CN107523200A - 汽车热塑性塑料配件用涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

汽车热塑性塑料配件用涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车热塑性塑料配件用涂料及其制备方法和应用，该涂料包括以下重量份的组分：铝粉7～9份；甲基异丁酮8～10份；弹性聚氨酯树脂56～60份；蜡7～9份；稀释剂15～20份。制备方法，包括以下步骤：(1)在高速搅拌下使铝粉、甲基异丁酮、弹性聚氨酯树脂混合均匀；(2)再加入稀释剂，中速搅拌至溶质溶解；(3)再加入蜡，高速搅拌至蜡与其他组分混合均匀；过筛后得到汽车热塑性塑料配件用涂料。该涂料具有高附着性、高装饰性、高防腐性等优点。

Description

汽车热塑性塑料配件用涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种汽车热塑性塑料配件用涂料及其制备方法和应用。
背景技术
近些年，随着轿车等大宗商品整体购买能力的提升，中国轿车制造业正处于井喷态势。轿车用高性能热塑性塑料因为轻量化、人性化、节能等方面的优点，在轿车内饰件上已经得到了广泛的应用。目前，在轿车外饰件和功能结构件上的应用也在逐步推广。
目前市场上汽车轮毂饰盖底材主要有ABS+PC和PA66两种，PA66与ABS+PC属于热塑性塑料，热塑性树脂的优点是加工成型简便，具有较高的机械能。缺点是耐热性和刚性较差。目前对PA66的改进方法为添加滑石粉M15，采用滑石粉在刚性和韧性上改性PA66，改善底材表面极性，增加铝粉漆对尼龙饰盖底材的附着力，还可以增加多次反复加热重塑利用，节约成本。
目前，高级轿车一般会在汽车轮毂饰盖底材上喷涂金属漆，以保护轮毂，增加其美观度。但是，金属漆价格昂贵，经济型轿车上很少应用。因此，在日常生活中时常会见到经济型轿车轮毂表面出现褪色、脱落等现象，影响这类轿车轮毂的的美观。国内外关于轮毂饰盖涂料的应用研究很多，但进入产业化的报道不多。因此，有必要开发一种高附着、高保护性、低成本的满足经济型轿车的需求的汽车热塑性塑料配件用涂料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有高附着性、高装饰性、高防腐性的汽车热塑性塑料配件用涂料，还相应提供其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种汽车热塑性塑料配件用涂料，包括以下重量份的组分：
铝粉 7～9份；
甲基异丁酮 8～10份；
弹性聚氨酯树脂 56～60份；
蜡 7～9份；
稀释剂 15～20份。
优选地，所述稀释剂包括以下重量份的组分：
甲苯 8～12份；
甲基异丁酮 56～60份；
环己酮 13～17份；
N-N-二甲基甲酰胺 6～10份；
3-乙氧基丙酸乙酯 2～4份；
乙二醇单丁醚 4～8份。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的汽车热塑性塑料配件用涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在高速搅拌下使铝粉、甲基异丁酮、弹性聚氨酯树脂混合均匀；
(2)再加入稀释剂，中速搅拌至溶质溶解；
(3)再加入蜡，高速搅拌至蜡与其他组分混合均匀；过筛后得到汽车热塑性塑料配件用涂料。
优选地，所述步骤(1)中，所述高速搅拌的速率为1200～2500r/min，搅拌时间为10～15min。
优选地，所述步骤(2)中，所述中速搅拌的速率为800～1200r/min，搅拌时间为10～15min。
