CN106280906A - 一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车漆面保护材料技术领域，具体公开了一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料的制备方法，包括如下制备步骤：S1：将硅酸酯类化合物溶于醇溶性溶剂得硅酸酯类溶液；S2：将硅酸酯类溶液加入至有机树脂中进行搅拌；S3：于步骤S2继续加入硅烷偶联剂进行搅拌后冷却；S4：于步骤S3加入助剂继续进行搅拌，得镀晶材料。本发明所制备的镀晶材料渗透力、附着力强，能非常容易融入车漆，镀膜坚固，具有长效的保护作用，且其有效防止紫外线，使车漆持久鲜艳、明亮；车身具有疏水荷叶效应，使得其更容易清洁。

Description

一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车漆面保护材料技术领域，尤其涉及一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料及其制备方法。

背景技术

经过长达一百多年的发展，车漆技术得到了长足的发展，原厂车漆的材质、施工工艺、烘烤温度等确保了其设计使用寿命可以达到10~15年，但是，依然存在如下问题：一、汽车油漆经过长期的阳光照射，漆层内部的油分会大量消失，漆面变得日益干燥，导致车漆表面出现失光、异色斑点、甚至龟裂的现象。二、大气中的有害气体，如二氧化硫、二氧化碳等的含量随着大气污染的日益严重其浓度在不断增高，汽车在高速行驶中车体与空气摩擦使车身表面形成一层强烈的静电，静电吸附的灰尘、有害气体分子附着物逐渐加厚，日积月累就形成了一层交通膜，持续损害漆面，也使漆面失去了原有的光亮而黯淡无光。三、由于工业污染的日益严重，使得雨水中的二氧化硫、二氧化碳、盐分以及其它酸性物质的含量越来越多，从而形成酸雨，对车漆漆面造成严重的、持续的伤害。四、虫尸、鸟粪、化学品均会对漆面产生侵害而形成色斑，使得车漆表面失去光泽。

正是上述的各种原因，导致车漆漆面保护的技术也在不断的发展。现有技术中，主要的车漆漆面保护技术由如下几种：

一、打蜡。汽车打蜡的作用首先是防水、防酸雨，由于车蜡的保护，会使车身的水滴附着量减低，效果十分明显，能达到50%~90%；其次是防高温，打蜡形成的薄膜可将部分光线反射，有效避免车漆老化；再次是防静电防尘，车蜡可以有效地隔断车身与空气、尘埃的摩擦，减少静电，减少灰尘的吸附。但是打蜡的缺点也很明显，其硬度偏低，耐磨性不足，寿命较短，只是物理附着，牢固度不高，且不耐酸碱。

二、封釉。封釉就是用柔软的羊毛或通过振抛机的高速震动和摩擦，利用釉特有的渗透性和粘附性把釉分子强力渗透到汽车表面、油漆的缝隙中。封釉后的车身漆面能够达到甚至超过原车漆的效果，使旧车更新、新车更亮。同样，封釉也尤其自身的缺陷，，其硬度达不到H级，不易清洁，不耐酸碱，寿命较短。

三、传统镀膜。汽车镀膜是在传统抛光工艺的基础上，使用专用喷枪，将镀膜产品均匀的喷涂在车漆表面，然后使用专用海绵采用螺旋式涂抹方法使液态药液均匀涂附在车上。镀膜相对于打蜡和封釉其硬度有所提高，但是也只打到2H，虽然其较为容易清洁，但是耐酸碱和抗氧化/紫外能力较低，寿命也较短。

因此针对现有技术有必要提出改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保、耐磨、防污、寿命长的，使车漆漆面有良好光泽的纳米分子自组装汽车镀晶材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：

一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料的制备方法，包括如下制备步骤：

S1：将硅酸酯类化合物溶于醇溶性溶剂得硅酸酯类溶液；

S2：将上述硅酸酯类溶液加入至有机树脂中进行搅拌；

S3：于步骤S2继续加入硅烷偶联剂进行搅拌后冷却；

S4：于步骤S3加入助剂继续进行搅拌，得镀晶材料。

进一步的，步骤S1中，所述硅酸酯类化合物为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。正硅酸甲酯、正硅酸乙酯是固化剂，在使用时会渗透到车漆里面。镀晶材料（液）在使用时，溶剂挥发，遇到空气中的水份会水解，生成Si-OH。正硅酸甲酯反应速度比较快，正硅酸乙酯稳定性比较好。

