CN106497279A - 一种水溶性自吸附涂料 - Google Patents

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Abstract

一种水溶性自吸附涂料，由水性炭黑浆稀释液、涂料液、硝酸、过氧化氢、硝酸铁、硝酸锆，蒸馏水制成，制备方法如下：第一步：生产水性炭黑浆稀释液：将炭黑、颜料分散剂、蒸馏水置入油漆研磨机里研磨即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；第二步：生产涂料液：将成膜型丙烯酸聚合乳化液、钛酸酯偶联剂、水性炭黑浆稀释液A、蒸馏水置入油漆研磨机里研磨4‑5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B、硝酸、过氧化氢、硝酸铁、硝酸锆用蒸馏水稀释即得本发明的化学自吸附涂料。该化学自吸附涂料可以节约很多工序，节约成本，提高涂装质量。

Description

一种水溶性自吸附涂料
技术领域
本发明属于汽车底漆技术领域，具体涉及一种水溶性自吸附涂料及其制备方法。
背景技术
目前所有的汽车厂家都使用阴极电泳漆作为汽车车身涂装的底漆，在进行阴极电泳之前，车身都要经过磷化处理。一般的生产工艺流程如下：预脱脂→脱脂→水洗→水洗→表调→磷化→水洗→纯水洗→电泳→纯水洗→纯水洗→烘干。缺点在于流程长，成本高。
因此有必要开发一种能够取代磷化与电泳漆的涂料。现有技术中的此种涂料一般是由合成树脂乳液、金属活化剂、氟化氢、过氧化氢等氧化剂和颜料的水分散物组成，浸沉涂液为上述组成液的5%～10%的水分散体，pH值为2.5～3.5，将被涂物(铁质)浸入上述涂液中，金属铁由于酸而溶解为Fe2+，然后由于氧化剂氧化为Fe3+，Fe3+使乳胶中和成一种不稳定的状态，快速聚沉在金属表面而成膜，可通过控制浸渍时间来控制膜厚，此种技术的缺点一是形成的涂层在耐湿热性试验72h后，二次附着力不达标，一般大于等于1级；二是涂层中成膜树脂与树脂之间﹑树脂与颜料之间的结合力比较差，容易造成涂层开裂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水溶性自吸附涂料，该水溶性自吸附涂料应用的工艺流程如下：预脱脂→脱脂→水洗→纯水洗→自吸附→纯水洗→纯水洗→烘干。可以看出，化学自吸附工艺节约很多工序，节约了成本，提高涂装质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水溶性自吸附涂料，由水性炭黑浆稀释液、涂料液、硝酸、过氧化氢、硝酸铁、硝酸锆、蒸馏水制成。
本发明水溶性自吸附涂料的制备方法如下：
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑15-25重量份，颜料分散剂3-5重量份，蒸馏水70-85重量份，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨8-10小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度42%以上）80-90重量份，钛酸酯偶联剂3-7重量份，水性炭黑浆稀释液A 3-7重量份，蒸馏水4-6重量份，将这四种材料置入油漆研磨机里研磨4-5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：将涂料液稀释液B 150-350重量份，硝酸（重量百分比浓度65%）1-5重量份，过氧化氢（重量百分比浓度10%）1-5重量份，硝酸铁40-100重量份，硝酸锆5-30重量份共混，用蒸馏水稀释至1000重量份，搅拌均匀，即得本发明的化学自吸附涂料。
其中第一步中的炭黑优选20-25重量份；
其中第一步中的颜料分散剂为聚乙二醇，优选3-4重量份；
其中第二步中的成膜型丙烯酸聚合乳化液粘度为800-1000mpa.s，优选85-90重量份；
其中第二步中的钛酸酯偶联剂优选5-7重量份；
其中第三步中的过氧化氢优选3-5重量份；
其中第三步中的硝酸铁优选50-70重量份；
其中第三步中的硝酸锆优选10-20重量份。
本发明水溶性自吸附涂料的反应原理如下：
溶解反应：Fe（工件）+2HNO3→Fe2++H2+2NO3 -
Fe（工件）+2Fe(NO3)3→3Fe2++6NO3 -
涂装时，将涂装工件浸渍于自吸附涂料槽中，HNO3、Fe(NO3)3腐蚀工件表面。
成膜反应：Fe2++树脂﹑颜料﹑钛酸酯偶联剂→Fe-树脂﹑颜料﹑钛酸酯偶联剂。
氧化反应：2Fe2++ H2O2+2HNO3→2Fe3++2H2O+2NO3 -
2Fe3++6NO3 -→2Fe(NO3)3
其中部份溶解的Fe和树脂﹑颜料﹑钛酸酯偶联剂反应，树脂﹑颜料﹑钛酸酯偶联剂析出沉积于金属工件表面形成湿膜，其余未和树脂﹑颜料﹑钛酸酯偶联剂反应的被槽液中的氧化剂氧化形成Fe（NO3）3稳定槽液中。
本发明水溶性自吸附涂料的使用方法为：将上述化学自吸附涂料与蒸馏水按1:9-1:19进行配槽，pH值为2.5～3.5，将被涂物(铁质)浸入涂液中,可通过控制时间来控制涂层的厚度。
本发明水溶性自吸附涂料的有益效果是：
1、涂层附着力达到0级；
2、不划叉中性盐雾试验达到1000h,划叉中性盐雾试验达到600h；
3、耐湿热试验1000h，二次附着力达到0级；
4、水煮试验240h，涂层无脱落；
5、涂层厚度均匀一致，一般为15-25微米，可替代磷化+电泳漆。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
以下实施例中钛酸酯偶联剂牌号为TMC-102。
实施例1
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑20克，颜料分散剂（聚乙二醇）3.6克，蒸馏水76.4克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）85克，钛酸酯偶联剂5克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 200克，硝酸（重量百分比浓度65%）3克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）3克，硝酸铁70克，硝酸锆15克，蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
实施例2
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑22克，颜料分散剂（聚乙二醇）3.7克，蒸馏水76.3克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）87克，钛酸酯偶联剂6克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 250克，硝酸（重量百分比浓度65%）3克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）3克，硝酸铁70克，硝酸锆10克，用蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
实施例3
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑22克，颜料分散剂（聚乙二醇）3.7克，蒸馏水76.3克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）87克，钛酸酯偶联剂6克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 250克，硝酸（重量百分比浓度65%）3克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）3克，硝酸铁80克，硝酸锆5克，用蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
实施例4
