CN109054612A - 一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车涂料领域，具体涉及一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆及其制备方法。所述汽车漆由A、B和C三种组分制成，所述A组分包括以下原料及其重量百分数：耐酸群青蓝颜料30～60％、甲基乙二醇10～15％、纳米二氧化钛1～5％、消泡剂0.1～2％、分散剂5～15％和去离子水20～50％，该汽车漆群青蓝颜料分散均匀，耐水性、附着力、贮存稳定性、耐老化性、耐磨性和耐酸性良好，可长期保持鲜亮的色彩。

Description

一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车涂料领域，具体涉及一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆及其制备方法。

背景技术

目前我国汽车制造业大都在使用含有有机溶剂的溶剂性汽车漆，在生产和汽车喷涂过程中，会有大量的有机溶剂挥发，造成空气污染和安全隐患，给工作人员和环境都造成了不同程度的危害。因此，汽车涂料水性化是未来发展的趋势，也是可持续发展的必然驱使。如中国专利申请CN103013314A公开了一种纳米水性汽车涂料及制备方法，该汽车涂料主要由水性聚氨酯树脂、纳米浆、颜填料、助剂、固化剂和水制成，所制备的汽车涂料具有光泽鲜艳、耐冲击、抗紫外线、环保经济的作用，但该水性汽车涂料由于水的表面张力大，蒸发速度慢，在涂装过程中对环境温湿度变化比较敏感，容易产生涂膜缺陷：如气泡、缩边、流挂等，影响涂料的耐水性、附着力、贮存稳定性和耐老化性。

群青蓝是一种具有浓厚、鲜亮的蓝色无毒的无机矿物颜料，其主要成分为双硅酸铝、钠盐以及其他一些硫化物或硫酸盐，三维构造为密堆积的削角八面体——β笼形骨架结构，生色团多硫化物位于笼腔内，且以蓝色生色团为多数，含有少量黄生色团。其色调艳丽、清新，折射率接近油漆、塑料的折射率1.5，可以在这些介质中呈现出透明的蓝色，具有极好的耐光性、耐碱性及耐热性能，广泛应用于塑料、涂料、合成树脂、油墨、橡胶、建筑、纸张、洗涤剂、绘画颜料、化妆品等行业中。

但是，群青蓝不耐酸性水溶液的腐蚀，即使是在极稀的无机酸溶液或是酸性气氛中，其特有的晶格结构会被迅速破坏，随着β笼形骨架的破裂及生色团的流出，群青蓝独有的鲜亮饱满的蓝色逐渐褪为灰白色，并伴随着硫化氢气体的产生，限制了群青蓝在某些特殊领域如汽车涂料领域的应用。徐立和在《利用SiO₂包膜技术提高群青蓝颜料耐酸性的研究》中提供了一种改善群青蓝颜料的耐酸性能的方法，该方法通过将群青蓝在水中扩散、砂磨、打浆，调节pH为10～11，在90～95℃下加入硅酸钠反应7～10小时，最后调节pH为6～7，过滤、水洗、干燥、粉碎得产品，该群青蓝产品耐酸性明显提高，但该群青蓝不溶于水，在水中的分散不均匀，容易使汽车漆产生沉淀分水现象，且耐磨性一般，即使颜料本身具有耐酸性，保护涂层的磨损也可能导致颜料在酸性环境中颜色缺失严重。

因此，迫切需要开发一种含有均匀分散的群青蓝颜料，耐水性、附着力、贮存稳定性、耐老化性、耐磨性和耐酸性良好的水性环保型汽车漆。

发明内容

本发明旨在提供一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆及其制备方法，该汽车漆群青蓝颜料分散均匀，耐水性、附着力、贮存稳定性、耐老化性、耐磨性和耐酸性良好，可长期保持鲜亮的色彩。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆，所述汽车漆由A、B和C三种组分制成，所述A组分包括以下原料及其重量百分数：耐酸群青蓝颜料30～60％、甲基乙二醇10～15％、纳米二氧化钛1～5％、消泡剂0.1～2％、分散剂5～15％和去离子水20～50％。

