CN105001772B - 超高固含量纳米高分子合金涂料 - Google Patents

Abstract

超高固含量纳米高分子合金涂料，包括以下组分：聚氨酯聚脲树脂、双酚F环氧树脂、硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、乙醇、乙烯基双封头、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、AO‑80抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂。本发明具有持久、超强硬度、防污易洁绿色环保等优点。

Description

超高固含量纳米高分子合金涂料

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体为一种超高固含量纳米高分子合金涂料。

背景技术

随着各国保护生态环境法规的不断出台、完善，汽车涂料的开发已不再像传统型涂料只注重防护性。进入21世纪，随着汽车工业和市场需求的迅猛发展，也对汽车涂料技术提出了新的要求：开发高性能、节省资源及生态环境适应性涂料。新型环保汽车涂料技术的迅速发展将对空气质量的改善起到巨大的促进作用，对人类社会的可持续发展作出贡献。

由于近十年来中国汽车工业的飞速发展。人们已经对汽车养护有了更加深刻的认识。2013年，我国汽车保有量已经达到1.37亿辆，并且在未来的10年时间内还将保持快速增长的态势。在庞大的保有量前提下，目前只有平均3.5年的上牌车龄将给我国汽车后市场带来无限的市场遐想。据有关部门调研数据显示，随着车龄的增长以及车主维修保养意识的增强，我国汽车后市场规模将从2012年的4600亿元上升到2015年的7660亿元，甚至到2020年将达到突破万亿的市场规模。汽车养护是汽车后市场的趋势和重点，“七分养、三分修”，以养代修为越来越多的有车族接受。未来汽车后市场维修份额25％，而汽车养护将达到75％的市场份额。截止2010年，中国汽车养护行业市场份额占到800亿元。我国汽车产业未来10年有望维持15％-20％左右的年增长速度，且有20年左右的快速增长时期，到2015年中国汽车保有量预计将增长到1.5亿辆左右。随着车主对“七分养、三分修”理解的加深，每辆车的美容养护支出将随之扩大。届时，中国汽车养护市场将迎来黄金发展期。

目前汽车漆面养护用品已大量应用于汽车清洗、美容等方面。以往汽车漆面养护方式均存在很多缺陷：

打蜡：

优点：与其他三种漆面护理方式相比，打蜡比较方便、简易，车主可以自己动手完成整车打蜡。此外，打蜡的价格也相对比较便宜，一盒中等价位的汽车蜡大概需要100多块。

缺点：耐久性不够是打蜡最突出的缺点。一般来说，打一次蜡只能经受15次左右的水洗，车主需要在一个月内进行三四次打蜡。另外，由于产品的特性，车身的蜡层难以叠加，蜡的厚度受到限制。

抛光：抛光后需要再上蜡

特点：其实，抛光就是把表面受污染或损伤的漆层打磨掉，因此抛光后的漆层将会变薄，而且坚韧度也会降低。

封釉：对漆面深层损伤较大

优点：釉可以把漆面和空气隔绝，具有隔紫外线、防氧化、抵御高温和酸雨的功能。做一次可以维持到8-12个月。

缺点：由于釉的侵蚀性，经过封釉处理后的汽车，不能改为打蜡或者其他方式进行漆面养护，只能继续进行封釉处理。打个比方，有一种化妆品可以令一个25岁的人看起来像18岁，但当有一天不用了，她看起来就像30岁，封釉就是这种化妆品。

镀膜、镀晶：

优点：镀晶、镀膜是在汽车纳米高分子合金涂料之前最好的漆面护理工艺。镀膜的效果与打蜡具有同样的效果，而且可以实现多层膜叠加，以增加漆面的硬度和耐久性，正常情况下一层膜可以维持一个月。膜的材料本身是一种无机物，对车漆没有损害。

