CN106147493A - 一种用于汽车保险杠的水性底漆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车保险杠的水性底漆，以重量百分比计，原料包括：酸改性聚烯烃树脂5～15％、胺类化合物0.1～3％、无机填料5～15％、润湿分散剂2～10％、水性增稠剂0.1～1％、水60～85％；并通过如下方法制备获得：(1)将酸改性聚烯烃树脂加热到60～120℃，滴入胺类化合物和水的混合物，反应制得改性树脂水乳液；(2)无机填料、润湿分散剂、水性增稠剂和水搅拌分散至细度≤10微米，再加入步骤1制得的改性树脂水乳液，分散均匀即得所述的水性底漆。本发明底漆的配方以水作为溶剂，避免了有机溶剂的使用；同时实现回收涂料的再利用。

Description

一种用于汽车保险杠的水性底漆
技术领域
本发明涉及水性涂料，具体涉及一种用于汽车保险杠的水性底漆。
背景技术
随着高分子材料研究技术的不断发展，高分子聚合物取代部分钢材越来越多地应用于汽车工业。这使工程塑料(如汽车保险杠用的改性聚丙烯PP材料)在汽车材料中的地位日趋重要，从而促使塑料涂料的用量不断攀升。
热塑性聚烯烃(TPO)是制造保险杠的主要材料。然而，TPO是非极性材料，对涂料的粘接性能很低，需要预先喷涂对TPO有良好附着力的底漆，然后才有进行着色等其他工序。
公布号为CN 104109427 A的专利文献公开了一种PP材保险杠静电涂装用浅灰导电底漆及其制备方法，属于涂料技术领域。所述静电涂装用导电底漆包括如下组分：导电钛白粉、导电金属粉、导电石墨、导电碳黑、膨润土浆、分散剂、改性丙烯酸树脂、氯化聚烯烃树脂液、流平剂、二甲苯、甲苯、醋酸丁酯、醇酸仲丁酯和导电剂。本发明的PP材保险杠静电涂装用浅灰导电底漆，一次涂装膜厚8～10μm，干膜电阻值≤1MΩ/cm2，对底材的附着力达到0级(划格法，100％无脱落)，既满足了静电涂装工艺要求，也保证了对PP底材的良好附着力。
国内汽车零部件加工产业随着全球对VOC排放量限制的日趋严格，正逐步朝着节能、环保、低成本的方向发展。
目前典型的保险杠喷涂工艺，相对比较复杂，一般会有20道左右工序。其中包括上件，水洗，吹干，烘干，冷却，静电除尘，火焰处理，底漆喷涂，底漆闪干，色漆一道喷涂，色漆二道喷涂，色漆闪干，清漆一道喷涂，清漆二道喷涂，清漆闪干，清漆烘干，冷却，抛光，检验，下件。
对于底漆的涂装，主要存在以下几个问题：1、不环保：目前典型的保险杠底涂涂料，仍主要为溶剂型体系，会产生大量溶剂挥发污染周围环境。2、涂料利用率低：涂料成本一般占总的涂装成本的50％左右；即使是市面上比较成熟的工艺，涂料的综合利用率也仅为50％～60％，大量无法回收的涂料，既会增加涂料的成本，又会导致更大的环境污染。
公告号为CN 102002314 B的专利文献公开了用于汽车保险杠纳米分散水性导电底漆及其制备方法。首次将水性导电聚苯胺以及聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸水性导电聚合物作为导电介质、以氯化聚丙烯改性聚氨酯水性树脂作为成膜树脂，来制备汽车保险杠纳米分散水性导电底漆。该发明提供的汽车保险杠纳米分散的水性导电底漆，水性导电聚合物添加量小，为底漆总固体重量份的1.3～14.2％就可以达到要求的电导。该导电底漆为纳米分散的水性涂料，不含甲苯、二甲苯等有毒有害物质，对环境不会造成污染，是绿色环保产品。
因此，开发水溶性的成膜材料将是解决现有涂料不环保、利用率低等问题的有效途径。
发明内容
本发明提供了一种用于汽车保险杠的水性底漆，解决了现有涂料不环保、利用率低的问题。
一种用于汽车保险杠的水性底漆，以重量百分比计，原料包括：
并通过如下方法制备获得：
(1)将酸改性聚烯烃树脂加热到60～120℃，滴入胺类化合物和水的混合物，反应制得改性树脂水乳液；
(2)无机填料、润湿分散剂、水性增稠剂和水搅拌分散至细度≤10微米，再加入步骤1制得的改性树脂水乳液，分散均匀即得所述的水性底漆。
改性聚烯烃树脂是主要成膜物质，提供主要的附着力性能和机械性能。所述酸改性聚烯烃树脂为马来酸酐改性聚烯烃树脂，丙烯酸改性聚烯烃树脂，甲基丙烯酸改性聚烯烃树脂及硅烷改性的聚烯烃树脂等，优选马来酸酐改性的聚烯烃树脂，丙烯酸改性聚烯烃树脂和甲基丙烯酸改性聚烯烃树脂。
