CN106543845A - 一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料，它是由下述重量份的原料组成的：四甲氧基甲基甘脲0.7‑1、三苯基膦0.4‑1、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷0.1‑0.2、硫酸铝铵1‑2、甲基丙烯酸羟乙酯7‑9、五氧化二磷0.8‑1、对甲氧基苯酚2‑3、四丁基溴化铵0.6‑2、丙烯酸17‑20、甲基丙烯酸甲酯6‑8、环氧树脂E‑51140‑150、过硫酸铵0.07‑0.1、碳酸氢钠2‑3、十二烷基苯磺酸钠0.6‑1、六甲基环三硅氧烷0.2‑0.4、双乙酸钠1‑2、高岭土6‑9、烯基琥珀酸酐1‑2。本发明成本低，解决了汽车钢板弹簧涂层现阶段“落地量”大、不环保、防锈能力差的问题。

Description

一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料及其制备方法。
背景技术
丙烯酸单体常在水性丙烯酸树脂的聚合过程中被采用，由于丙烯酸上的亲水性羧基的存在，使得聚合物乳液稳定性增强，在干膜的条件下，羧基能够与底材紧密的粘附在一起，大大提高了涂层间的附着力；但是在潮湿环境中，由于丙烯酸上的羧基亲水，与水之间的缔合作用很强烈，水分子容易通过毛细管吸附进入涂层与金属的界面中，导致羧基与金属基材表面的作用力大大降低，潮湿状态附着力表现不佳，耐水性降低，随之也会影响涂膜的防腐性能。功能磷酸酯单体是磷酸单酯、磷酸二酯和少量磷酸的混合物；磷酸单酯可以与金属基材发生反应生成磷酸单酯铁盐，形成致密的保护膜，这样样磷酸酯就被牢固地连接到基材上，从而提高了涂膜的附着力；
近年来，因为功能磷酸酯在提高涂膜防锈性能以及抗闪锈方面的奇效，使得他越来越受到重视，随着越来越多的研发工作者开始研究它在水性丙烯酸防腐涂料中的应用。将其作为添加剂提高的防腐蚀性能明显，并且操作过程简单、方便，已经成为今后水性防腐涂料研究的一个重要发展方向；
然而，功能性磷酸酯单体多为进口，价格比较昂贵，磷酸酯单体制备的工艺较为复杂，国内对其合成过程系统的研究比较少，这些不利因素局限了磷酸酯在水性丙烯酸防腐涂料中的应用发展。然而发性能更优、更便宜的磷酸酯进展缓慢，所以，简化磷酸酯的制备工艺以及尽量提高功能磷酸酯单体的利用率成为目前切实可行的方法；环氧树脂对丙烯酸树脂的改性对漆膜的硬度以及耐水性有显著的提高；
磷酸酯功能单体对丙烯酸树脂的改性能够高效的提高漆膜的防锈性能，而且操作简便。由于目前含氟乳化剂与氟单体价格昂贵，接枝效率低。本发明考虑到汽车钢板弹簧涂装的特殊要求，采用磷酸酯单体以及环氧丙烯酸单体改性丙烯酸树脂为主体树脂；
汽车钢板弹簧的涂装过程是：一片一片钢板弹簧进行涂装，然后总成锁在一起再进行涂装的。如果涂层厚，锁在一起的过程中，两弹簧片之间的涂层就会挤压出来，甚至破坏涂层。如果涂层太薄，一般的涂料防锈性能差，不足以保护汽车钢板弹簧片，这就需要制得的新涂料涂层较薄的情况下拥有尽可能高的防锈性能。目前国内外汽车钢板弹簧的涂层均较厚，或多或少的存在涂层总成过程中太厚挤压的破坏，这些破坏处会进一步成为锈蚀点，严重的影响汽车钢板弹簧涂层的质量，尽可能提高单位厚度涂层的防锈性正逐渐成为急需解决的难题。于是，本发明采用丙烯酸树脂作为主体树脂，用环氧树脂对它进行改性，这就使得新涂料既具有环氧树脂优异的防腐性能、附着力，又具有丙烯酸树脂优异的耐化学品性以及柔韧性，极大的提高了单位厚度涂层的防锈性能。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料，它是由下述重量份的原料组成的：
四甲氧基甲基甘脲0.7-1、三苯基膦0.4-1、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷0.1-0.2、硫酸铝铵1-2、甲基丙烯酸羟乙酯7-9、五氧化二磷0.8-1、对甲氧基苯酚2-3、四丁基溴化铵0.6-2、丙烯酸17-20、甲基丙烯酸甲酯6-8、环氧树脂E-51140-150、过硫酸铵0.07-0.1、碳酸氢钠2-3、十二烷基苯磺酸钠0.6-1、六甲基环三硅氧烷0.2-0.4、双乙酸钠1-2、高岭土6-9、烯基琥珀酸酐1-2。
一种所述的复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将上述双乙酸钠加入到其重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为64-70℃，保温搅拌5-10分钟，加入上述烯基琥珀酸酐，搅拌至常温，得水分散液；
（2）将上述三苯基膦加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为57-60℃，保温搅拌8-10分钟，加入上述六甲基环三硅氧烷，搅拌至常温，得硅烷醇液；
