CN108707376A - 一种汽车防刮涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车防刮涂料的制备方法，属于高分子材料技术领域。按重量份数计，依次称取：55～65份水性丙烯酸树脂，15～20份水，15～25份添加剂，8～12份改性氧化铝，4～6份表面活性剂和12～18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入表面活性剂，颜料，添加剂和改性氧化铝，于温度为45～55℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～40min后，得汽车防刮涂料。本发明所得产品具有优异的防刮性。

Description

一种汽车防刮涂料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种汽车防刮涂料的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
近年来，汽车成为人们出行的主要代步工具。汽车喷上涂料，不仅使车体表面形成一种保护膜，车身不容易被腐蚀、还可以延长汽车的使用寿命，更是给人一种美观的享受。
汽车涂料有一下几方面的作用：（1）美化车的外观：要求漆膜丰满，光泽华丽柔和，鲜映性好，色彩多种多样并符合潮流，使其外观看上去更加赏心悦目，给人以美感；（2）极好的施工性和配套性，汽车漆一般系多层涂装，因靠单层涂装一般达不到良好的性能，所以要求各涂层之间附着力好，无缺陷；（3）极好的机械性能，适应汽车的高速、多震和应变，要求漆膜的附着力好、坚硬柔韧、耐冲击、耐弯曲、耐划伤、耐摩擦等性能优越；（4）极好的耐擦洗性、耐污性和良好的可修补性。要求耐毛刷、肥皂、清洗剂清洗，与其他常见的污渍接触后不留痕迹；（5）极好的耐候性耐腐蚀性，能适用于各种温度、曝晒及风雨侵蚀，在各种气候条件下保持不失光、不变色、不起泡、不开裂、不脱落、不粉化、不锈蚀，漆膜的使用寿命一般大于10年。
然而，在汽车使用过程中，汽车表面的漆面常与硬物质接触，例如，汽车在行驶过程中，受到路上碎石子的撞击；在洗刷车身时，水中杂质对漆膜的冲刷，还要受到金属、树脂等物体的刮伤，从而影响了汽车车身的美观。另外，汽车长期暴露在各种恶劣的环境中，汽车表面容易老化、腐蚀、充满细菌，造成 光泽度降低。同时，由于近年来人们对环境的日益重视，挥发性有机物（VOC）的排放正受到越来越严格的限制，国内大部分大巴、客车厂所使用的中涂漆，属于溶剂型油漆，含有大量有害物质成分，其VOC排放量为100g/m2，不符合绿色环保的要求，而且在喷涂过程中，产生大量挥发有害物质，影响工人健康，因此，开发具有高光泽度、耐刮擦、抗冲击性、耐久性的环保水性汽车涂料十分重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对目前使用的汽车涂料防刮性能不佳的问题，本发明提供了一种汽车防刮涂料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）将白油与气相二氧化硅按质量比12：2～12：3混合，并加入白油质量0.1～0.3倍的表面活性剂，搅拌混合后，得油相混合物；
（2）将丙烯酰胺与水按质量比1：5～1：10混合，并加入丙烯酰胺质量0.5～0.6倍的丙烯酸和丙烯酰胺质量0.10～0.14倍的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌混合后，调节pH至中性，得丙烯酰胺混合物，将丙烯酰胺混合物与亚硫酸氢钠按质量比10：2～15：2混合，得水相混合物，将水相混合物与油相混合物按质量比1：2～1：1混合，并加入水相混合物质量0.1～0.2倍的过硫酸铵，搅拌混合后，干燥，得添加剂；
（3）将十八水硫酸铝与水按质量比1.0：2.0～1.5：2.0混合，调节pH至9.0～9.2，于高压密闭反应釜中恒温反应20～28h后，冷却，离心分离，得沉淀物，将沉淀物超声水洗后，干燥，得前驱物，将前驱物高温煅烧，得预改性氧化铝；
（4）将无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷按质量比8：1～10：1混合，并加入无水乙醇质量0.1～0.2倍的二苯基二甲氧基硅烷，无水乙醇质量0.11～0.12倍的去离子水和无水乙醇质量0.03～0.05倍的盐酸，于氮气氛围下，搅拌反应，得处理剂；
（5）将预改性氧化铝与无水乙醇按质量比1：3～1：4混合，搅拌混合后，加入预改性氧化铝质量0.1～0.3倍的处理剂，搅拌混合后，过滤，真空干燥，得改性氧化铝；
（6）按重量份数计，依次称取：55～65份水性丙烯酸树脂，15～20份水，15～18份添加剂，8～12份改性氧化铝，4～6份表面活性剂和12～18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合，并加入表面活性剂，颜料，添加剂和改性氧化铝，搅拌混合后，得汽车防刮涂料。
