CN105153843A - 一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其原料按重量份包括：水溶性丙烯酸树脂45-50份，水溶性酚醛树脂22-25份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料8-10份，中色素炭黑6-8份，有机膨润土4-7份，云母粉2-5份，中和剂0.4-0.7份，润湿剂0.2-0.5份，催干剂0.3-0.6份，稳定剂2-4份，消泡剂0.1-0.4份，成膜助剂1.1-1.4份，分散剂2.1-2.4份，颜料3-6份，流平剂1.1-1.5份，流变助剂1.4-1.7份，氢化蓖麻油2.3-2.6份，去离子水10-15份。本发明具有高韧性和优异的耐磨性能，是一种环保可持续的汽车零件专业涂料。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零件专用涂料技术领域，尤其涉及一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料。
背景技术
汽车零件如车桥、轮毂、散热器、减振器、水箱油箱的涂料大多采用甲苯、二甲苯、溶剂油等溶剂作为分散介质，这些溶剂易燃易爆，制备过程中存在安全，同时溶剂的挥发严重威胁使用者的身体安全，因此，倡导环保、健康的涂料成为目前社会主流观点。水性涂料采用水作为分散介质，具有成本低、安全性能好、易涂刷等优点，然而其韧性和耐磨性能均无法和溶剂型涂料相媲美，因此，研究如何提高水性汽车零件专业涂料成为目前涂料加工生产企业研发重点。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，具有高韧性和优异的耐磨性能，是一种环保可持续的汽车零件专业涂料。
本发明提出的一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其原料按重量份包括：水溶性丙烯酸树脂45-50份，水溶性酚醛树脂22-25份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料8-10份，中色素炭黑6-8份，有机膨润土4-7份，云母粉2-5份，中和剂0.4-0.7份，润湿剂0.2-0.5份，催干剂0.3-0.6份，稳定剂2-4份，消泡剂0.1-0.4份，成膜助剂1.1-1.4份，分散剂2.1-2.4份，颜料3-6份，流平剂1.1-1.5份，流变助剂1.4-1.7份，氢化蓖麻油2.3-2.6份，去离子水10-15份。
优选地，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为2.8-3.2：0.8-1.1。
优选地，水溶性丙烯酸树脂中固形物含量为55-60wt％。
优选地，水溶性丙烯酸树脂、水溶性酚醛树脂、复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料的重量比为46-48：23-24：8.5-9。
优选地，水溶性丙烯酸树脂46-48份，水溶性酚醛树脂23-24份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料8.5-9份，中色素炭黑6.5-7份，有机膨润土5-6份，云母粉3-4份，中和剂0.5-0.6份，润湿剂0.3-0.4份，催干剂0.4-0.5份，稳定剂2.5-3份，消泡剂0.2-0.3份，成膜助剂1.2-1.3份，分散剂2.2-2.3份，颜料4-5份，流平剂1.3-1.4份，流变助剂1.5-1.6份，氢化蓖麻油2.4-2.5份，去离子水12-13份。
优选地，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：将石墨烯、去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液；将聚维酮、去离子水混合后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入硝酸银溶液进行反应后，离心，洗涤得到复合银离子/石墨烯；将复合银离子/石墨烯、聚乳酸投入氯仿中，搅拌均匀后静置得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入无水乙醇中，离心分离，烘干得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
优选地，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将石墨烯、去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为60-65kHz，超声处理的功率550-600W，超声处理的时间为2-3min；将聚维酮、去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为70-73℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入摩尔浓度为0.05-0.08mol/L的硝酸银溶液进行反应10-12h后离心，洗涤得到复合银离子/石墨烯；将复合银离子/石墨烯、聚乳酸投入氯仿中，搅拌均匀后静置15-20min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入无水乙醇中，离心分离，烘干得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
优选地，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将15-18份石墨烯、80-100份去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为60-65kHz，超声处理的功率550-600W，超声处理的时间为2-3min；将10-12份聚维酮、25-30份去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为70-73℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入8-10份摩尔浓度为0.05-0.08mol/L的硝酸银溶液进行反应10-12h后离心，洗涤得到复合银离子/石墨烯；将6-8份复合银离子/石墨烯、10-12份聚乳酸投入5-8份氯仿中，搅拌均匀后静置15-20min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入160-180份无水乙醇中，离心分离，烘干得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
优选地，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备过程中，烘干的具体过程为：70-75℃真空烘干12-14h。
优选地，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备过程中，洗涤的具体过程为：用去离子水洗涤5-7次，接着用无水乙醇洗涤5-7次。
本发明的制备方法为：将水溶性丙烯酸树脂、水溶性酚醛树脂加入去离子水，再加入复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料、中色素炭黑、有机膨润土、云母粉、中和剂、润湿剂、催干剂、稳定剂、消泡剂、成膜助剂、分散剂、颜料、流平剂、流变助剂和氢化蓖麻油混合均匀得到汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料。
