CN106519869A - 一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料，该涂料中加入了经过三羟甲基丙烷三丙烯酸酯‑苯乙烯聚合物包覆处理后的纳米零价铁，以提高其在环境中的稳定性，同时在其表面进一步包覆聚多巴胺薄膜，最终获得了具有高稳定性和分散性的纳米零价铁微球，其可有效的延缓金属材料表面的锈蚀，对材料表面有一定的修复能力，使得该氟碳树脂涂料较之传统的水性涂料具有更为长效的防锈周期，应用前景良好。

Description

一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳 涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性防锈涂料技术领域，尤其涉及一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料及其制备方法。
背景技术
顾名思义，汽车底盘处于汽车底部，其一直处于较为阴暗的环境中，且在汽车行驶过程中会受到雨水、沙石的冲击，导致表面出现破损，加速锈蚀，严重降低底盘的使用寿命，因此加强汽车底盘的防锈至关重要。
最直接有效的底盘防锈措施是在底盘上喷涂防锈漆，传统的底盘防锈漆主要为油性涂料，油性涂料的优点在于其形成的涂层较厚，使用寿命较长，但是其致命的缺点在于污染较大，不符合现代环保的生产要求。反观近几年来广为流行的水性涂料在环保性能方面能满足要求，其机械性能在某些方面强于油性涂料，但是常规的水性防锈涂料容易脱落，与基材间的附着力较差，透水性大，封闭性不足，从而导致其防锈效果有限。
水性氟碳树脂因其独特的结构，在耐久性、耐腐蚀性、耐污性等方面较之其它类水性涂料有突出的优势，在汽车底盘防锈方面有良好的应用前景。《新型水性氟碳防腐涂料的性能研究》一文以氟碳乳液作为成膜基料，复合铁钛粉和改性磷酸锌作为主要防腐颜料，制得的涂料表现出良好的密封效果和防腐蚀性能，但是氟碳树脂也存在一些缺陷，如固化温度较高、固化时间较长、附着性差、与填料的润湿性较差、成本较高等等问题，需要做进一步的改性处理，以提高其市场应用价值。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料，该涂料由以下重量份的原料制成：甲基丙烯酸三氟乙酯10-15、甲基丙烯酸羟乙酯10-12、丙烯酸3-5、纳米零价铁1-2、苯乙烯0.8-1.2、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3-5、偶氮二异丁腈0.4-0.5、N，N-二甲基甲酰胺12-18、盐酸多巴胺0.5-0.8、十二烷基硫酸钠0.1-0.2、烷基酚聚氧乙烯醚0.4-0.5、过硫酸钾1-2、去离子水30-40、超支化聚醚乳液12-15、消泡剂0.4-0.5、防锈颜料3-5、十二碳醇酯1-2。
所述的超支化聚醚乳液由以下重量份的原料制成：异佛尔酮二异氰酸酯8-12、二月桂酸二丁基锡0.1-0.2、N，N-二甲基甲酰胺12-16、环氧丙烷12-15、聚乙二醇单甲醚3-5、缩水甘油醚2-5、双金属氰化物催化剂0.8-1.2、去离子水40-50、十二烷基磺酸钠0.4-0.5，制备方法为：
（1）先取6-8重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、双金属氰化物催化剂投入反应釜中，真空脱水处理后在氮气氛围下搅拌升温至132-138℃，随后滴加1/3重量份的环氧丙烷，继续搅拌混合20-30min，随后滴加缩水甘油醚及余量的环氧丙烷，边滴加边搅拌，添加完毕后继续搅拌反应2-3h，反应结束后体系冷却至室温后静置分层，除去未反应单体，得端羟基超支化聚醚多元醇备用；
（2）取余量的异佛尔酮二异氰酸酯，将其投入N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌混合均匀后加入二月桂酸二丁基锡，搅拌混合均匀后体系油浴加热至35-40℃，保温反应2-3h，所得溶液备用；
（3）将十二烷基磺酸钠投入去离子水中配制成混合乳液，并将体系水浴加热至75-80℃，随后加入步骤（1）制得的端羟基超支化聚醚多元醇，与步骤（2）制备的物料混合均匀，体系加热至75-80℃，在氮气氛围下搅拌混合反应5-6h，反应结束后加入去离子水、十二烷基磺酸钠，超声乳化40-50min，即得所述的超支化聚醚乳液。
所述的一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料的制备方法为：
（1）先将N，N-二甲基甲酰胺投入反应容器中，通入氮气，体系水浴加热至50-60℃，随后加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯乙烯、纳米零价铁，搅拌混合40-50min，随后体系加热至70-80℃，在搅拌状态下加入偶氮二异丁腈，添加完毕后继续搅拌反应4-5h，反应结束后体系冷却是室温，经抽滤处理后所得产物醇洗后干燥，得聚合物包覆纳米零价铁微球备用；
（2）取10-15重量份的去离子水，加入盐酸多巴胺，搅拌至其完全溶解后投入步骤（1）制备的聚合物包覆纳米零价铁微球，超声振荡40-50min后静置5-8h，随后体系经过滤、水洗、干燥，得聚多巴胺再次包覆的纳米零价铁微球备用；