所述表面活性剂为司盘-80，吐温-60或十二烷基苯磺酸钠中任意一种。
步骤（6）所述颜料为氧化铁，钛白或铬黄中任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备汽车防刮涂料加入添加剂，首先添加剂为弹性微球，在加入产品中后，可在表面活性剂的作用下分散于产品中，在产品受外力作用时，由于微球的弹性可对外力进行缓冲，从而使产品的防刮性能提高，其次，添加剂中含有气相二氧化硅内核，在微球破裂后，气相二氧化硅可暴露于产品中，从而使产品的防刮性能进一步提高；
（2）本发明在制备汽车防刮涂料加入改性氧化铝，一方面，改性氧化铝为片状材料，在加入产品中后，可在产品中形成保护层，从而使产品的防刮性能提高，另一方面，氧化铝在经过改性后表面被树枝覆盖，从而减少氧化铝在加入产品后的团聚，并且可在表面活性剂的作用下分散于产品之中，进而使产品的防刮性提高，并且由于在产品制备过程中部分氧化铝可覆盖于添加剂表面，从而使产品的防刮性提高。
具体实施方式
将白油与气相二氧化硅按质量比12：2～12：3混合于烧杯中，并向烧杯中加入白油质量0.1～0.3倍的表面活性剂，于温度为35～45℃，转速为240～350r/min的条件下搅拌混合35～50min后，得油相混合物；将丙烯酰胺与水按质量比1：5～1：10混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.5～0.6倍的丙烯酸和丙烯酰胺质量0.10～0.14倍的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，于温度为45～55℃，转速为250～350r/min的条件下搅拌混合40～60min后，并用质量分数为10～12%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的pH至中性，得丙烯酰胺混合物，将丙烯酰胺混合物与亚硫酸氢钠按质量比10：2～15：2混合，于温度为40～50℃，转速为200～300r/min的条件下，搅拌混合15～30min后，得水相混合物，将水相混合物与油相混合物按质量比1：2～1：1混合锥形瓶中，并向锥形瓶中加入水相混合物质量0.1～0.2倍的过硫酸铵，于温度为40～50℃，转速为200～300r/min的条件下搅拌混合4～6h后，得混合料，将混合料于温度为60～80℃的条件下干燥30～60min后，得添加剂；将十八水硫酸铝与水按质量比1.0：2.0～1.5：2.0混合，并用质量分数为25～28%的氨水调节十八水硫酸铝与水的混合物pH至9.0～9.2后，得十八水硫酸铝混合物，将十八水硫酸铝混合物加入高压密闭反应釜中，于温度为200～220℃，压力为0.2～0.8MPa的条件下恒温反应20～28h后，冷却，得预处理十八水硫酸铝混合物，将预处理十八水硫酸铝混合物离心分离，得沉淀物，将沉淀物于频率为45～55kHz的条件下超声水洗10～20min后，于温度为80～90℃的条件下干燥15～25min后，得前驱物，将前驱物于温度为600～660℃的条件下高温煅烧4～5h后，得预改性氧化铝；将无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷按质量比8：1～10：1混合，并向无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷的混合物中加入无水乙醇质量0.1～0.2倍的二苯基二甲氧基硅烷，无水乙醇质量0.11～0.12倍的去离子水和无水乙醇质量0.03～0.05倍的质量分数为5～10%的盐酸，得处理剂坯料，向处理剂坯料中以10～20mL/min的速率通入氮气，并于温度为60～70℃，转速为250～350r/min的条件下搅拌反应80～120min后，得处理剂；将预改性氧化铝与无水乙醇按质量比1：3～1：4混合，于温度为30～40℃，转速为3000～4500r/min的条件下搅拌混合30～40min后，向预改性氧化铝与无水乙醇的混合物中加入预改性氧化铝质量0.1～0.3倍的处理剂，于温度为30～40℃，转速为5000～7000r/min的条件下搅拌混合30～50min后，过滤，得改性氧化铝坯料，将改性氧化铝坯料于温度为60～70℃的条件下真空干燥20～25h后，得改性氧化铝；按重量份数计，依次称取：55～65份水性丙烯酸树脂，15～20份水，15～25份添加剂，8～12份改性氧化铝，4～6份表面活性剂和12～18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入表面活性剂，颜料，添加剂和改性氧化铝，于温度为45～55℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～40min后，得汽车防刮涂料。所述表面活性剂为司盘-80，吐温-60或十二烷基苯磺酸钠中任意一种。所述颜料为氧化铁，钛白或铬黄中任意一种。