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑22克，颜料分散剂（聚乙二醇）4克，蒸馏水77克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）87克，钛酸酯偶联剂6克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 240克，硝酸（重量百分比浓度65%）3克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）3克，硝酸铁80克，硝酸锆5克，用蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
实施例5
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑19克，颜料分散剂（聚乙二醇）3克，蒸馏水78克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）87克，钛酸酯偶联剂4克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 230克，硝酸（重量百分比浓度65%）2克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）4克，硝酸铁75克，硝酸锆10克，用蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
实施例6
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑17克，颜料分散剂（聚乙二醇）3克，蒸馏水78克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）88克，钛酸酯偶联剂4克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 235克，硝酸（重量百分比浓度65%）2克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）4克，硝酸铁77克，硝酸锆20克，用蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
实施例7
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑19克，颜料分散剂（聚乙二醇）3克，蒸馏水79克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）88克，钛酸酯偶联剂3克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 235克，硝酸（重量百分比浓度65%）2克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）4克，硝酸铁77克，硝酸锆12克，用蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
对比例1
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑20克，颜料分散剂（聚乙二醇）3.6克，蒸馏水76.4克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：水性环氧树脂乳液，（重量百分比浓度40%，粘度为900mpa.s）85克，钛酸酯偶联剂5克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 200克，硝酸（重量百分比浓度65%）3克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）3克，硝酸铁70克，硝酸锆15克，用蒸馏水稀释至1000克，即得化学自吸附涂料。
对比例2
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑20克，颜料分散剂（聚乙二醇）3.6克，蒸馏水76.4克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液，（重量百分比浓度40%，粘度为900mpa.s）85克，钛酸酯偶联剂5克，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 200克，氢氟酸（重量百分比浓度65%）3克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）3克，硝酸铁70克，硝酸锆15克，用蒸馏水稀释至1000克，即得化学自吸附涂料。
对比例3
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑20克，颜料分散剂（聚乙二醇）3.6克，蒸馏水76.4克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨9小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液（重量百分比浓度45%，粘度为900mpa.s）85克，硅烷偶联剂 5克，牌号为kh550，水性炭黑浆稀释液A 5克，蒸馏水5克，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：涂料液稀释液B 200克，硝酸（重量百分比浓度65%）3克，过氧化氢（重量百分比浓度10%）3克，硝酸铁70克，硝酸锆15克，用蒸馏水稀释至1000克。即得本发明的化学自吸附涂料。
对比例1将是实施例1中的成膜型丙烯酸聚合乳化液替换为水性环氧树脂乳液，对比例2将是实施例1中的硝酸换为氢氟酸，对比例3将是实施例1中的钛酸酯偶联剂换为硅烷偶联剂，效果均不如本发明。
以上实施例、对比例所述每一种水溶性自吸附涂料的使用方法如下：
本发明水溶性自吸附涂料的使用方法为：将上述化学自吸附涂料与蒸馏水按1:9-1:19进行配槽，pH值为2.5～3.5，将被涂物(铁质)浸入涂液中10-15min，膜厚为15-25微米。
效果分别见表1、表2。
表1实施例1-7水溶性自吸附涂料的使用效果
实施例 1 2 3 4 5 6 7
涂层附着力等级 0级 0级 0级 0级 0级 0级 0级
不划叉中性盐雾试验 >1200h >1200h >1200h >1200h >1200h >1200h >1200h
划叉中性盐雾试验 >800h >800h >800h >800h >800h >800h >800h
耐湿热试验 1200h，涂层无变化 1200h，涂层无变化 1200h，涂层无变化 1200h，涂层无变化 1200h，涂层无变化 1200h，涂层无变化 1200h，涂层无变化
耐湿热试验后二次附着力等级 0级 0级 0级 0级 0级 0级 0级
水煮试验 300h，涂层无脱落 300h，涂层无脱落 300h，涂层无脱落 300h，涂层无脱落 300h，涂层无脱落 300h，涂层无脱落 300h，涂层无脱落
表2对比例1-3水溶性自吸附涂料的使用效果
实施例 对比例1 对比例2 对比例3
涂层附着力等级 0级 0级 0级
不划叉中性盐雾试验 <550 h <550 h <550 h
划叉中性盐雾试验 <320 h <330 h <320 h
耐湿热试验 110h，涂层开始脱落 110h，涂层开始脱落 110h，涂层开始脱落
耐湿热性试验72h后二次附着力等级 1级 1级 1级
水煮试验 250h，涂层有脱落 250h，涂层有脱落 250h，涂层有脱落
表中各项目的测试方法：
涂层附着力等级：GB/T 9286-1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》
二次附着力等级：GB/T 9286-1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》
中性盐雾试验：GB/T 6458-1986 《金属覆盖层 中性盐雾试验NSS试验》
耐湿热试验：GB/T 1740-2007《漆膜耐湿热测定法》
水煮试验：GB/T 5237-2008《铝合金建筑型材》。
虽然已经参照具体地实施方式详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的方法和步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样方法和步骤。