进一步地，所述B组分为脂肪族聚氨酯分散体；所述C组分为聚氨酯缔合型流变剂。

更进一步地，所述耐酸群青蓝颜料的制备包括以下步骤：取相应量群青蓝颜料，加入重量体积比为1:(30～50)的去离子水，超声10～20分钟，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9.0～10.0，加热至90～95℃，分别缓慢添加五水偏硅酸钠和氯化铵，反应3～5小时，冷却至室温，抽滤，去离子水冲洗3～5次，滤饼于130～135℃下干燥，粉碎，过筛，即得。

进一步地，所述五水偏硅酸钠的粒径为2～3mm；所述群青蓝颜料与五水偏硅酸钠的物质的量比为1:(3～5)；所述群青蓝颜料与氯化铵的物质的量比为1:(6～10)。

更进一步地，所述A、B和C组分的重量体积比为(30～60):(20～50):(1～3)。

进一步地，所述A、B和C组分的重量体积比为60:40:1。

更进一步的，所述消泡剂为TEGO 4000；所述分散剂为TEGO 752W。

进一步地，所述汽车漆的制备方法包括以下步骤：

S1、耐酸群青蓝颜料的制备：取相应量群青蓝颜料，加入重量体积比为1:(30～50)的去离子水，超声10～20分钟，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9.0～10.0，加热至90～95℃，分别缓慢添加五水偏硅酸钠和氯化铵，反应3～5小时，冷却至室温，抽滤，去离子水冲洗3～5次，滤饼于130～135℃下干燥，粉碎，过筛，得耐酸群青蓝颜料；

S2、组分A的制备：取相应量的去离子水、甲基乙二醇、消泡剂和分散剂混合，300～500转/分钟，搅拌5～10分钟，再加入相应量的耐酸群青蓝颜料和纳米二氧化钛，调整转速为800～1000转/分钟，搅拌20～30分钟，将所得混合物泵入卧式砂磨机，转速800～1000转/分钟，流速8～10升/分钟，温度40～48℃，研磨至细度≤5μm，得组分A；

S3、汽车漆的制备：将A、B和C组分按相应重量体积比混合，300～500转/分钟，搅拌20～30分钟，分散均匀，即得。

另外的，本发明还提供了一种所述汽车漆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

I、耐酸群青蓝颜料的制备：取相应量群青蓝颜料，加入重量体积比为1:(30～50)的去离子水，超声10～20分钟，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9.0～10.0，加热至90～95℃，分别缓慢添加五水偏硅酸钠和氯化铵，反应3～5小时，冷却至室温，抽滤，去离子水冲洗3～5次，滤饼于130～135℃下干燥，粉碎，过筛，得耐酸群青蓝颜料；

II、组分A的制备：取相应量的去离子水、甲基乙二醇、消泡剂和分散剂混合，300～500转/分钟，搅拌5～10分钟，再加入相应量的耐酸群青蓝颜料和纳米二氧化钛，调整转速为800～1000转/分钟，搅拌20～30分钟，将所得混合物泵入卧式砂磨机，转速800～1000转/分钟，流速8～10升/分钟，温度40～48℃，研磨至细度≤5μm，得组分A；

III、汽车漆的制备：将A、B和C组分按相应重量体积比混合，300～500转/分钟，搅拌20～30分钟，分散均匀，即得。

另外的，本发明还提供了一种所述汽车漆或按照所述方法制备的汽车漆在汽车制造领域的用途。

群青蓝颜料遇酸易分解变色，本发明采用五水偏硅酸钠和氯化铵反应生成二氧化硅对群青蓝颜料进行包膜，避免了酸性物质与群青蓝颜料的直接接触，并且因为二氧化硅包膜的折射率低，光透过率高，不会对群青蓝颜料的显色产生影响。进行上述耐酸性处理后的群青蓝颜料与其余组分混合所制得的汽车漆耐酸性得到显著的提高，试验例1可以看出，本发明实施例1～3制备的汽车漆在pH＝1的盐酸溶液(0.1mol/L)中浸泡、剧烈震荡也无褪色现象，耐酸性良好。