进一步的，步骤S2中，所述有机树脂为线型高分子树脂。所述线型高分子树脂为双酚A环氧树脂、羟基丙烯酸树脂或聚酯树脂。线型高分子的活性官能团与硅烷偶联剂的活性官能团发生化学反应，将甲氧基或乙氧基官能团接枝到有机树脂的高分子链上。采用线型高分子，能减少产品粘度，及提高产品的贮存稳定性。镀晶材料（液）在使用时，溶剂挥发后，与空气中的水份发生水解反应，生成Si-OH。

进一步的，步骤S3中，所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种或多种。硅烷偶联剂有机基团上的官能团会与有机树脂的官能团发生化学反应。硅烷偶联剂的烷氧基基团，在使用时，溶剂挥发后，会与空气中的水份发生水解反应，生成Si-OH，其本身也是线型高分子之间的交联剂，同时也是渗透剂，使用时小分子的硅烷偶联剂会渗透到车漆里面。

进一步的，步骤S4中，所述助剂包括催化剂、流平剂和防污助剂。流平剂可提高光泽，催化剂能促进，Si-OH与Si-OH之间以及Si-OH与CH₃O-Si、C₂H₅O-Si之间的缩合反应。防污助剂的表面能比较低，分子自组装在材料表面上，起疏水及防污自洁的作用。

进一步的，步骤S1中，所述硅酸酯类化合物与醇溶性溶剂分别占全部组分的重量百分比7~24%、29~68%；步骤S2中，所述有机树脂占全部组分的重量百分比9~18%，步骤S3中，所述硅烷偶联剂占全部组分的重量百分比14~30%；步骤S4中，所述助剂占全部组分的重量百分比分别为：催化剂0.3~0.8%，流平剂0.2~0.9%，防污助剂1~8%。

进一步的，步骤S2中，搅拌速度为60~150r/min，搅拌时间为1~3h；步骤S3中搅拌速度为50~80r/min，搅拌时间为3~8h，温度控制在70℃以下；步骤S4中，搅拌速度50~80r/min，搅拌时间为1~3h。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明制备的镀晶材料形成的纳米粒子足够小，结构致密，与车漆结合牢固，形成持久的无机保护层；

2、能够形成结构完全不同的镀层纳米粒子间结构，具有与普通镀膜完全不同的覆盖方式，以渗透加覆盖的方式增加镀层的致密性和牢固性，附着力强，很难被洗掉，具有长效的保护作用；

3、防紫外线较强，使得车漆持久鲜艳、明亮；疏水自洁，使得车身表面具有疏水荷叶效应。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步阐述。

实施例1

一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：正硅酸乙酯溶于乙醇得正硅酸乙酯溶液；

S2：将上述正硅酸乙酯溶液加入至双酚A环氧树脂，并于60r/min条件下搅拌1h；

S3：将步骤S2继续加入N-(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷于50r/min的条件下搅拌3h，且温度控制在65℃；

S4：于步骤S3加入助剂于50r/min的条件下搅拌1h。

步骤S1中，所述正硅酸乙酯占全部组分的重量百分比7%，所述乙醇占全部组分的重量百分比68%；步骤S2中，所述双酚A环氧树脂占全部组分的重量百分比9%；步骤S3中，所述N-(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷占全部组分的重量百分比14%；步骤S4中，所述助剂占全部组分的重量百分比分别为：催化剂0.3%，流平剂0.2%，防污助剂1.5%。

实施例2

一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料的制备方法，包括如下制备步骤：

S1：正硅酸甲酯溶于异丙醇得正硅酸甲酯溶液；

S2：将上述正硅酸甲酯溶液加入至羟基丙烯酸树脂，并于150r/min条件下搅拌3h；

S3：将步骤S2继续加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷于80r/min的条件下搅拌8h，且温度控制在65℃；

S4：于步骤S3加入助剂于80r/min的条件下搅拌3h。

步骤S1中，所述正硅酸甲酯占全部组分的重量百分比21.3%，所述异丙醇占全部组分的重量百分比29%；步骤S2中，所述羟基丙烯酸树脂占全部组分的重量百分比16%；步骤S3中，所述γ-氨基丙基三乙氧基硅烷占全部组分的重量百分比26%；步骤S4中，所述助剂占全部组分的重量百分比分别为：催化剂0.8%，流平剂0.9%，防污助剂6%。

实施例3

本实施例与实施例1类似，区别在于，步骤S2中，所述线型高分子树脂为聚酯树脂。

实施例4

本实施例与实施例1类似，区别在于，步骤S3中，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的混合。

实施例5

本实施例与实施例1类似，区别在于，步骤S3中，所述硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合。