（3）取上述对甲氧基苯酚重量的65-70%，与上述甲基丙烯酸羟乙酯混合，升温温度为30-35℃、1000-1200转/分下保温搅拌10-13分钟，加入上述五氧化二磷，升高温度为70-75℃，保温搅拌100-120分钟，加入混合体系重量4-6%的水，送入87-90℃的恒温水浴中，保温搅拌2.7-3小时，出料冷却，得羟基磷酸酯；
（4）将上述四丁基溴化铵、剩余的对甲氧基苯酚混合，加入到上述丙烯酸中，搅拌均匀，得丙烯酸分散液；
（5）取上述环氧树脂E-51，与上述四甲氧基甲基甘脲混合，送入到100-110℃的油浴中，滴加上述丙烯酸分散液，保温搅拌3-4小时，出料冷却，得环氧丙烯酸酯单体；
（6）将上述十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷加入到其重量3-5倍的无水乙醇中，升高温度为58-60℃，加入上述环氧丙烯酸酯单体，保温搅拌20-30分钟，得单体硅烷醇液；
（7）将上述硫酸铝铵加入到其重量7-10倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为63-70℃，保温搅拌4-9分钟，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至常温，与上述体硅烷醇液、甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌均匀，加入到混合料重量2-3倍的去离子水中，搅拌均匀，得预乳液；
（8）将上述碳酸氢钠加入到其重量18-20倍的去离子水中，在70-75℃下搅拌均匀，加入上述过硫酸铵、水分散液，升高温度为80-85℃，滴加上述预乳液，滴加完毕后加入上述羟基磷酸酯，继续保温搅拌50-60分钟，降低温度为60-65℃，加入剩余各原料，保温30-40分钟，调节pH为6-7，研磨至细度小于50μm，即得。
本发明的优点是：
使用方法：在使用前将本发明的涂料与其重量20-30%的Anquamine 2771固化剂混合，搅拌均匀，即可进行涂装；
本发明通过核壳乳液聚合的方法，将环氧丙烯酸酯的环氧基固定在核壳结构的核层，甲基丙烯酸作为亲水交联剂固定在核壳乳胶粒的外层，其中甲基丙烯酸上的羧基在乳液聚合的过程中先用有机胺中和封闭住，使得乳液在聚合以及贮存的过程中不会过早的发生环氧基与羧基的反应，随着水分蒸发，乳胶粒粒子接触、堆积、变形、塌陷，聚合物大分子得到充分的混合，又随着有机胺的挥发，越来越多的羧基被解封，于是分布在不同层中的环氧基和羧基相遇发生了交联反应，构成了本发明的自交联乳液的交联体系，漆膜的交联度和致密性得到极大的提高；
本发明将含有大量磷羟基能够与金属的表面形成络合物的磷酸酯单体引入到丙烯酸酯乳液中，磷酸酯单体中磷羟基与金属表面有较强的螯合作用，可以与多价金属作用形成磷酸盐络合物，并以共价键的形式把聚合物牢固地连接到金属基材上，湿附着力明显提高，大量的磷羟基分布在核壳乳液的壳层，壳层的磷羟基能够第一时间与金属表面接触，防止“闪蚀”现象的出现，使得乳液具有类似磷化作用的功能，既为汽车钢板弹簧涂层省去了磷化处理这道工序，又不会产生磷化废液而污染环境，降低了成本，解决了汽车钢板弹簧涂层现阶段“落地量”大、不环保、防锈能力差的问题。
本发明的汽车钢板弹簧涂料采用复合硅烷处理，有效的提高了涂膜的疏水性和稳定性。
具体实施方式
一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料，它是由下述重量份的原料组成的：
四甲氧基甲基甘脲0.7、三苯基膦0.4、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷0.1、硫酸铝铵1、甲基丙烯酸羟乙酯7、五氧化二磷0.8、对甲氧基苯酚2、四丁基溴化铵0.6、丙烯酸17、甲基丙烯酸甲酯6、环氧树脂E-51 143、过硫酸铵0.07、碳酸氢钠2、十二烷基苯磺酸钠0.6、六甲基环三硅氧烷0.2、双乙酸钠1、高岭土6、烯基琥珀酸酐1。
一种所述的复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将上述双乙酸钠加入到其重量10倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为64℃，保温搅拌5分钟，加入上述烯基琥珀酸酐，搅拌至常温，得水分散液；
（2）将上述三苯基膦加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为57℃，保温搅拌8分钟，加入上述六甲基环三硅氧烷，搅拌至常温，得硅烷醇液；
（3）取上述对甲氧基苯酚重量的65%，与上述甲基丙烯酸羟乙酯混合，升温温度为30℃、1000转/分下保温搅拌10分钟，加入上述五氧化二磷，升高温度为70℃，保温搅拌100分钟，加入混合体系重量4%的水，送入87℃的恒温水浴中，保温搅拌2.7小时，出料冷却，得羟基磷酸酯；
（4）将上述四丁基溴化铵、剩余的对甲氧基苯酚混合，加入到上述丙烯酸中，搅拌均匀，得丙烯酸分散液；