具体可选用埃克森美孚化工的ExxelorTMPE 1040，ExxelorTMPO 1015，ExxelorTMPO1020，ExxelorTMVA1202，ExxelorTMVA1801，ExxelorTMVA1803，ExxelorTMVA1840；陶氏化学的AMPLIFY GR 216，AMPLIFY GR 209，AMPLIFY GR 205，AMPLIFY GR 208，AMPLIFYGR 204，AMPLIFY GR 202；克莱恩化学的licocene PP MA6252，licocene PP MA6452，licocene PP MA7452，licocene PE MA4351，licocene PE MA4221；霍尼韦尔化学的A-C925，A-C 596，A-C 950。
所述胺类化合物为甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺或三乙胺。
由于改性聚烯烃树脂不溶于水，本发明通过将其与碱性的胺类作用，增加其水溶性，使得制备的底漆以水作为稀释剂，避免有机溶剂的污染。
本发明的底漆配方中，以水作为唯一溶剂，避免了多种溶剂因为存在多种不同挥发速度，导致涂料不可回收再利用的问题。
作为优选，步骤(1)中，反应时间为60～360分钟。
步骤(1)中，水的添加量为总水量的60～85％。步骤1中水的作用是实现改性聚烯烃树脂由固体状态，达到在水中的乳化，形成稳定的存在，同时成为第二步与填料等的混合先决条件。
无机填料可以帮助提高树脂的机械强度，同时也可以提高耐水耐盐雾等性能。作为优选，所述无机填料为400～8000目的滑石粉、镁强粉、碳酸钙、硅藻土、硫酸钡和钛白粉中的一种或几种。其中钛白粉可具体选用日本石原产业的R-930，R-980，R-550，A-100；杜邦化学的DuPontR-706，R-900，R-902，R-960。
本发明中，调整组分中酸改性聚烯烃树脂与无机填料的用量，可以使附着力及耐冲击等物理性能达到最佳。聚烯烃树脂的量增加时，附着力会提高，耐冲击性也会提高，但会使底漆的硬度下降，从而导致保险杆喷涂完成后，硬度下降；而无机填料用量增加时，附着力和耐冲击性会下降，但底漆的硬度会增加，从而导致保险杠喷涂完成后，硬度提高。本发明的配方使这两个矛盾点得到平衡，同时达到良好。
润湿分散剂主要用于增加填料的分散性，以降低团聚、沉降的风险，同时降低粘度。作为优选，所述润湿分散剂的类型是胺改性化合物或者酸改性化合物，更为优选的是胺改性化合物。
具体可以选用BYK的disperbyk-166，disperbyk-167，disperbyk-170，disperbyk-2000，disperbyk-2008，disperbyk-2009；TEGO的dispers 650，dispers 655，dispers715W，dispers 735W，dispers 750W。
水性增稠剂主要用于调整粘度，降低流挂机率，作为优选，所述水性增稠剂为缔合型聚氨酯类水性增稠剂。
具体可以选用Tego的ViscoPlus 3000，ViscoPlus 3010，ViscoPlus 3030，ViscoPlus 3060；Byk的BYK-420，BYK-425，BYK-428。
本发明通过调整配方中的润湿分散剂、水性增稠剂的用量以及固含量，在保证涂料体系流平及光泽等性能的基础上，降低生产成本。
步骤(2)中，搅拌分散的转速为每分钟300～1200转。
本发明具备的有益效果：(1)本发明通过对聚烯烃的进一步改性，增加其水溶性，使得底漆的配方以水作为溶剂，避免了有机溶剂的使用，确保了环境保护，保障了使用者的身体健康；
(2)本发明的底漆配方中，以水作为唯一溶剂，只需要将回收的涂料加入一定的水用来调整施工粘度，即可实现回收涂料的再利用。
(3)本发明通过调整配方中各组分的用量，使得底漆具有强附着力、耐冲击性等优异性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1-4
一、底漆的生产工艺：