优选地，所述步骤(3)中，所述高速搅拌的速率为1200～2500r/min，搅拌时间为20～30min。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述汽车热塑性塑料配件用涂料或上述的制备方法所制得的汽车热塑性塑料配件用涂料的应用，包括以下步骤：
(a)在经前处理的汽车热塑性塑料配件上喷涂单组分铝粉漆，闪蒸6～8min；
(b)在经步骤(a)处理后的汽车热塑性塑料配件上湿喷涂所述汽车热塑性塑料配件用涂料，流平，烘烤，使单组分铝粉漆与汽车热塑性塑料配件用涂料发生物化反应，并固化附着在汽车热塑性塑料配件上。
优选地，所述步骤(b)中，流平时间为8～10min；烘烤温度为85℃，烘烤时间为30min。
优选地，所述步骤(a)中，喷涂工艺为：采用自动空气喷涂，供漆压力0.35MPa，色漆喷漆室温度24℃、湿度RH％＝50％；链速3.0m/min，喷涂时间为7～9s。
优选地，所述步骤(b)中，湿喷涂工艺为：采用自动空气喷涂，供漆压力0.45MPa，喷漆室温度为24℃，湿度RH％＝50％；链速3.0m/min，喷涂时间为8～9s。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明采用特殊的原料组合，其中，以弹性聚氨酯树脂(TPU树脂)为主体树脂，由于其优良的耐磨性，抗撕裂性，屈扰强度，且拉伸强度高，伸长率大，使涂料对底材的附着力和强度增加，份服了采用其它树脂对其饰盖附着力、抗老化性能的不良影响，确保了本发明具有优异的附着力、抗老化性能。铝粉作为铝粉涂料的装饰颜料，本发明旨在利用其着色、装饰、遮盖的性能。铝粉漆以其良好的闪光性为轿车轮毂饰盖领域提供装饰性，还可应用于其他有特殊装饰要求的工业领域。这种特殊的原料组合，不仅具有出色的附着力、抗老化、美观性能，而且价格实惠，有着广阔的市场前景。
2、本发明的涂料由于其特殊的防腐功能，可以承受日晒、雨淋、冰雪、盐雾、阳光辐照和风沙侵蚀，具有优异的防护作用，达到了高防护的效果。可应用于轿车保险杠、轮罩饰板、后导流板，行李箱盖，前翼板等热塑性塑料配件的保护，尤其适宜应用于上海大众、一汽大众和上海通用等欧美经济系轿车上，且易于施工，使用方便；制备方法简单，易于工业化大规模生产。
3、本发明经不断配方“初试-小试生产-性能检测-配方优化”流程反复实验进行筛选，掌握了较好的优化配方及工艺，可以降低铝合金轮毂表面喷涂金属漆的高昂费用，同时改善经济型轿车轮毂美观、达到保护轮毂作用。
附图说明
图1为本发明的汽车热塑性塑料配件用涂料的生产工艺流程图。
图2为本发明的汽车热塑性塑料配件用涂料应用于轮毂饰盖喷涂的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种本发明的汽车热塑性塑料配件用涂料，是由原料和稀释剂组合而成双组份清漆，包括以下重量份的组分：
铝粉8801 8份；由上海忆乐化工有限公司生产；
甲基异丁酮(MIBK) 9份；由山东紫翔化工有限公司生产；
弹性聚氨酯树脂(TPU) 60份；由天长市兴泰精细化工厂生产；
蜡 8份；由上海格闰宁化工科技有限公司生产；
稀释剂 15份。
其中，稀释剂包括以下重量份的组分：
甲苯(TOL) 10份；由常州中奥化工有限公司生产；
甲基异丁酮(MIBK) 58份；由山东紫翔化工有限公司生产；
环己酮(CYC) 15份；由常州中奥化工有限公司生产；
N-N-二甲基甲酰胺(DMF) 8份；由广州勤天化工有限公司生产；
3-乙氧基丙酸乙酯(EEP) 3份；由上海德茂化工有限公司生产；
乙二醇单丁醚(BCS) 6份。由常州中奥化工有限公司生产。
制备方法如下：
(1)在中速搅拌1000r/min下使铝粉、甲基异丁酮、弹性聚氨酯树脂混合均匀；