同时，在处理过程中，申请人意外的发现，五水偏硅酸钠的粒径大小对所制备的汽车漆耐酸性有显著的影响，当五水偏硅酸钠的粒径在2～3mm范围内时，制得的汽车漆耐酸性最高，从试验例1可以看出，对比例3～4分别减小或增加了五水偏硅酸钠的粒径，变色级别较实施例1显著降低，说明五水偏硅酸钠的粒径只有在一定的范围内，与其余组分合用才能显著提高群青蓝颜料的耐酸性。并且，五水偏硅酸钠的粒径大小对汽车漆耐水性、附着力、贮存稳定性和耐老化性也有一定程度的间接影响，试验例2可以看出，对比例3～4分别减小或增加了五水偏硅酸钠的粒径，其附着力和贮存稳定性差了1～2个级别，耐水性减少了6～7天，耐老化性降低了30％以上。

另外的，申请人在实践中惊喜的发现，本发明中的分散剂为TEGO 752W，含高颜料亲和基团，可以提高耐酸性群青蓝颜料与体系的相容性，纳米二氧化钛可以提高汽车漆的致密性和耐候性，再加上组分B脂肪族聚氨酯分散体、组分C聚氨酯缔合型流变剂和其余原料按一定的配比共同使用，显著的避免了颜料沉淀分水问题，制备的汽车漆耐水性、附着力、贮存稳定性和耐老化性均处于良好的状态，试验例2可以看出，对比例5～7分别去掉分散剂、组分B和组分C所制得的汽车漆附着力和贮存稳定性差了2～3个级别，耐水性减少了9～12天，耐老化性也显著降低了40％以上。

本发明具有以下优点：

(1)本发明一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆，该汽车漆中的群青蓝颜料分散均匀，具有良好的耐水性、附着力、贮存稳定性、耐老化性、耐磨性和耐酸性，可长期保持鲜亮的色彩。

(2)本发明一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆，将群青蓝颜料用一定量的五水偏硅酸钠和氯化铵处理，使耐酸性显著提高，配以分散剂、纳米二氧化钛、脂肪族聚氨酯分散体、聚氨酯缔合型流变剂等组分，制备得到的汽车漆各性能良好，具有巨大的实用性。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。

其中，脂肪族聚氨酯分散体型号为科思创VPL 2952/1，购自上海源禾化工有限公司；聚氨酯缔合型流变剂型号为OMG 0621，购自天津松尾贸易有限公司。其余试剂均为常用试剂，可于常规试剂生产厂家构买。

实施例1一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

由A、B和C三种组分制成，所述A组分由以下原料及其重量百分数制成：耐酸群青蓝颜料30％、甲基乙二醇10％、纳米二氧化钛3％、消泡剂TEGO 40000.2％、分散剂TEGO 752W10％和去离子水46.8％，所述B组分为脂肪族聚氨酯分散体，所述C组分为聚氨酯缔合型流变剂，所述A、B和C组分的重量体积比为60:40:1。

制备方法：

S1、耐酸群青蓝颜料的制备：取相应量群青蓝颜料，加入重量体积比为1:40的去离子水，超声20分钟，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9.5，加热至95℃，分别缓慢添加粒径为2mm的五水偏硅酸钠和氯化铵，所述群青蓝颜料与五水偏硅酸钠的物质的量比为1:4，所述群青蓝颜料与氯化铵的物质的量比为1:8，反应4小时，冷却至室温，抽滤，去离子水冲洗5次，滤饼于135℃下干燥，粉碎，过筛，得耐酸群青蓝颜料；

S2、组分A的制备：取相应量的去离子水、甲基乙二醇、消泡剂和分散剂混合，500转/分钟，搅拌8分钟，再加入相应量的耐酸群青蓝颜料和纳米二氧化钛，调整转速为800转/分钟，搅拌30分钟，将所得混合物泵入卧式砂磨机，转速1000转/分钟，流速8升/分钟，温度46℃，研磨至细度为4.8μm，得组分A；

S3、汽车漆的制备：将A、B和C组分按相应重量体积比混合，500转/分钟，搅拌25分钟，分散均匀，即得。

实施例2一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

由A、B和C三种组分制成，所述A组分由以下原料及其重量百分数制成：耐酸群青蓝颜料35％、甲基乙二醇12％、纳米二氧化钛5％、消泡剂TEGO 40000.5％、分散剂TEGO 752W12％和去离子水35.5％，所述B组分为脂肪族聚氨酯分散体，所述C组分为聚氨酯缔合型流变剂，所述A、B和C组分的重量体积比为45:35:2。