缺点：费用昂贵，时效太短。此外，镀膜的光亮度不如封釉和汽车纳米高分子合金涂料。

传统汽车油漆的缺陷存在如下：

传统汽车油漆硬度低：传统汽车油漆固化后硬度很低，最好的硬度也就只能达到三菱铅笔硬度1H左右，因而使得汽车表面抗划伤性能很差，这样的结果就是使用不到半年的汽车车身往往已经被树枝、指甲划得遍体鳞伤，尤其是洗车时抹布擦拭而形成的太阳纹更让人目不忍睹，还有车门拉手下的指甲刮痕。

传统油漆耐候性差：传统汽车清漆一般能达到国家检测标准的有效使用年限大约在2年以内，也就是说一台新车使用不到两年后就必须要对漆面进行保养，比如抛光打蜡，如果不做保养车漆表面就显现得很灰暗很难看。

传统车漆洗车用水量大浪费水资源：通过对洗车店的调查，一台小车清洗一次需要耗水50-120kg，一个省会城市一天洗车20万辆，那么一天消耗的洗车用水是2万吨左右，一年消耗的水那就只能用巨大来形容了，这对环保和治理雾霾无疑是雪上加霜，因而在2014年的夏天有湖南郴州出现了无水洗车的局面，导致政府明令禁止用水洗车。

传统汽车面漆用量大，VOC排放多，对空气质量造成直接影响，是形成雾霾的重要因素之一。

为了改变传统汽车漆面的这些缺陷，科研人员进行了长期不懈的努力，相继出现了一些治标不治本的产品，比如汽车漆面镀膜、镀晶，这类产品都存在时效期短，不耐用等缺陷而无法为汽车生产厂家所应用。

因此，需要研发一种新的汽车涂料。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供超高固含量纳米高分子合金涂料，从而解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

超高固含量纳米高分子合金涂料，包括以下重量份的组分：

作为一种改进，所述聚氨酯聚脲树脂采用拜耳Desmophen N1520聚氨酯聚脲树脂。

作为一种改进，所述双酚F环氧树脂为台湾NAYA双酚F-170环氧树脂。

作为一种改进，所述硅烷偶联剂采用道康宁硅烷偶联剂6040。

作为一种改进，所述光稳定剂为BASF292。

作为一种改进，所述紫外线吸收剂为BASF1130。

作为一种改进，所述流平剂为德国杜道UV9300。

作为一种改进，所述消泡剂为德国杜道DUDO900。

本发明提供的超高固含量纳米高分子合金涂料采用的制备方法包括如下步骤：

(1)在溶剂丙二醇甲醚醋酸酯中加入3wt％的Tech-5111分散液后在搅拌机中充分搅拌分散均匀，再将纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝倒入，高速搅拌均匀后通过纳米砂磨机分散为D90≤60nm的纳米材料分散液，过滤备用；

(2)将聚氨酯聚脲树脂、双酚F环氧树脂、硅烷偶联剂6040、正硅酸乙酯、乙醇、乙烯基双封头、AO-80抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂加入双层高压反应釜中，充分搅拌10分钟后充入氮气密封继续搅拌；将双层高压反应釜升温至60℃，继续搅拌4小时后将双层高压反应釜迅速冷却至室温，卸压后加入纳米材料分散液，再搅拌1小时停机；通过三级过滤系统过滤后灌装；

(3)生产完成后需放置24小时后即可得到超高固含量纳米高分子合金涂料。

对设备的涂装过程可适用普通清漆涂装流程。

Tech-5111分散液属于含有酸性基团的高分子型超分散剂，不但具有良好的润湿性，还具有极好的防沉能力，对于无机类颜填料有着极好的降粘和分散能力，可用于研磨高钛白含量的色浆，同时对研磨好的色浆有极强的防止絮凝返粗的能力，大大增加色浆的储存稳定性，也可用于SMC、BMC体系，用作降低体系粘度的助剂。成分：含有酸性基团的高分子型嵌段共聚物，外观：淡黄色黏稠液体。

