分散40-60分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚氧硅烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，300-500W超声分散2-4小时，即得。

有益效果：本发明相对于现有技术，所得的汽车纳米涂料，不仅具有常规汽车涂料所具有的特点，而且具有较高的耐火时间，燃烧时形成的碳化层内部厚实，坚固、致密，阻燃效果明显提高；此外，其耐刮擦性能也显著提高，且VOC排放量小，有效减少环境污染。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1：

组方：

丙烯酸树脂5g、聚氨酯2g、纳米碳酸钙5g、纳米二氧化硅10g、聚硅氧烷6g、

羟乙基纤维素3g、蒙脱土1g、钛白粉2g、滑石粉8g、高岭土5g、颜料1g

所述丙烯酸树脂的聚合度为40；所述聚氨酯的聚合度为20。

制备方法：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，5000r/min高速分散40分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚氧硅烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，300W超声分散2小时，即得。

所得汽车纳米涂料的平均粒径为60nm。

实施例2：

组方：

丙烯酸树脂5g、聚氨酯8g、纳米碳酸钙15g、纳米二氧化硅20g、聚硅氧烷12g、

羟乙基纤维素9g、蒙脱土5g、钛白粉6g、滑石粉14g、高岭土15g、颜料5g

所述丙烯酸树脂的聚合度为-80；所述聚氨酯的聚合度为60。

制备方法：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，7000r/min高速分散60分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚氧硅烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，500W超声分散4小时，即得。

所得汽车纳米涂料的平均粒径为80nm。

实施例3：

组方：

丙烯酸树脂5g、聚氨酯5g、纳米碳酸钙10g、纳米二氧化硅15g、聚硅氧烷9g、

羟乙基纤维素6g、、蒙脱土3g、钛白粉4g、滑石粉11g、高岭土10g、颜料3g

所述丙烯酸树脂的聚合度为60；所述聚氨酯的聚合度为40。

制备方法：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，6000r/min高速分散50分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚氧硅烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，400W超声分散3小时，即得。

所得汽车纳米涂料的平均粒径为70nm。

实施例4：

组方：

丙烯酸树脂5g、聚氨酯4g、纳米碳酸钙8g、纳米二氧化硅12g、聚硅氧烷8g、羟

乙基纤维素5g、蒙脱土2g、钛白粉3g、滑石粉10g、高岭土8g、颜料2g

所述丙烯酸树脂的聚合度为50；所述聚氨酯的聚合度为30。

制备方法：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，5500r/min高速分散45分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚氧硅烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，350W超声分散2.5小时，即得。

所得汽车纳米涂料的平均粒径为65nm。

实施例5：

组方：

丙烯酸树脂5g、聚氨酯6g、纳米碳酸钙12g、纳米二氧化硅18g、聚硅氧烷8-10g、

羟乙基纤维素7g、、蒙脱土4g、钛白粉5g、滑石粉12g、高岭土12g、颜料4g

所述丙烯酸树脂的聚合度为70；所述聚氨酯的聚合度为50。

制备方法：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，6500r/min高速分散55分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚氧硅烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，450W超声分散3.5小时，即得。

所得汽车纳米涂料的平均粒径为75nm。

实验例本发明所得汽车纳米涂料阻燃和耐刮擦性能检测

阻燃性能检测：

模拟大板燃烧法，采用自行设计的简易耐火装置。用试管夹夹住样板，涂层朝下，酒精喷灯的喷口对准样板的中心位置，喷口距样板的垂直距离约为7cm。样板的背面中心位置与热电偶接触，考察样板背面温度的变化；并在热电偶传热杆的上方压一木块，保证热电偶的接触点与钢板紧密接触。待酒精喷灯火焰稳定后，移至样板的下方，同时开始用秒表记录时间。钢板背温达到280℃所用的时间即为防火涂料的耐火时间。

耐刮擦性能检测：

用五指刮擦磨耗仪以15N的力进行划格刮擦试验，然后用色差仪测试刮痕处的亮度变化(△L)值，△L值越小表明材料的刮痕越轻，耐刮擦性能越好。

对照1组采用本发明实施例3组方和制备方法，去除步骤(3)中的超声分散步骤，所得的非纳米涂料；

对照2组采用本发明实施例3组方，改变方法，所制得平均粒径小于60nm的纳米涂料；

对照3组采用本发明实施例3组方，改变方法，所制得平均粒径大于80nm的纳米涂料；

阻燃和耐刮擦性能检测结果见表1

表1本发明所得汽车纳米涂料性能检测结果(n＝3)

注：与对照组1相比较，*P<0.05；与对照组2相或对照3组相比较，#P<0.05。

由上表可得，通过阻燃性能检测，相比较对照1组的非纳米涂料，对照2组、对照3组和本发明实施例3、4、5组的纳米涂料，耐火时间显著提高，耐火性能提高；但是，相比较对照2组小于60nm和对照3组大于80nm的涂料，本发明所得的60-80nm的涂料，耐火时间显著提高，可以达到180min左右，且实验显示，碳化层内部厚实，坚固、致密，碳化层质量明显提高，可以有效阻止内部材质接触火焰。

通过划格刮擦试验结果显示，相比较对照1组的非纳米涂料，对照2组、对照3组和本发明实施例3、4、5组的纳米涂料，刮痕处的亮度变化(△L)值显著降低，表明其耐刮擦性能显著提高；但是，相比较对照2组小于60nm和对照3组大于80nm的涂料，本发明所得的60-80nm的涂料，其刮痕处的亮度变化(△L)值显著降低，且表面刮痕光滑，表明其耐刮擦性能显著提高。

Claims (6)

1.一种汽车纳米涂料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：

丙烯酸树脂5份、聚氨酯2-8份、纳米碳酸钙5-15份、纳米二氧化硅10-20份、

聚硅氧烷6-12份、羟乙基纤维素3-9份、蒙脱土1-5份、钛白粉2-6份、

滑石粉8-14份、高岭土5-15份、颜料1-5份；

所述汽车纳米涂料是由以下步骤制成：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，5000-7000r/min高速分散40-60分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚硅氧烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，300-500W超声分散2-4小时，即得。

2.根据权利要求1所述的汽车纳米涂料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：

丙烯酸树脂5份、聚氨酯4-6份、纳米碳酸钙8-12份、纳米二氧化硅12-18份、

聚硅氧烷8-10份、羟乙基纤维素5-7份、蒙脱土2-4份、钛白粉3-5份、

滑石粉10-12份、高岭土8-12份、颜料2-4份。

3.根据权利要求1所述的汽车纳米涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂的聚合度为40-80。

4.根据权利要求1所述的汽车纳米涂料，其特征在于，所述聚氨酯的聚合度为20-60。

5.根据权利要求1所述的汽车纳米涂料，其特征在于，所述汽车纳米涂料的平均粒径为60-80nm。

6.权利要求1-5任一项所述汽车纳米涂料的制备方法，其特征在于，它主要是由以下步骤所制成：

(1)取纳米碳酸钙和纳米二氧化硅置于容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌混合，得初乳液；

(2)将蒙脱土、钛白粉、滑石粉和高岭土充分粉碎研磨，加入颜料，5000-7000r/min高速分散40-60分钟，得色浆料；

(3)将丙烯酸树脂、聚氨酯和聚硅氧烷制成乳液，与羟乙基纤维素、上述初乳液和色浆料混合，300-500W超声分散2-4小时，即得。