实例1
将白油与气相二氧化硅按质量比12：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入白油质量0.1倍的表面活性剂，于温度为35℃，转速为240r/min的条件下搅拌混合50min后，得油相混合物；将丙烯酰胺与水按质量比1：10混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.6倍的丙烯酸和丙烯酰胺质量0.14倍的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合60min后，并用质量分数为12%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的pH至中性，得丙烯酰胺混合物，将丙烯酰胺混合物与亚硫酸氢钠按质量比15：2混合，于温度为50℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合30min后，得水相混合物，将水相混合物与油相混合物按质量比1：1混合锥形瓶中，并向锥形瓶中加入水相混合物质量0.2倍的过硫酸铵，于温度为50℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合6h后，得混合料，将混合料于温度为80℃的条件下干燥60min后，得添加剂；将十八水硫酸铝与水按质量比1.5：2.0混合，并用质量分数为28%的氨水调节十八水硫酸铝与水的混合物pH至9.2后，得十八水硫酸铝混合物，将十八水硫酸铝混合物加入高压密闭反应釜中，于温度为220℃，压力为0.8MPa的条件下恒温反应28h后，冷却，得预处理十八水硫酸铝混合物，将预处理十八水硫酸铝混合物离心分离，得沉淀物，将沉淀物于频率为55kHz的条件下超声水洗20min后，于温度为90℃的条件下干燥25min后，得前驱物，将前驱物于温度为660℃的条件下高温煅烧5h后，得预改性氧化铝；将无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷按质量比10：1混合，并向无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷的混合物中加入无水乙醇质量0.2倍的二苯基二甲氧基硅烷，无水乙醇质量0.12倍的去离子水和无水乙醇质量0.05倍的质量分数为10%的盐酸，得处理剂坯料，向处理剂坯料中以20mL/min的速率通入氮气，并于温度为70℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应120min后，得处理剂；将预改性氧化铝与无水乙醇按质量比1：4混合，于温度为40℃，转速为4500r/min的条件下搅拌混合40min后，向预改性氧化铝与无水乙醇的混合物中加入预改性氧化铝质量0.3倍的处理剂，于温度为40℃，转速为7000r/min的条件下搅拌混合50min后，过滤，得改性氧化铝坯料，将改性氧化铝坯料于温度为70℃的条件下真空干燥25h后，得改性氧化铝；按重量份数计，依次称取：65份水性丙烯酸树脂，20份水，25份添加剂，12份改性氧化铝，6份表面活性剂和18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入表面活性剂，颜料，添加剂和改性氧化铝，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得汽车防刮涂料。所述表面活性剂为司盘-80。所述颜料为氧化铁。
实例2
将十八水硫酸铝与水按质量比1.5：2.0混合，并用质量分数为28%的氨水调节十八水硫酸铝与水的混合物pH至9.2后，得十八水硫酸铝混合物，将十八水硫酸铝混合物加入高压密闭反应釜中，于温度为220℃，压力为0.8MPa的条件下恒温反应28h后，冷却，得预处理十八水硫酸铝混合物，将预处理十八水硫酸铝混合物离心分离，得沉淀物，将沉淀物于频率为55kHz的条件下超声水洗20min后，于温度为90℃的条件下干燥25min后，得前驱物，将前驱物于温度为660℃的条件下高温煅烧5h后，得预改性氧化铝；将无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷按质量比10：1混合，并向无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷的混合物中加入无水乙醇质量0.2倍的二苯基二甲氧基硅烷，无水乙醇质量0.12倍的去离子水和无水乙醇质量0.05倍的质量分数为10%的盐酸，得处理剂坯料，向处理剂坯料中以20