本发明的制备过程中使用特定固形物含量的水溶性丙烯酸树脂作为成膜物质，大大提高了本发明的硬度、韧性、防腐性能和附着力；配合添加的以特定摩尔比甲醛与苯酚制得的水溶性酚醛树脂大大增强了本发明的强度、耐磨性能和韧性；添加的复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料进一步提高了本发明的耐磨性能、柔韧性和杀菌性能，其制备过程中，将石墨烯投入水中进行超声处理，能够使石墨烯均匀地分布在水中；而聚维酮是一种具有良好生物相容性和水溶性的分散剂，能够均匀地包覆在石墨烯上，防止石墨烯堆积；接着投入硝酸银溶液中的银离子，能够大幅提高本发明的柔韧度和杀菌性能；同时聚维酮作为阴离子能够附着在银离子上以防止其被氧化；将复合银离子/石墨烯、聚乳酸投入氯仿中，能够诱使复合银离子/石墨烯均匀地融合入聚乳酸之中，大大提高复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料的抗冲击性能和柔韧性；同时，使本发明在受到外力作用时，将力转移到高强度、高模性能的复合银离子/石墨烯上，从而大幅提高本发明的耐磨性能；而将混合溶液B滴入无水乙醇溶液中，能够使复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料形成圆润、大小均匀的颗粒，便于在本发明中使用；而添加的中色素炭黑、有机膨润土、云母粉与复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料配合，进一步提高本发明的硬度、韧性和耐磨性。本发明在制备过程中不添加有机溶剂，无毒无害、不燃不爆、无污染、无排放，符合环保要求。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其原料按重量份包括：固形物含量为60wt％的水溶性丙烯酸树脂50份，水溶性酚醛树脂22份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料10份，中色素炭黑6份，有机膨润土7份，云母粉2份，中和剂0.7份，润湿剂0.2份，催干剂0.6份，稳定剂2份，消泡剂0.4份，成膜助剂1.1份，分散剂2.4份，颜料3份，流平剂1.5份，流变助剂1.4份，氢化蓖麻油2.6份，去离子水10份；其中，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为3.2：0.8；
复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将15份石墨烯、100份去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为60kHz，超声处理的功率600W，超声处理的时间为2min；将12份聚维酮、25份去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为73℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入8份摩尔浓度为0.08mol/L的硝酸银溶液进行反应10h后离心，用去离子水洗涤7次，接着用无水乙醇洗涤7次得到复合银离子/石墨烯；将8份复合银离子/石墨烯、10份聚乳酸投入8份氯仿中，搅拌均匀后静置20min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入160份无水乙醇中，离心分离，75℃真空烘干12h得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
实施例2
本发明提出的一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其原料按重量份包括：固形物含量为55wt％的水溶性丙烯酸树脂45份，水溶性酚醛树脂25份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料8份，中色素炭黑8份，有机膨润土4份，云母粉5份，中和剂0.4份，润湿剂0.5份，催干剂0.3份，稳定剂4份，消泡剂0.1份，成膜助剂1.4份，分散剂2.1份，颜料6份，流平剂1.1份，流变助剂1.7份，氢化蓖麻油2.3份，去离子水15份；其中，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为2.8：1.1；
复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将18份石墨烯、80份去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为65kHz，超声处理的功率550W，超声处理的时间为3min；将10份聚维酮、30份去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为70℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入10份摩尔浓度为0.05mol/L的硝酸银溶液进行反应12h后离心，用去离子水洗涤5次，接着用无水乙醇洗涤5次得到复合银离子/石墨烯；将6份复合银离子/石墨烯、12份聚乳酸投入5份氯仿中，搅拌均匀后静置15min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入180份无水乙醇中，离心分离，70℃真空烘干14h得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
实施例3
本发明提出的一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其原料按重量份包括：固形物含量为58wt％的水溶性丙烯酸树脂48份，水溶性酚醛树脂23份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料9份，中色素炭黑6.5份，有机膨润土6份，云母粉3份，中和剂0.6份，润湿剂0.3份，催干剂0.5份，稳定剂2.5份，消泡剂0.3份，成膜助剂1.2份，分散剂2.3份，颜料4份，流平剂1.4份，流变助剂1.5份，氢化蓖麻油2.5份，去离子水12份；
复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将16份石墨烯、95份去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为62kHz，超声处理的功率580W，超声处理的时间为2.2min；将11.2份聚维酮、27份去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为72℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入8.8份摩尔浓度为0.07mol/L的硝酸银溶液进行反应10.8h后离心，用去离子水洗涤6次，接着用无水乙醇洗涤6次得到复合银离子/石墨烯；将7.8份复合银离子/石墨烯、10.5份聚乳酸投入7份氯仿中，搅拌均匀后静置17min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入175份无水乙醇中，离心分离，72℃真空烘干13.6h得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