本发明提供的汽车纳米高分子合金涂料是一种新型聚合物材料，具有耐高温、耐高压、耐磨损、耐腐蚀等特点，还赋予了涂层导静电、抗杂散电流、屏蔽电磁波和射线辐射的功能，同时兼备低表面能、不浸润、不沾污、自清洁的荷叶效应。无论是从环保还是节省能源的角度考虑，在不久的将来，汽车纳米高分子合金涂料将全面代替传统汽车清漆。

为了解决传统汽车油漆漆面存在的问题，经过无数次的试验，发明人才研发出所述的汽车纳米高分子合金涂料，开创了国内汽车纳米高分子合金涂料市场的先河。该产品不含苯类、甲醛、游离TDI等致癌物质，不含对人体有害的铅、汞、铬等重金属，对人体无伤害，在成膜后慢性挥发的物质少，对空气质量的保障提供了可能，而且汽车纳米高分子合金涂料可以常温固化，使用传统涂料的施工工艺即可完成，确保施工安全方便。

利用本发明的汽车纳米高分子合金涂料取代传统油漆消除对社会整体发展的不利影响，传统油漆的危害有目共睹，据专家介绍，油漆中的有机溶剂“天那水”或“香蕉水”，有剧毒、易污染，可以燃烧，还含有大量甲醛、苯、铅等有毒致癌物质，是污染环境和损害人体健康的“头号杀手”。而且，油漆中的游离TDI在长达5年的时间内都会不断散发有害物质。许多孕妇和儿童惨遭“油漆毒手”，汽车纳米高分子合金涂料从生产到使用各个环节的VOC排放都极低，VOC排放低于欧盟的排放标准。汽车纳米高分子合金涂料是一种单组份高固含漆(固含量达到了75％以上)，顾名思义，是以使用很少的环保型溶剂的漆，因其不用固化剂、稀释剂，既节省能源，又安全环保，解决了油漆的污染能耗问题，所以汽车纳米高分子合金涂料取代汽车传统漆，是环保的需要，是健康的需要，是历史的必然，符合“资源节约、环境友好”这一战略要求。

本发明中纳米微粒，如纳米级Tio2、ZnO、Al2O3及SiO2用于汽车纳米高分子合金涂料具有极好的协同作用。由于纳米颗粒的表面能很高，易于同其他原子结合，纳米颗粒与涂层形成较强的氢键结合，增强了涂层的致密性及抗离子渗透性。纳米粒子填充涂料用于汽车的表面具有极强的紫外线吸收、红外线反射特性，对波长330纳米以内的紫外光反射率达70％以上，对波长780纳米以上的红外光吸收率也达到了30％以上，因此该涂料具有较强的抗紫外光老化和防热老化能力，同时还具有一定的隔热性能。

本发明的新型汽车纳米高分子合金涂料具有如下性能：

持久如新润滑如玉：加固原漆表面光泽，喷涂后亮度可持久保持达5-10年，时效内无需抛光打蜡，抹一次车就可以光亮如新，手感润滑如玉；这项功能一举多得，极大的节省了维护费用又减少了对环境的重复污染。

超强硬度：汽车纳米高分子合金涂料，具有极高的硬度和耐磨性，可以消除漆面的指甲刮伤、树枝划伤、洗车擦伤。

防污易洁绿色环保：纳米氧化物杂化高分子材料新技术，可完全渗入于烤漆表面形成致密网状保护膜，抗污疏水，长久保持清洁，减少80％洗车用水。这将对治理雾霾减轻城市供水压力降低能耗提供有力的支持，也为车主节省洗车费用创造了条件。