mL/min的速率通入氮气，并于温度为70℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应120min后，得处理剂；将预改性氧化铝与无水乙醇按质量比1：4混合，于温度为40℃，转速为4500r/min的条件下搅拌混合40min后，向预改性氧化铝与无水乙醇的混合物中加入预改性氧化铝质量0.3倍的处理剂，于温度为40℃，转速为7000r/min的条件下搅拌混合50min后，过滤，得改性氧化铝坯料，将改性氧化铝坯料于温度为70℃的条件下真空干燥25h后，得改性氧化铝；按重量份数计，依次称取：65份水性丙烯酸树脂，20份水，25份添加剂，12份改性氧化铝，6份表面活性剂和18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入表面活性剂，颜料，添加剂和改性氧化铝，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得汽车防刮涂料。所述表面活性剂为司盘-80。所述颜料为氧化铁。
实例3
将白油与气相二氧化硅按质量比12：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入白油质量0.1倍的表面活性剂，于温度为35℃，转速为240r/min的条件下搅拌混合50min后，得油相混合物；将丙烯酰胺与水按质量比1：10混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.6倍的丙烯酸和丙烯酰胺质量0.14倍的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合60min后，并用质量分数为12%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的pH至中性，得丙烯酰胺混合物，将丙烯酰胺混合物与亚硫酸氢钠按质量比15：2混合，于温度为50℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合30min后，得水相混合物，将水相混合物与油相混合物按质量比1：1混合锥形瓶中，并向锥形瓶中加入水相混合物质量0.2倍的过硫酸铵，于温度为50℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合6h后，得混合料，将混合料于温度为80℃的条件下干燥60min后，得添加剂；将无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷按质量比10：1混合，并向无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷的混合物中加入无水乙醇质量0.2倍的二苯基二甲氧基硅烷，无水乙醇质量0.12倍的去离子水和无水乙醇质量0.05倍的质量分数为10%的盐酸，得处理剂坯料，向处理剂坯料中以20mL/min的速率通入氮气，并于温度为70℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应120min后，得处理剂；将纳米氧化铝与无水乙醇按质量比1：4混合，于温度为40℃，转速为4500r/min的条件下搅拌混合40min后，向纳米氧化铝与无水乙醇的混合物中加入预改性氧化铝质量0.3倍的处理剂，于温度为40℃，转速为7000r/min的条件下搅拌混合50min后，过滤，得改性氧化铝坯料，将改性氧化铝坯料于温度为70℃的条件下真空干燥25h后，得改性氧化铝；按重量份数计，依次称取：65份水性丙烯酸树脂，20份水，25份添加剂，12份改性氧化铝，6份表面活性剂和18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入表面活性剂，颜料，添加剂和改性氧化铝，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得汽车防刮涂料。所述表面活性剂为司盘-80。所述颜料为氧化铁。
实例4
将白油与气相二氧化硅按质量比12：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入白油质量0.1倍的表面活性剂，于温度为35℃，转速为240r/min的条件下搅拌混合50min后，得油相混合物；将丙烯酰胺与水按质量比1：10混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入丙烯酰胺质量0.6倍的丙烯酸和丙烯酰胺质量0.14倍的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合60min后，并用质量分数为12%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