（3）将余量去离子水投入反应容器中，接着加入十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、1/3重量份的过硫酸钾，搅拌使其完全溶解混合，随后加入1/3重量份的甲基丙烯酸三氟乙酯、1/3重量份的丙烯酸以及1/3重量份的甲基丙烯酸羟乙酯，搅拌混合均匀后体系升温至50-60℃，反应20-30min后依次加入余量的甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸钾，边加边搅拌，添加完毕后保温反应20-30min，反应结束后冷却至室温，过滤，得改性氟碳树脂乳液备用；
（4）将超支化聚醚乳液与步骤（2）制备的物料以及防锈颜料混合球磨处理，至料浆粒度＜50μm，随后将所得浆料与步骤（3）制备的改性氟碳树脂乳液混合，搅拌50-60min后加入其它剩余物料，继续搅拌混合40-50min，最后用去离子水调节粘度，过滤后即得产品。
本发明制备了一种掺杂包覆纳米零价铁聚合物微球的水性氟碳树脂乳液，原料中的纳米零价铁具有良好的还原性，其经过三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-苯乙烯聚合物包覆处理后在环境中的稳定性得到提高，同时在其表面进一步包覆聚多巴胺薄膜，最终获得了具有高稳定性和分散性的纳米零价铁微球，其可有效的延缓金属材料表面的锈蚀，对材料表面有一定的修复能力，使得该氟碳树脂涂料较之传统的水性涂料具有更为长效的防锈周期，应用前景良好。
具体实施方式
一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料，该涂料由以下重量份的原料制成：甲基丙烯酸三氟乙酯10、甲基丙烯酸羟乙酯10、丙烯酸3、纳米零价铁1、苯乙烯0.8、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3、偶氮二异丁腈0.4、N，N-二甲基甲酰胺12、盐酸多巴胺0.5、十二烷基硫酸钠0.1、烷基酚聚氧乙烯醚0.4、过硫酸钾1、去离子水30、超支化聚醚乳液12、消泡剂0.4、防锈颜料3、十二碳醇酯1。
其中超支化聚醚乳液由以下重量份的原料制成：异佛尔酮二异氰酸酯8、二月桂酸二丁基锡0.1、N，N二甲基甲酰胺12、环氧丙烷12、聚乙二醇单甲醚3、缩水甘油醚2、双金属氰化物催化剂0.8、去离子水40、十二烷基磺酸钠0.4，其制备方法为：
（1）先取6重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、双金属氰化物催化剂投入反应釜中，真空脱水处理后在氮气氛围下搅拌升温至132℃，随后滴加1/3重量份的环氧丙烷，继续搅拌混合20min，随后滴加缩水甘油醚及余量的环氧丙烷，边滴加边搅拌，添加完毕后继续搅拌反应2h，反应结束后体系冷却至室温后静置分层，除去未反应单体，得端羟基超支化聚醚多元醇备用；
（2）取余量的异佛尔酮二异氰酸酯，将其投入N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌混合均匀后加入二月桂酸二丁基锡，搅拌混合均匀后体系油浴加热至35℃，保温反应2h，所得溶液备用；
（3）将十二烷基磺酸钠投入去离子水中配制成混合乳液，并将体系水浴加热至75℃，随后加入步骤（1）制得的端羟基超支化聚醚多元醇，与步骤（2）制备的物料混合均匀，体系加热至75℃，在氮气氛围下搅拌混合反应5h，反应结束后加入去离子水、十二烷基磺酸钠，超声乳化40min，即得所述的超支化聚醚乳液。
该实施例涂料的制备方法为：
（1）先将N，N-二甲基甲酰胺投入反应容器中，通入氮气，体系水浴加热至50℃，随后加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯乙烯、纳米零价铁，搅拌混合40min，随后体系加热至70℃，在搅拌状态下加入偶氮二异丁腈，添加完毕后继续搅拌反应4h，反应结束后体系冷却是室温，经抽滤处理后所得产物醇洗后干燥，得聚合物包覆纳米零价铁微球备用；
（2）取10重量份的去离子水，加入盐酸多巴胺，搅拌至其完全溶解后投入步骤（1）制备的聚合物包覆纳米零价铁微球，超声振荡40min后静置5h，随后体系经过滤、水洗、干燥，得聚多巴胺再次包覆的纳米零价铁微球备用；
（3）将余量去离子水投入反应容器中，接着加入十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、1/3重量份的过硫酸钾，搅拌使其完全溶解混合，随后加入1/3重量份的甲基丙烯酸三氟乙酯、1/3重量份的丙烯酸以及1/3重量份的甲基丙烯酸羟乙酯，搅拌混合均匀后体系升温至50℃，反应20min后依次加入余量的甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸钾，边加边搅拌，添加完毕后保温反应20min，反应结束后冷却至室温，过滤，得改性氟碳树脂乳液备用；
（4）将超支化聚醚乳液与步骤（2）制备的物料以及防锈颜料混合球磨处理，至料浆粒度＜50μm，随后将所得浆料与步骤（3）制备的改性氟碳树脂乳液混合，搅拌50min后加入其它剩余物料，继续搅拌混合40min，最后用去离子水调节粘度，过滤后即得产品。
制备的涂料遵照防锈漆标准进行性能测试，测试结果如下：
项目 性能指标
漆膜外观 正常
粘度（25℃/s） 30
表干时间（h） ＜1.5
实干时间（h） ＜30
耐冲击性/cm 42
漆膜附着力（级） 一级
耐盐水性 1048h无变化
耐盐雾性 1130h无异常
耐酸性 858h无变化
耐碱性 920h无变化
户外耐候性（24个月） 未发生明显变化