常温固化节省能耗：汽车纳米高分子合金涂料在常温下使用，表干时间1-2h，完全固化达到硬度48小时以内(加温可加快固化速度，10℃以下表干时间会延长)。

用量省：与进口清漆比较用量节省50％，漆面饱和度可以与进口清漆的饱和度媲美。

使用方便：产品使用操作简单，无须复杂的施工，按传统油漆施工即可完成流水线作业。

汽车纳米高分子合金涂料六大特色：

硬度强：硬度在汽车漆面上可以达到3H，可以避免绝大部分划伤。

光亮度高：达到最优进口车漆亮度，检测亮度为94。

具有自洁功能：洗车变得毫不费力，节省80％洗车用水。

时效长：一次使用最高可维持10年的效果；时效期内洗一次车就相当于抛一次光打一次蜡或重新做漆的亮度效果，完全可免除抛光打蜡。

用量少、固含量高、VOC排放低，符合环保需求。

应用面广泛：广泛应用于汽车生产厂家、汽车修理厂、汽车美容店以及高铁动车、飞机、船舶、航天器材。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

超高固含量纳米高分子合金涂料，包括以下重量份的组分：

本发明提供的超高固含量纳米高分子合金涂料采用的制备方法包括如下步骤：

(1)在溶剂丙二醇甲醚醋酸酯中加入3wt％(以丙二醇甲醚醋酸酯计)的Tech-5111分散液后在搅拌机中充分搅拌分散均匀，再将本实施例所述的纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝按量称取后倒入，高速搅拌均匀后通过纳米砂磨机分散为D90≤60nm的纳米材料分散液，过滤备用；

(2)将本实施例所述的聚氨酯聚脲树脂、双酚F环氧树脂、硅烷偶联剂6040、正硅酸乙酯、乙醇、乙烯基双封头、AO-80抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂按量称取后，加入双层高压反应釜中，充分搅拌10分钟后充入氮气密封继续搅拌；将双层高压反应釜升温至60℃，继续搅拌4小时后将双层高压反应釜迅速冷却至室温，卸压后加入纳米材料分散液，再搅拌1小时停机；通过三级过滤系统过滤后灌装；

(3)生产完成后需放置24小时后即可得到超高固含量纳米高分子合金涂料。

对设备的涂装过程可适用普通清漆涂装流程。

实施例2

超高固含量纳米高分子合金涂料，包括以下重量份的组分：

本发明提供的超高固含量纳米高分子合金涂料采用的制备方法包括如下步骤：

(1)在溶剂丙二醇甲醚醋酸酯中加入3wt％(以丙二醇甲醚醋酸酯计)的Tech-5111分散液后在搅拌机中充分搅拌分散均匀，再将本实施例所述的纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝按量称取后倒入，高速搅拌均匀后通过纳米砂磨机分散为D90≤60nm的纳米材料分散液，过滤备用；

(2)将本实施例所述的聚氨酯聚脲树脂、双酚F环氧树脂、硅烷偶联剂6040、正硅酸乙酯、乙醇、乙烯基双封头、AO-80抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂按量称取后，加入双层高压反应釜中，充分搅拌10分钟后充入氮气密封继续搅拌；将双层高压反应釜升温至60℃，继续搅拌4小时后将双层高压反应釜迅速冷却至室温，卸压后加入纳米材料分散液，再搅拌1小时停机；通过三级过滤系统过滤后灌装；

(3)生产完成后需放置24小时后即可得到超高固含量纳米高分子合金涂料。

对设备的涂装过程可适用普通清漆涂装流程。

实施例3

超高固含量纳米高分子合金涂料，包括以下重量份的组分：

本发明提供的超高固含量纳米高分子合金涂料采用的制备方法包括如下步骤：

(1)在溶剂丙二醇甲醚醋酸酯中加入3wt％(以丙二醇甲醚醋酸酯计)的Tech-5111分散液后在搅拌机中充分搅拌分散均匀，再将本实施例所述的纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝按量称取后倒入，高速搅拌均匀后通过纳米砂磨机分散为D90≤60nm的纳米材料分散液，过滤备用；