的pH至中性，得丙烯酰胺混合物，将丙烯酰胺混合物与亚硫酸氢钠按质量比15：2混合，于温度为50℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合30min后，得水相混合物，将水相混合物与油相混合物按质量比1：1混合锥形瓶中，并向锥形瓶中加入水相混合物质量0.2倍的过硫酸铵，于温度为50℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合6h后，得混合料，将混合料于温度为80℃的条件下干燥60min后，得添加剂；将十八水硫酸铝与水按质量比1.5：2.0混合，并用质量分数为28%的氨水调节十八水硫酸铝与水的混合物pH至9.2后，得十八水硫酸铝混合物，将十八水硫酸铝混合物加入高压密闭反应釜中，于温度为220℃，压力为0.8MPa的条件下恒温反应28h后，冷却，得预处理十八水硫酸铝混合物，将预处理十八水硫酸铝混合物离心分离，得沉淀物，将沉淀物于频率为55kHz的条件下超声水洗20min后，于温度为90℃的条件下干燥25min后，得前驱物，将前驱物于温度为660℃的条件下高温煅烧5h后，得预改性氧化铝；按重量份数计，依次称取：65份水性丙烯酸树脂，20份水，25份添加剂，12份预改性氧化铝，6份表面活性剂和18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入表面活性剂，颜料，添加剂和预改性氧化铝，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得汽车防刮涂料。所述表面活性剂为司盘-80。所述颜料为氧化铁。
对比例：天津某涂料公司生产的汽车涂料。
将实例1至实例4所得的防刮涂料和对比例分别以0.3mm的涂覆厚度涂抹于100mm×100mm的玻璃板上，固化后进行下列测试。
1.防刮性能：用同种金属以相同的力和接触角度对实例1至实例4和对比例所成漆膜进行防刮测试，并观察漆膜表面特征，具体检测结果如表1所示：
表1：防刮性能测试具体检测结果
检测项目 防刮性
实例1 无刮痕
实例2 少量刮痕
实例3 少量刮痕
实例4 少量刮痕
对比例 大量刮痕
由表1检测结果可知，本发明所得产品具有优异的防刮性。

Claims (3)

1.一种汽车防刮涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将白油与气相二氧化硅按质量比12：2～12：3混合，并加入白油质量0.1～0.3倍的表面活性剂，搅拌混合后，得油相混合物；
（2）将丙烯酰胺与水按质量比1：5～1：10混合，并加入丙烯酰胺质量0.5～0.6倍的丙烯酸和丙烯酰胺质量0.10～0.14倍的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌混合后，调节pH至中性，得丙烯酰胺混合物，将丙烯酰胺混合物与亚硫酸氢钠按质量比10：2～15：2混合，得水相混合物，将水相混合物与油相混合物按质量比1：2～1：1混合，并加入水相混合物质量0.1～0.2倍的过硫酸铵，搅拌混合后，干燥，得添加剂；
（3）将十八水硫酸铝与水按质量比1.0：2.0～1.5：2.0混合，调节pH至9.0～9.2，于高压密闭反应釜中恒温反应20～28h后，冷却，离心分离，得沉淀物，将沉淀物超声水洗后，干燥，得前驱物，将前驱物高温煅烧，得预改性氧化铝；
（4）将无水乙醇与苯基三甲氧基硅烷按质量比8：1～10：1混合，并加入无水乙醇质量0.1～0.2倍的二苯基二甲氧基硅烷，无水乙醇质量0.11～0.12倍的去离子水和无水乙醇质量0.03～0.05倍的盐酸，于氮气氛围下，搅拌反应，得处理剂；
（5）将预改性氧化铝与无水乙醇按质量比1：3～1：4混合，搅拌混合后，加入预改性氧化铝质量0.1～0.3倍的处理剂，搅拌混合后，过滤，真空干燥，得改性氧化铝；
（6）按重量份数计，依次称取：55～65份水性丙烯酸树脂，15～20份水，15～18份添加剂，8～12份改性氧化铝，4～6份表面活性剂和12～18份颜料，将水性丙烯酸树脂与水混合，并加入表面活性剂，颜料，添加剂和改性氧化铝，搅拌混合后，得汽车防刮涂料。
2.根据权利要求1所述的一种汽车防刮涂料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为司盘-80，吐温-60或十二烷基苯磺酸钠中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种汽车防刮涂料的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述颜料为氧化铁，钛白或铬黄中任意一种。
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