制备方法参考实施例1，其中，所述五水偏硅酸钠的粒径为2.5mm。

实施例3一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

由A、B和C三种组分制成，所述A组分由以下原料及其重量百分数制成：耐酸群青蓝颜料40％、甲基乙二醇10％、纳米二氧化钛4％、消泡剂TEGO 40000.5％、分散剂TEGO 752W8％和去离子水37.5％，所述B组分为脂肪族聚氨酯分散体，所述C组分为聚氨酯缔合型流变剂，所述A、B和C组分的重量体积比为55:30:1。

制备方法参考实施例1，其中，所述五水偏硅酸钠的粒径为3mm。

对比例1一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

与实施例1不同之处在于，对比例1将耐酸群青蓝颜料替换为普通群青蓝颜料，其余组分及制备方法参考实施例1。

对比例2一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

与实施例1不同之处在于，对比例2中耐酸群青蓝颜料的制备方法参考徐立和在《利用SiO₂包膜技术提高群青蓝颜料耐酸性的研究》中公开的方法进行制备，其余组分及制备方法参考实施例1。

对比例3一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

与实施例1不同之处在于，对比例3耐酸群青蓝颜料制备中，所述五水偏硅酸钠的粒径为1mm，其余组分及制备方法参考实施例1。

对比例4一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

与实施例1不同之处在于，对比例4耐酸群青蓝颜料制备中，所述五水偏硅酸钠的粒径为4mm，其余组分及制备方法参考实施例1。

对比例5一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

与实施例1不同之处在于，对比例5汽车漆去掉组分A中的分散剂，增加去离子水含量至56.8％，其余组分及制备方法参考实施例1。

对比例6一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

与实施例1不同之处在于，对比例6去掉组分B，其余组分及制备方法参考

实施例1。

对比例7一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆

与实施例1不同之处在于，对比例7去掉组分C，其余组分及制备方法参考

实施例1。

试验例1耐酸性能检测

1.试验材料：实施例1～3和对比例1～7制备的汽车漆。

2.试验方法：

取标准样品和待测样品0.500g(精确至0.001g)，分别放入试管中，标准品试管一支加入20ml蒸馏水，一支加入20ml盐酸溶液(0.1mol/L)，待测样品试管加入20ml盐酸溶液(0.1mol/L)，盖紧磨口瓶，水平固定在电动振荡器上剧烈震荡5分钟，抽滤，将所得滤饼并列放在白瓷板上，压上无色光学透明玻璃，在朝北的自然光照下，入射光与被视察物成45°角，观察方向垂直于被观察物表面，对照评定变色用灰样色卡，目视评定滤饼的变色级别。

3.试验结果：

汽车漆耐酸性以滤饼的变色级别表示，滤饼的变色级别最好为10级，最差为1级(耐酸强度以整数1～10表示，1表示完全褪色，10表示无颜色变化)，结果见表1。

表1汽车漆耐酸性能检测结果

由表1可知：

(1)本发明实施例1～3制备的汽车漆耐酸、耐磨性能良好，可在pH＝1的盐酸溶液(0.1mol/L)中浸泡、剧烈震荡也无褪色现象，而对比例1采用普通群青蓝颜料制备的汽车漆完全褪色，颜色受酸度影响较大；

(2)对比例2换了一种方法制备耐酸群青蓝颜料，对比例3～4分别减小或增加了五水偏硅酸钠的粒径大小，所制备的汽车漆变色级别较对比例1略有提高，但仍然不能保持稳定的色彩；

(3)对比例5～7分别去掉了分散剂、组分B和组分C，所得汽车漆的变色界别较实施例1略有降低。

试验例2性能测试

1.试验材料：实施例1～3和对比例1～7制备的汽车漆。

2.试验结果：

表2性能测试结果

注：附着力(级)^*：0～5级，越高表示剥落程度越大；贮存稳定性(级)^#：0～10级，越高表示贮存稳定性越好。

由表2可知，本发明制备的汽车漆耐水性、附着力、贮存稳定性和耐老化性均良好，其中，实施例1各指标都较好，为最佳实施例；而对比例1～7制备的汽车漆耐水性、附着力、贮存稳定性和耐老化性均有不同程度的缺陷。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种水性环保型含群青蓝颜料的汽车漆，其特征在于，所述汽车漆由A、B和C三种组分制成，所述A组分包括以下原料及其重量百分数：耐酸群青蓝颜料30～60％、甲基乙二醇10～15％、纳米二氧化钛1～5％、消泡剂0.1～2％、分散剂5～15％和去离子水20～50％。