对比例1

本对比例与实施例1类似，区别在于，步骤S1中，所述正硅酸乙酯占全部组分的重量百分比5%，所述乙醇占全部组分的重量百分比70%；步骤S2中，所述双酚A环氧树脂占全部组分的重量百分比8%；步骤S3中，所述N-(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷占全部组分的重量百分比15%；步骤S4中，所述助剂占全部组分的重量百分比分别为：催化剂0.3%，流平剂0.2%，防污助剂1.5%。

对比例2

本对比例与实施例1类似，区别在于，步骤S3中，搅拌的温度控制在75℃。

性能测试：

对上述实施例1~5和对比例1~2制备的镀晶材料以及打蜡、封釉、传统镀膜进行性能测试。包括：

硬度：GB/T6739

光泽度：GT/T9754

易清洁性能：GB/T 30447-2013

耐酸碱油性能：

耐油性：GB/T 1734-1993

耐碱性：采用以下两种检验方法测定：

a）把涂漆的样板，浸入80±2℃2％的Na₂CO₃水溶液中，经10min后，检查漆膜被溶解的状况；

b）把涂漆的样板，浸在55±l℃含0.1NaOH水溶液中，经4h后，检查漆膜变化情况。

耐酸性：

将0.1NH₂SO₄溶液，滴在被试样板上，在20℃下经24h后观察漆膜变化情况。

耐磨性能：GB/T 1770

抗氧化/紫外性能：GB/T 1766

寿命进行：GB/T 1767-1979

测试结果如下：

项目

硬度

光泽度

易清洁

耐酸碱油

耐磨性

抗氧化/紫外（失光程度）

寿命

实施例1

5-6H

90（20°

≥90°

不起泡，不起皱，不脱落

无变化

3%

6-12个月

实施例2

5-6H

90（20°

≥90°

不起泡，不起皱，不脱落

无变化

2%

6-12个月

实施例3

5-6H

90（20°

≥90°

不起泡，不起皱，不脱落

无变化

3%

6-12个月

实施例4

5-6H

90（20°

≥90°

不起泡，不起皱，不脱落

无变化

3%

6-12个月

实施例5

5-6H

90（20°

≥90°

不起泡，不起皱，不脱落

无变化

3%

6-12个月

对比例1

4-5H

90（20°

≥90°

不起泡，不起皱，轻微脱落

无变化

22%

3-9个月

对比例2

4-5H

90（20°

≥90°

不起泡，不起皱，轻微脱落

无变化

18%

3-9个月

打蜡

﹤H

80（20°

否

否

否

70%

10-15天

封釉

﹤H

80（20°

否

否

否

49%

20-30天

镀膜

﹤2H

90（20°

是

否

否

56%

25-40天

上述实施例仅为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环保纳米分子自组装汽车镀晶材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

S1：将硅酸酯类化合物溶于醇溶性溶剂得硅酸酯类溶液；

S2：将上述硅酸酯类溶液加入至有机树脂中进行搅拌；

S3：于步骤S2继续加入硅烷偶联剂进行搅拌后冷却；

S4：于步骤S3加入助剂继续进行搅拌，得镀晶材料。

2.根据权利要求1所述的环保纳米分子自组装汽车镀晶材料，其特征在于，步骤S1中，所述硅酸酯类化合物为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。

3.根据权利要求1所述的环保纳米分子自组装汽车镀晶材料，其特征在于，步骤S2中，所述有机树脂为线型高分子树脂。

4.根据权利要求3所述的环保纳米分子自组装汽车镀晶材料，其特征在于，所述线型高分子树脂为双酚A环氧树脂、羟基丙烯酸树脂或聚酯树脂。

5.根据权利要求1所述的环保纳米分子自组装汽车镀晶材料，其特征在于，步骤S3中，所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的环保纳米分子自组装汽车镀晶材料，其特征在于，步骤S4中，所述助剂包括催化剂、流平剂和防污助剂。

7.根据权利要求6所述的环保纳米分子自组装汽车镀晶材料，其特征在于，步骤S1中，所述硅酸酯类化合物与醇溶性溶剂分别占全部组分的重量百分比7~24%、29~68%；步骤S2中，所述有机树脂占全部组分的重量百分比9~18%，步骤S3中，所述硅烷偶联剂占全部组分的重量百分比14~30%；步骤S4中，所述助剂占全部组分的重量百分比分别为：催化剂0.3~0.8%，流平剂0.2~0.9%，防污助剂1~8%。

8.根据权利要求1所述的环保纳米分子自组装汽车镀晶材料，其特征在于，步骤S2中，搅拌速度为60~150r/min，搅拌时间为1~3h；步骤S3中搅拌速度为50~80r/min，搅拌时间为3~8h，温度控制在70℃以下；步骤S4中，搅拌速度50~80r/min，搅拌时间为1~3h。

9.一种镀晶材料，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述方法制备。