(2)再加入稀释剂，中速搅拌1000r/min至上述溶质溶解；
(3)再加入蜡，高速搅拌2000r/min至蜡与其他组分混合均匀；检验合格后以100目筛过滤包装，得到汽车热塑性塑料配件用涂料。
喷涂方法如下：
(a)首先把汽车轮毂饰盖底材(材质为尼龙PA66)前处理(用异丙醇手工擦拭)增加喷漆的附着力。除掉工件表面的油污、灰尘、锈迹，并在工件表面生成一层抗腐蚀且能够增加喷涂涂层附着力的“磷化层”。
(b)然后利用压缩机吹净处理表面的杂质。
(c)在处理好的饰盖上喷涂单组分铝粉漆。
(d)放到烘箱中进行闪蒸6-8min。
(e)再到喷漆室碰湿喷涂本实施例的双组份清漆。
(f)流平8-10min。能够很好地改善橘纹，提高鲜映性。
(g)烘烤(85℃×30分钟)后溶剂被挥发抽出，涂布铝粉漆及双组分清漆在加热下进行物化反应达到预固化，从液体变成固体，被固定在尼龙饰盖上，从而可得到我们想要的工件表面效果。
步骤(c)和(e)的具体喷漆工艺为：铝粉漆供漆压力0.35MPa，双组份清漆供漆压力0.45MPa，固化剂供漆压力0.35MPa，混合后供漆压力0.5MPa。
喷涂方式：自动空气喷涂；色漆喷漆室温度：24℃、湿度RH％＝50％；链速3.0m/min。
本发明是经不断配方(如对比例1-3)“初试-小试生产-性能检测-配方优化”流程反复实验进行筛选，掌握的较好的优化配方及工艺。
对比例1：
一种尼龙轮毂饰盖用涂料，是一种双组份清漆，包含以下重量份组分：
铝粉： 6份；
乙酸正丁酯： 8份；
OH-SZ-334树脂： 60份；
蜡： 8份；
醋酸丁酸纤维素； 8份；
稀释剂： 10份；
稀释剂包含以下重量份组分：
甲苯： 20份；
甲基异丁酮： 10份；
环己酮： 5份；
二甲苯： 30份；
乙酸正丁酯： 10份；
丙二醇甲醚醋酸酯： 25份；
制备方法如下：
(1)按配方要求的重量份进行称量，将铝粉、乙酸正丁酯、OH-SZ-334树脂、醋酸丁酸纤维素加入分散缸内，高速搅拌均匀后再加入稀释剂继续搅拌，使分散剂完全溶解；
(2)将上述分散缸调节为中速搅拌，将蜡加入其内，搅拌至均匀漆浆；
(3)再将上述分散缸高速搅拌20分钟，检验合格后以100目筛过滤包装；
喷涂方法如下：
(a)首先把尼龙轮毂饰盖底材前处理增加喷漆的附着力。
(b)然后利用压缩机吹净处理表面的杂质。
(c)处理好的饰盖上喷涂单组分铝粉漆。
(d)放到烘箱中进行闪蒸6-8min。
(e)再到喷漆室碰湿喷涂本对比例的双组分清漆。
(f)流平6-8min，改善橘纹。
(g)烘烤(85℃×30分钟)后溶剂被挥发抽出，涂布铝粉漆及双组分清漆在加热下进行物化反应达到预固化，从液体变成固体，被固定在尼龙轮毂饰盖上，从而得到我们想要的工件表面效果。
具体喷漆工艺参照实施例1。
现象：前期小试，耐热蒸汽喷射性能好。因轮毂饰盖底材采用多次反复加热重塑饰盖盘，出现耐蒸汽喷射不稳定，有时甚至出现完全脱落的情况。
原因分析：耐蒸汽喷射性能差，实质是附着力问题。轮毂饰盖底材为滑石粉填料改性PA66，填料及其用量的波动会影响涂料对底材的附着。另外，PA66是一种热塑性塑料，可以多次反复加热重塑利用，从而进行重新注塑利用，两种因素都会使底材表面张力降低、极性变小，涂料对其润湿性和展性差，从而影响到涂料对底材附着。
解决对策：取消配方中的醋酸丁酸纤维素，降低涂层的玻璃化温度，改善涂层韧性，增强涂层对底材的附着；同时，调整稀释剂，使底材表面与稀释剂二者的溶解度参数接近，从而使涂层与底材表面形成互混层，增强涂层的附着力。底材前处理(用异丙醇擦拭)增加喷漆的附着力。
对比例2：
一种尼龙轮毂饰盖涂料，是一种双组份清漆，包含以下重量份组分：
铝粉： 8份
甲基异丁酮： 9份
树脂： 60份；
蜡： 8份；
稀释剂： 15份；
稀释剂包含以下重量份成分：