Claims (3)

1.一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料，其特征在于，该涂料由以下重量份的原料制成：甲基丙烯酸三氟乙酯10-15、甲基丙烯酸羟乙酯10-12、丙烯酸3-5、纳米零价铁1-2、苯乙烯0.8-1.2、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3-5、偶氮二异丁腈0.4-0.5、N，N-二甲基甲酰胺12-18、盐酸多巴胺0.5-0.8、十二烷基硫酸钠0.1-0.2、烷基酚聚氧乙烯醚0.4-0.5、过硫酸钾1-2、去离子水30-40、超支化聚醚乳液12-15、消泡剂0.4-0.5、防锈颜料3-5、十二碳醇酯1-2。
2.如权利要求1所述的一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料，其特征在于，所述的超支化聚醚乳液由以下重量份的原料制成：异佛尔酮二异氰酸酯8-12、二月桂酸二丁基锡0.1-0.2、N，N-二甲基甲酰胺12-16、环氧丙烷12-15、聚乙二醇单甲醚3-5、缩水甘油醚2-5、双金属氰化物催化剂0.8-1.2、去离子水40-50、十二烷基磺酸钠0.4-0.5，制备方法为：
（1）先取6-8重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、双金属氰化物催化剂投入反应釜中，真空脱水处理后在氮气氛围下搅拌升温至132-138℃，随后滴加1/3重量份的环氧丙烷，继续搅拌混合20-30min，随后滴加缩水甘油醚及余量的环氧丙烷，边滴加边搅拌，添加完毕后继续搅拌反应2-3h，反应结束后体系冷却至室温后静置分层，除去未反应单体，得端羟基超支化聚醚多元醇备用；
（2）取余量的异佛尔酮二异氰酸酯，将其投入N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌混合均匀后加入二月桂酸二丁基锡，搅拌混合均匀后体系油浴加热至35-40℃，保温反应2-3h，所得溶液备用；
（3）将十二烷基磺酸钠投入去离子水中配制成混合乳液，并将体系水浴加热至75-80℃，随后加入步骤（1）制得的端羟基超支化聚醚多元醇，与步骤（2）制备的物料混合均匀，体系加热至75-80℃，在氮气氛围下搅拌混合反应5-6h，反应结束后加入去离子水、十二烷基磺酸钠，超声乳化40-50min，即得所述的超支化聚醚乳液。
3.如权利要求1所述的一种汽车底盘防锈用掺杂包覆纳米铁聚合物微球的水基氟碳涂料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
（1）先将N，N-二甲基甲酰胺投入反应容器中，通入氮气，体系水浴加热至50-60℃，随后加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯乙烯、纳米零价铁，搅拌混合40-50min，随后体系加热至70-80℃，在搅拌状态下加入偶氮二异丁腈，添加完毕后继续搅拌反应4-5h，反应结束后体系冷却是室温，经抽滤处理后所得产物醇洗后干燥，得聚合物包覆纳米零价铁微球备用；
（2）取10-15重量份的去离子水，加入盐酸多巴胺，搅拌至其完全溶解后投入步骤（1）制备的聚合物包覆纳米零价铁微球，超声振荡40-50min后静置5-8h，随后体系经过滤、水洗、干燥，得聚多巴胺再次包覆的纳米零价铁微球备用；
（3）将余量去离子水投入反应容器中，接着加入十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、1/3重量份的过硫酸钾，搅拌使其完全溶解混合，随后加入1/3重量份的甲基丙烯酸三氟乙酯、1/3重量份的丙烯酸以及1/3重量份的甲基丙烯酸羟乙酯，搅拌混合均匀后体系升温至50-60℃，反应20-30min后依次加入余量的甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸钾，边加边搅拌，添加完毕后保温反应20-30min，反应结束后冷却至室温，过滤，得改性氟碳树脂乳液备用；
（4）将超支化聚醚乳液与步骤（2）制备的物料以及防锈颜料混合球磨处理，至料浆粒度＜50μm，随后将所得浆料与步骤（3）制备的改性氟碳树脂乳液混合，搅拌50-60min后加入其它剩余物料，继续搅拌混合40-50min，最后用去离子水调节粘度，过滤后即得产品。
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CN101117450A (zh) * 2007-07-23 2008-02-06 江南大学 一种有机颜料用非离子超支化型高分子分散剂的制备方法
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CN104449154A (zh) * 2014-11-28 2015-03-25 合肥工业大学 一种用于镀锌钢板的水性无铬耐指纹涂料

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