将改性聚烯烃至于反应釜中，加热至120℃，高速分散中缓慢加入甲基二乙醇胺和水的混合物，即可得到该改性聚烯烃的水性乳液。
在另外一个反应釜中，将无机填料缓慢加入水和润湿分散剂及水性增稠剂的混合物中，高速分散30min；分散完成，检查细度，使细度≤10微米。这之后缓慢加入之前制备完成的聚烯烃的水性乳液，高速分散。即可得到用于汽车保险杠的水性底漆。
各组分配料比见表1。
表1
实例1 实例2 实例3 实例4
ExxelorTMPE 1040 15％ 12％ 9％ 6％
甲基二乙醇胺 0.3％ 0.24％ 0.18％ 0.12％
R-930 3％ 4％ 5％ 6％
滑石粉(国产，8000目) 1％ 2％ 3％ 4％
碳酸钙(国产，8000目) 1％ 2％ 3％ 4％
disperbyk-166 2.5％ 4％ 5.5％ 7％
BYK-420 1％ 1％ 1％ 1％
水 75.700％ 74.260％ 72.820％ 71.380％
其中ExxelorTMPE 1040为改性聚烯烃树脂，R-930为钛白粉，disperbyk-166为润湿分散剂，BYK-420为水性增稠剂。
二、性能检测
将这些底漆按目前典型的保险杠喷涂工艺，即上件，水洗，吹干，烘干，冷却，静电除尘，火焰处理，底漆喷涂，底漆闪干，色漆一道喷涂，色漆二道喷涂，色漆闪干，清漆一道喷涂，清漆二道喷涂，清漆闪干，清漆烘干，冷却，抛光，检验，下件的工序进行施工，可以完成汽车保险杠的喷涂施工。
喷涂完成后的汽车保险杠按照相关标准进行性能测试，结果见表2。
结果表明，在配方中的树脂占比提高，可以提高附着力性能，但喷涂成型后的保险杠涂装的硬度会下降；而在配方中的颜填料占比提高，可以提高喷涂成型后的保险杠涂装的硬度，但附着力性能会有所下降。调整这两种成份的比例可以达到这两种性能的均衡。
表2
测试项目 实例1 实例2 实例3 实例4
硬度 HB H H 2H
耐冲击性 OK OK NG NG
附着力 5B 5B 5B 3B

Claims (9)

1.一种用于汽车保险杠的水性底漆，其特征在于，以重量百分比计，原料包括：
并通过如下方法制备获得：
(1)将酸改性聚烯烃树脂加热到60～120℃，滴入胺类化合物和水的混合物，反应制得改性树脂水乳液；
(2)无机填料、润湿分散剂、水性增稠剂和水搅拌分散至细度≤10微米，再加入步骤1制得的改性树脂水乳液，分散均匀即得所述的水性底漆。
2.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，所述酸改性聚烯烃树脂为马来酸酐改性聚烯烃树脂，丙烯酸改性聚烯烃树脂，甲基丙烯酸改性聚烯烃树脂或硅烷改性的聚烯烃树脂。
3.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，所述胺类化合物为甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺或三乙胺。
4.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，步骤(1)中，反应时间为60～360分钟。
5.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，步骤(1)中，水的添加量为总水量的60～85％。
6.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，所述无机填料为400～8000目的滑石粉、镁强粉、碳酸钙、硅藻土、硫酸钡和钛白粉中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，所述润湿分散剂为胺改性化合物或者酸改性化合物。
8.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，所述水性增稠剂为缔合型聚氨酯类水性增稠剂。
9.如权利要求1所述的水性底漆，其特征在于，步骤(2)中，搅拌分散的转速为每分钟300～1200转。
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