异丙醇： 18份；
甲基异丁酮： 72份；
N-N-二甲基甲酰胺： 10份；
制备方法如下：
(1)按配方要求的重量份进行称量，将铝粉、甲基异丁酮、树脂加入分散缸内，高速搅拌均匀后再加入混合溶剂继续搅拌，使分散剂完全溶解；
(2)将上述分散缸调节为中速搅拌，将蜡加入其内，搅拌至均匀漆浆；
(3)再将上述分散缸高速搅拌25分钟，检验合格后以100目筛过滤包装；
喷涂方法如下：
(a)首先把底材前处理(用异丙醇手工擦拭)增加喷漆的附着力。除掉工件表面的油污、灰尘、锈迹，并在工件表面生成一层抗腐蚀且能够增加喷涂涂层附着力的“磷化层”。
(b)然后利用压缩机吹净处理表面的杂质。
(c)处理好的饰盖上喷涂单组分铝粉漆。
(d)放到烘箱中进行闪蒸7-9min。
(e)再到喷漆室碰湿喷涂双组分清漆。
(f)流平8-10min。能够很好地改善橘纹，提高鲜映性。
(g)烘烤(85℃×30分钟)后溶剂被挥发抽出，涂布铝粉漆及双组分清漆在加热下进行物化反应达到预固化，从液体变成固体，被固定在尼龙饰盖上，从而得到我们想要的工件表面效果。
具体喷漆工艺参照实施例1。
现象：冬季气温较低，喷漆间开空调加热送风，即使在雨天湿度也不超过50％，而进入春季后，随着环境温度的升高，在施工环境温度接近20℃，喷漆间不用开空调，而相对湿度超过70％时，铝粉漆湿膜严重发白，罩光后润湿不良，烘干后铝粉外观发黑。
原因分析：稀释剂中含有一定比例的快干低级醇类溶剂，挥发速率很快，与水有一定的混溶性，在湿度过高的环境下喷涂，由于溶剂挥发的致冷效果使湿膜表面空气中的水蒸气冷凝附在湿膜表面，从而产生发白现象，因湿膜表面有水，罩光时产生润湿不良，由于湿膜表面形成的水膜阻止湿膜内部溶剂的进一步挥发，不能闪干，罩光后清漆湿膜中的溶剂渗咬铝粉漆而使铝粉浮动发黑。
解决对策：调整稀释剂，取消配方中快干醇类溶剂，选用对油漆溶解力好，同时对底材有轻微咬合作用的溶剂，沸点不能过高，以免在烘烤温度下漆膜中溶剂残留过多而影响附着力。
对比例3：
一种尼龙轮毂饰盖涂料，是一种双组份清漆，包含以下重量份组分：
铝粉： 8份
甲基异丁酮： 9份
树脂： 60份；
蜡： 8份；
稀释剂： 15份；
稀释剂包含以下重量份组分：
甲苯： 10份；
甲基异丁酮： 58份；
环己酮： 15份；
N-N-二甲基甲酰胺： 8份；
3-乙氧基丙酸乙酯： 3份；
乙二醇单丁醚： 6份；
制备方法如下：
(1)按配方要求的重量份进行称量，将铝粉、甲基异丁酮、树脂加入分散缸内，高速搅拌均匀后再加入混合溶剂继续搅拌，使分散剂完全溶解；
(2)将上述分散缸调节为中速搅拌，将蜡加入其内，搅拌至均匀漆浆；
(3)再将上述分散缸高速搅拌28分钟，检验合格后以100目筛过滤包装；
喷涂方法如下：
(a)首先把底材前处理(用异丙醇手工擦拭)增加喷漆的附着力。除掉工件表面的油污、灰尘、锈迹，并在工件表面生成一层抗腐蚀且能够增加喷涂涂层附着力的“磷化层”。
(b)然后利用压缩机吹净处理表面的杂质。
(c)处理好的饰盖上喷涂单组分铝粉漆。
(d)放到烘箱中进行闪蒸6-8min。
(e)再到喷漆室碰湿喷涂本对比例的双组分清漆。
(f)流平8-10min。能够很好地改善橘纹，提高鲜映性。
(g)烘烤(85℃×30分钟)后溶剂被挥发抽出，涂布铝粉漆及双组分清漆在加热下进行物化反应达到预固化，从液体变成固体，被固定在尼龙饰盖上，从而得到我们想要的工件表面效果。
具体喷漆工艺参照实施例1。
现象：调整稀释剂，蒸汽喷射性能有所提高，只有轻微脱落，
原因分析：配方调整以及稀释剂的调整都有一定的限度，不能从根本上改善产品性能，
解决对策：重点放在主体树脂的筛选。
筛选结果如表1所示。
表1汽车热塑性塑料配件用涂料中原料树脂筛选结果表