实施例4
本发明提出的一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其原料按重量份包括：固形物含量为56wt％的水溶性丙烯酸树脂46份，水溶性酚醛树脂24份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料8.5份，中色素炭黑7份，有机膨润土5份，云母粉4份，中和剂0.5份，润湿剂0.4份，催干剂0.4份，稳定剂3份，消泡剂0.2份，成膜助剂1.3份，分散剂2.2份，颜料5份，流平剂1.3份，流变助剂1.6份，氢化蓖麻油2.4份，去离子水13份；
复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将17份石墨烯、85份去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为63kHz，超声处理的功率560W，超声处理的时间为2.8min；将10.8份聚维酮、28份去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为71℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入9.6份摩尔浓度为0.06mol/L的硝酸银溶液进行反应11.2h后离心，用去离子水洗涤6次，接着用无水乙醇洗涤6次得到复合银离子/石墨烯；将6.8份复合银离子/石墨烯、11.3份聚乳酸投入6份氯仿中，搅拌均匀后静置19min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入165份无水乙醇中，离心分离，74℃真空烘干12.8h得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：水溶性丙烯酸树脂45-50份，水溶性酚醛树脂22-25份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料8-10份，中色素炭黑6-8份，有机膨润土4-7份，云母粉2-5份，中和剂0.4-0.7份，润湿剂0.2-0.5份，催干剂0.3-0.6份，稳定剂2-4份，消泡剂0.1-0.4份，成膜助剂1.1-1.4份，分散剂2.1-2.4份，颜料3-6份，流平剂1.1-1.5份，流变助剂1.4-1.7份，氢化蓖麻油2.3-2.6份，去离子水10-15份。
2.根据权利要求1所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为2.8-3.2：0.8-1.1。
3.根据权利要求1或2所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，水溶性丙烯酸树脂中固形物含量为55-60wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，水溶性丙烯酸树脂、水溶性酚醛树脂、复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料的重量比为46-48：23-24：8.5-9。
5.根据权利要求1-4任一项所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，水溶性丙烯酸树脂46-48份，水溶性酚醛树脂23-24份，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料8.5-9份，中色素炭黑6.5-7份，有机膨润土5-6份，云母粉3-4份，中和剂0.5-0.6份，润湿剂0.3-0.4份，催干剂0.4-0.5份，稳定剂2.5-3份，消泡剂0.2-0.3份，成膜助剂1.2-1.3份，分散剂2.2-2.3份，颜料4-5份，流平剂1.3-1.4份，流变助剂1.5-1.6份，氢化蓖麻油2.4-2.5份，去离子水12-13份。
6.根据权利要求1-5任一项所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：将石墨烯、去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液；将聚维酮、去离子水混合后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入硝酸银溶液进行反应后，离心，洗涤得到复合银离子/石墨烯；将复合银离子/石墨烯、聚乳酸投入氯仿中，搅拌均匀后静置得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入无水乙醇中，离心分离，烘干得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
7.根据权利要求1-6任一项所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将石墨烯、去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为60-65kHz，超声处理的功率550-600W，超声处理的时间为2-3min；将聚维酮、去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为70-73℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入摩尔浓度为0.05-0.08mol/L的硝酸银溶液进行反应10-12h后离心，洗涤得到复合银离子/石墨烯；将复合银离子/石墨烯、聚乳酸投入氯仿中，搅拌均匀后静置15-20min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入无水乙醇中，离心分离，烘干得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
8.根据权利要求1-7任一项所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备方法如下：按重量份将15-18份石墨烯、80-100份去离子水混合均匀后进行超声处理得到石墨烯悬浮液，超声处理的频率为60-65kHz，超声处理的功率550-600W，超声处理的时间为2-3min；将10-12份聚维酮、25-30份去离子水混合均匀后，水浴加热至聚维酮完全溶解得到聚维酮溶液，水浴加热的温度为70-73℃；将石墨烯悬浮液、聚维酮溶液混合均匀得到混合溶液A，向混合溶液A中投入8-10份摩尔浓度为0.05-0.08mol/L的硝酸银溶液进行反应10-12h后离心，洗涤得到复合银离子/石墨烯；将6-8份复合银离子/石墨烯、10-12份聚乳酸投入5-8份氯仿中，搅拌均匀后静置15-20min得到混合溶液B；接着将混合溶液B滴入160-180份无水乙醇中，离心分离，烘干得到复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料。
9.根据权利要求1-8任一项所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备过程中，烘干的具体过程为：70-75℃真空烘干12-14h。
10.根据权利要求1-9任一项所述汽车零件专用高韧性耐磨水性涂料，其特征在于，复合银离子/石墨烯增强聚乳酸材料制备过程中，洗涤的具体过程为：用去离子水洗涤5-7次，接着用无水乙醇洗涤5-7次。
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