Claims (9)

1.一种水溶性自吸附涂料，其特征在于由水性炭黑浆稀释液、涂料液、硝酸、过氧化氢、硝酸铁、蒸馏水制成，制备方法如下：
第一步：生产水性炭黑浆稀释液：炭黑15-25重量份，颜料分散剂3-5重量份，蒸馏水70-85重量份，将这三种材料置入油漆研磨机里研磨8-10小时，即得水性炭黑浆原液，将原液与蒸馏水按质量比1:4配制成水性炭黑浆稀释液A；
第二步：生产涂料液：成膜型丙烯酸聚合乳化液80-90重量份，钛酸酯偶联剂3-7重量份，水性炭黑浆稀释液A 3-7重量份，蒸馏水4-6重量份，将这四种材料置入油漆研磨机里研磨4-5小时后，即得涂料液原液，将原液与蒸馏水按质量比2:3配制成涂料液稀释液B；
第三步：生产自泳漆：将涂料液稀释液B 150-350重量份，硝酸1-5重量份，过氧化氢1-5重量份，硝酸铁40-100重量份，硝酸锆5-30重量份共混，用蒸馏水稀释至1000重量份，搅拌均匀。
2.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于所述第一步中的炭黑为20-25重量份。
3.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于所述第一步中的颜料分散剂为聚乙二醇。
4.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于所述第一步中的颜料分散剂为3-4重量份。
5.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于，所述第二步中的成膜型丙烯酸聚合乳化液粘度为800-1000mpa.s，用量为85-90重量份。
6.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于，所述第二步中的钛酸酯偶联剂为5-7重量份。
7.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于，所述第三步中的过氧化氢为3-5重量份。
8.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于，所述第三步中的硝酸铁为50-70重量份。
9.根据权利要求1所述的水溶性自吸附涂料，其特征在于，所述第三步中的硝酸锆为10-20重量份。
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