小试对主体树脂的筛选发现，对尼龙底材附着力较好的树脂主要是聚酯聚氨酯弹性体树脂(TPU树脂)。
实施例1、对比例1-3的涂料的各项性能如表2所示。
表2实施例1、对比例1-3的涂料的各项性能对照表
实施例1、对比例1-3的涂料应用于汽车尼龙轮毂饰盖所形成的涂膜的机械性能如表3所示。
表3实施例1、对比例1-3的涂料形成的涂膜的机械性能机械性能测试对照表
从表2和表3可知，实施例1的汽车热塑性塑料配件用涂料综合性能优于对比例1-3的涂料.
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种汽车热塑性塑料配件用涂料，包括以下重量份的组分：
铝粉 7～9份；
甲基异丁酮 8～10份；
弹性聚氨酯树脂 56～60份；
蜡 7～9份；
稀释剂 15～20份。
2.根据权利要求1所述的汽车热塑性塑料配件用涂料，其特征在于，所述稀释剂包括以下重量份的组分：
甲苯 8～12份；
甲基异丁酮 56～60份；
环己酮 13～17份；
N-N-二甲基甲酰胺 6～10份；
3-乙氧基丙酸乙酯 2～4份；
乙二醇单丁醚 4～8份。
3.一种如权利要求1或2所述的汽车热塑性塑料配件用涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在高速搅拌下使铝粉、甲基异丁酮、弹性聚氨酯树脂混合均匀；
(2)再加入稀释剂，中速搅拌至溶质溶解；
(3)再加入蜡，高速搅拌至蜡与其他组分混合均匀；过筛后得到汽车热塑性塑料配件用涂料。
4.根据权利要求3所述的汽车热塑性塑料配件用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述高速搅拌的速率为1200～2500r/min，搅拌时间为10～15min。
5.根据权利要求3所述的汽车热塑性塑料配件用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述中速搅拌的速率为800～1200r/min，搅拌时间为10～15min。
6.根据权利要求3所述的汽车热塑性塑料配件用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述高速搅拌的速率为1200～2500r/min，搅拌时间为20～30min。
7.一种如权利要求1或2所述汽车热塑性塑料配件用涂料或如权利要求3～6任一项所述的制备方法所制得的汽车热塑性塑料配件用涂料的应用，包括以下步骤：
(a)在经前处理的汽车热塑性塑料配件上喷涂单组分铝粉漆，闪蒸6～8min；
(b)在经步骤(a)处理后的汽车热塑性塑料配件上湿喷涂所述汽车热塑性塑料配件用涂料，流平，烘烤，使单组分铝粉漆与汽车热塑性塑料配件用涂料发生物化反应，并固化附着在汽车热塑性塑料配件上。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述步骤(b)中，流平时间为8～10min；烘烤温度为85℃，烘烤时间为30min。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述步骤(a)中，喷涂工艺为：采用自动空气喷涂，供漆压力0.35MPa，色漆喷漆室温度24℃、湿度RH％＝50％；链速3.0m/min，喷涂时间为7～9s。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述步骤(b)中，湿喷涂工艺为：采用自动空气喷涂，供漆压力0.45MPa，喷漆室温度为24℃，湿度RH％＝50％；链速3.0m/min，喷涂时间为8～9s。
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