2.根据权利要求1所述汽车漆，其特征在于，所述B组分为脂肪族聚氨酯分散体；所述C组分为聚氨酯缔合型流变剂。

3.根据权利要求1所述汽车漆，其特征在于，所述耐酸群青蓝颜料的制备包括以下步骤：取相应量群青蓝颜料，加入重量体积比为1:(30～50)的去离子水，超声10～20分钟，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9.0～10.0，加热至90～95℃，分别缓慢添加五水偏硅酸钠和氯化铵，反应3～5小时，冷却至室温，抽滤，去离子水冲洗3～5次，滤饼于130～135℃下干燥，粉碎，过筛，即得。

4.根据权利要求3所述汽车漆，其特征在于，所述五水偏硅酸钠的粒径为2～3mm；所述群青蓝颜料与五水偏硅酸钠的物质的量比为1:(3～5)；所述群青蓝颜料与氯化铵的物质的量比为1:(6～10)。

5.根据权利要求1所述汽车漆，其特征在于，所述A、B和C组分的重量体积比为(30～60):(20～50):(1～3)。

6.根据权利要求5所述汽车漆，其特征在于，所述A、B和C组分的重量体积比为60:40:1。

7.根据权利要求1所述汽车漆，其特征在于，所述消泡剂为TEGO 4000；所述分散剂为TEGO 752W。

8.根据权利要求1所述汽车漆，其特征在于，所述汽车漆的制备方法包括以下步骤：

S1、耐酸群青蓝颜料的制备：取相应量群青蓝颜料，加入重量体积比为1:(30～50)的去离子水，超声10～20分钟，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9.0～10.0，加热至90～95℃，分别缓慢添加五水偏硅酸钠和氯化铵，反应3～5小时，冷却至室温，抽滤，去离子水冲洗3～5次，滤饼于130～135℃下干燥，粉碎，过筛，得耐酸群青蓝颜料；

S2、组分A的制备：取相应量的去离子水、甲基乙二醇、消泡剂和分散剂混合，300～500转/分钟，搅拌5～10分钟，再加入相应量的耐酸群青蓝颜料和纳米二氧化钛，调整转速为800～1000转/分钟，搅拌20～30分钟，将所得混合物泵入卧式砂磨机，转速800～1000转/分钟，流速8～10升/分钟，温度40～48℃，研磨至细度≤5μm，得组分A；

S3、汽车漆的制备：将A、B和C组分按相应重量体积比混合，300～500转/分钟，搅拌20～30分钟，分散均匀，即得。

9.根据权利要求1所述汽车漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

I、耐酸群青蓝颜料的制备：取相应量群青蓝颜料，加入重量体积比为1:(30～50)的去离子水，超声10～20分钟，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9.0～10.0，加热至90～95℃，分别缓慢添加五水偏硅酸钠和氯化铵，反应3～5小时，冷却至室温，抽滤，去离子水冲洗3～5次，滤饼于130～135℃下干燥，粉碎，过筛，得耐酸群青蓝颜料；

II、组分A的制备：取相应量的去离子水、甲基乙二醇、消泡剂和分散剂混合，300～500转/分钟，搅拌5～10分钟，再加入相应量的耐酸群青蓝颜料和纳米二氧化钛，调整转速为800～1000转/分钟，搅拌20～30分钟，将所得混合物泵入卧式砂磨机，转速800～1000转/分钟，流速8～10升/分钟，温度40～48℃，研磨至细度≤5μm，得组分A；

III、汽车漆的制备：将A、B和C组分按相应重量体积比混合，300～500转/分钟，搅拌20～30分钟，分散均匀，即得。

10.一种权利要求1～8所述汽车漆或根据权利要求9制备的汽车漆在汽车制造领域的用途。