(2)将本实施例所述的聚氨酯聚脲树脂、双酚F环氧树脂、硅烷偶联剂6040、正硅酸乙酯、乙醇、乙烯基双封头、AO-80抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂按量称取后，加入双层高压反应釜中，充分搅拌10分钟后充入氮气密封继续搅拌；将双层高压反应釜升温至60℃，继续搅拌4小时后将双层高压反应釜迅速冷却至室温，卸压后加入纳米材料分散液，再搅拌1小时停机；通过三级过滤系统过滤后灌装；

(3)生产完成后需放置24小时后即可得到超高固含量纳米高分子合金涂料。

对设备的涂装过程可适用普通清漆涂装流程。

实施例4

超高固含量纳米高分子合金涂料，包括以下重量份的组分：

本发明提供的超高固含量纳米高分子合金涂料采用的制备方法包括如下步骤：

(1)在溶剂丙二醇甲醚醋酸酯中加入3wt％(以丙二醇甲醚醋酸酯计)的Tech-5111分散液后在搅拌机中充分搅拌分散均匀，再将本实施例所述的纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝按量称取后倒入，高速搅拌均匀后通过纳米砂磨机分散为D90≤60nm的纳米材料分散液，过滤备用；

(2)将本实施例所述的聚氨酯聚脲树脂、双酚F环氧树脂、硅烷偶联剂6040、正硅酸乙酯、乙醇、乙烯基双封头、AO-80抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂按量称取后，加入双层高压反应釜中，充分搅拌10分钟后充入氮气密封继续搅拌；将双层高压反应釜升温至60℃，继续搅拌4小时后将双层高压反应釜迅速冷却至室温，卸压后加入纳米材料分散液，再搅拌1小时停机；通过三级过滤系统过滤后灌装；

(3)生产完成后需放置24小时后即可得到超高固含量纳米高分子合金涂料。

对设备的涂装过程可适用普通清漆涂装流程。

实施例5

超高固含量纳米高分子合金涂料，包括以下重量份的组分：

本发明提供的超高固含量纳米高分子合金涂料采用的制备方法包括如下步骤：

(1)在溶剂丙二醇甲醚醋酸酯中加入3wt％(以丙二醇甲醚醋酸酯计)的Tech-5111分散液后在搅拌机中充分搅拌分散均匀，再将本实施例所述的纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝按量称取后倒入，高速搅拌均匀后通过纳米砂磨机分散为D90≤60nm的纳米材料分散液，过滤备用；

(2)将本实施例所述的聚氨酯聚脲树脂、双酚F环氧树脂、硅烷偶联剂6040、正硅酸乙酯、乙醇、乙烯基双封头、AO-80抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂按量称取后，加入双层高压反应釜中，充分搅拌10分钟后充入氮气密封继续搅拌；将双层高压反应釜升温至60℃，继续搅拌4小时后将双层高压反应釜迅速冷却至室温，卸压后加入纳米材料分散液，再搅拌1小时停机；通过三级过滤系统过滤后灌装；

(3)生产完成后需放置24小时后即可得到超高固含量纳米高分子合金涂料。

对设备的涂装过程可适用普通清漆涂装流程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：包括以下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：所述聚氨酯聚脲树脂采用拜耳Desmophen N1520聚氨酯聚脲树脂。

3.根据权利要求1所述的超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：所述双酚F环氧树脂为台湾NAYA双酚F-170环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂采用道康宁硅烷偶联剂6040。

5.根据权利要求1所述的超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：所述光稳定剂为BASF292光稳定剂。

6.根据权利要求1所述的超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为BASF1130紫外线吸收剂。

7.根据权利要求1所述的超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：所述流平剂为德国杜道UV9300流平剂。

8.根据权利要求1所述的超高固含量纳米高分子合金涂料，其特征在于：所述消泡剂为德国杜道DUDO900消泡剂。