（5）取上述环氧树脂E，与上述四甲氧基甲基甘脲混合，送入到100℃的油浴中，滴加上述丙烯酸分散液，保温搅拌3小时，出料冷却，得环氧丙烯酸酯单体；
（6）将上述十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷加入到其重量3倍的无水乙醇中，升高温度为58℃，加入上述环氧丙烯酸酯单体，保温搅拌20分钟，得单体硅烷醇液；
（7）将上述硫酸铝铵加入到其重量7倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为63℃，保温搅拌4分钟，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至常温，与上述体硅烷醇液、甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌均匀，加入到混合料重量2倍的去离子水中，搅拌均匀，得预乳液；
（8）将上述碳酸氢钠加入到其重量18倍的去离子水中，在70℃下搅拌均匀，加入上述过硫酸铵、水分散液，升高温度为80℃，滴加上述预乳液，滴加完毕后加入上述羟基磷酸酯，继续保温搅拌50分钟，降低温度为60℃，加入剩余各原料，保温30分钟，调节pH为6，研磨至细度小于50μm，即得。
性能测试：
耐3%盐水 700h无变化；
附着力 1 级，无“闪锈”；
抗冲击性：≥50kg/cm；
耐酸性：（25%硫酸、25℃）：30d无变化；
耐碱性：（25%氢氧化钠、25℃）：30d无变化。

Claims (2)

1.一种复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
四甲氧基甲基甘脲0.7-1、三苯基膦0.4-1、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷0.1-0.2、硫酸铝铵1-2、甲基丙烯酸羟乙酯7-9、五氧化二磷0.8-1、对甲氧基苯酚2-3、四丁基溴化铵0.6-2、丙烯酸17-20、甲基丙烯酸甲酯6-8、环氧树脂E-51140-150、过硫酸铵0.07-0.1、碳酸氢钠2-3、十二烷基苯磺酸钠0.6-1、六甲基环三硅氧烷0.2-0.4、双乙酸钠1-2、高岭土6-9、烯基琥珀酸酐1-2。
2.一种如权利要求1所述的复合硅烷改性汽车钢板弹簧涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将上述双乙酸钠加入到其重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为64-70℃，保温搅拌5-10分钟，加入上述烯基琥珀酸酐，搅拌至常温，得水分散液；
（2）将上述三苯基膦加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为57-60℃，保温搅拌8-10分钟，加入上述六甲基环三硅氧烷，搅拌至常温，得硅烷醇液；
（3）取上述对甲氧基苯酚重量的65-70%，与上述甲基丙烯酸羟乙酯混合，升温温度为30-35℃、1000-1200转/分下保温搅拌10-13分钟，加入上述五氧化二磷，升高温度为70-75℃，保温搅拌100-120分钟，加入混合体系重量4-6%的水，送入87-90℃的恒温水浴中，保温搅拌2.7-3小时，出料冷却，得羟基磷酸酯；
（4）将上述四丁基溴化铵、剩余的对甲氧基苯酚混合，加入到上述丙烯酸中，搅拌均匀，得丙烯酸分散液；
（5）取上述环氧树脂E-51，与上述四甲氧基甲基甘脲混合，送入到100-110℃的油浴中，滴加上述丙烯酸分散液，保温搅拌3-4小时，出料冷却，得环氧丙烯酸酯单体；
（6）将上述十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷加入到其重量3-5倍的无水乙醇中，升高温度为58-60℃，加入上述环氧丙烯酸酯单体，保温搅拌20-30分钟，得单体硅烷醇液；
（7）将上述硫酸铝铵加入到其重量7-10倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为63-70℃，保温搅拌4-9分钟，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至常温，与上述体硅烷醇液、甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌均匀，加入到混合料重量2-3倍的去离子水中，搅拌均匀，得预乳液；
（8）将上述碳酸氢钠加入到其重量18-20倍的去离子水中，在70-75℃下搅拌均匀，加入上述过硫酸铵、水分散液，升高温度为80-85℃，滴加上述预乳液，滴加完毕后加入上述羟基磷酸酯，继续保温搅拌50-60分钟，降低温度为60-65℃，加入剩余各原料，保温30-40分钟，调节pH为6-7，研磨至细度小于50μm，即得。
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