CN109054613B - 一种溶剂型低voc汽车修补中涂漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，由等重量的甲组分和乙组分组成；甲组份由以下重量份数的组分组成：丙烯酸树脂30‑40份，润湿分散剂0.5‑1份，防沉剂0.5‑1份，滑石粉10‑20份，硫酸钡10‑20份，钛白粉20‑30份，硬脂酸锌2‑5份，碳黑粉0.1‑0.2份，醋酸丁酯10‑20份，丙二醇甲醚醋酸酯5‑10份，丙烯酸酯流平剂0.1‑0.5份，催干剂0.01‑0.05份，蚬壳粉4‑5份，树状大分子0.1份；乙组份由以下重量份数的组分组成：异氰酸酯50‑70份，醋酸丁酯10‑20份，丙二醇甲醚醋酸酯10‑30份。本发明还提供了该溶剂型低VOC汽车修补中涂漆的制备方法。本发明所提供的溶剂型低VOC汽车修补中涂漆具有很低的VOC含量和粘度，以及很好的打磨性和附着力。

Description

一种溶剂型低VOC汽车修补中涂漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车修补中涂漆，特别是涉及一种溶剂型低VOC汽车修补中涂漆及其制备方法。
背景技术
中间层涂料简称中涂漆，又称为二道底漆或二道浆，是用于汽车底漆和面漆之间的涂料。轿车和高档卡车车身在阴极电泳底漆之后、面漆工序之前，需要增喷一道中涂漆。中涂漆有多种品牌和配方，如氨基丙烯酸中涂漆、丙烯酸聚氨脂中涂漆等。中涂漆的基料与底漆、面漆所用基料相近，这样就可保证达到与上下涂层之间牢固的结合力以及良好的配套性。现在欧美等国由于环保条例的要求，汽车中涂漆一般都使用水基油漆，不过使用水基油漆成本偏高。
申请号为CN201210285515.1的中国专利提供了一种显著提高涂装效率的汽车中涂漆及其制备方法，该汽车中涂漆的原料包括以下组分和重量份含量：树脂35～65，颜填料20～40，助剂0.5～5，溶剂10～30，其制备方法为：(1)按配方要求先将树脂重量的50％-60％、颜填料、助剂、溶剂重量的80％-90％投入分散缸中，并高速搅拌30-60分钟，得到混合物；(2)用研磨机将上述混合物料研磨到细度≤20微米；(3)再加入剩余的树脂，搅拌10-30分钟得到涂料；(4)测量涂料的固体含量，并用剩余的溶剂调整涂料的固体含量至理论值即得产品。该汽车中涂漆存在的问题是VOC含量和粘度偏高，打磨性和附着力不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其具有很低的VOC含量和粘度，以及很好的打磨性和附着力。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，由等重量的甲组分和乙组分组成；甲组份由以下重量份数的组分组成：丙烯酸树脂30-40份，润湿分散剂0.5-1份，防沉剂0.5-1份，滑石粉10-20份，硫酸钡10-20份，钛白粉20-30份，硬脂酸锌2-5份，碳黑粉0.1-0.2份，醋酸丁酯10-20份，丙二醇甲醚醋酸酯5-10份，丙烯酸酯流平剂0.1-0.5份，催干剂0.01-0.05份，蚬壳粉4-5份，树状大分子0.1份；乙组份由以下重量份数的组分组成：异氰酸酯50-70份，醋酸丁酯10-20份，丙二醇甲醚醋酸酯10-30份。
进一步地，本发明由等重量的甲组分和乙组分组成；甲组份由以下重量份数的组分组成：丙烯酸树脂30份，润湿分散剂1份，防沉剂0.5份，滑石粉15份，硫酸钡10份，钛白粉20份，硬脂酸锌3份，碳黑粉0.1份，醋酸丁酯14.53份，丙二醇甲醚醋酸酯5份，丙烯酸酯流平剂0.35份，催干剂0.02份，蚬壳粉4.5份，树状大分子0.1份；乙组份由以下重量份数的组分组成：异氰酸酯60份，醋酸丁酯15份，丙二醇甲醚醋酸酯25份。
进一步地，本发明所述丙烯酸树脂为高固低粘羟基丙烯酸树脂。
进一步地，本发明所述润湿分散剂为BYK-110。
进一步地，本发明所述防沉剂为气相二氧化硅。
进一步地，本发明所述滑石粉和硫酸钡的粒径均为1250目。
进一步地，本发明所述催干剂为β-双酮络合型催干剂。
进一步地，本发明所述蚬壳粉的制备步骤为：
将蚬壳表面的肉质去除后放入4％质量浓度的氢氧化钠溶液中，浸泡1小时后取出，用蒸馏水反复冲洗后转入烘箱中，75℃下干燥1小时后放入粉碎机中粉碎，过筛后得到蚬壳粗粉，将蚬壳粗粉放入马弗炉中，以5℃/分的速度升温至500℃后保温2小时后降至室温，取出后研磨、过筛得到蚬壳粉；
所述树状大分子的制备步骤为：
将G1.0代PAMAM、氢氧化钾加入反应釜中，通氮气保护下加热至140℃，然后加入环氧丙烷，调节反应釜压力至0.2MPa后保温反应至反应釜压力不再变化，冷却至室温后出料，75℃下真空干燥1小时后得到树状大分子。
进一步地，本发明所述异氰酸酯为HDI。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述溶剂型低VOC汽车修补中涂漆的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种溶剂型低VOC汽车修补中涂漆的制备方法，所述甲组份的制备步骤为：
A1.按重量份数称取各组分，将丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯加入搅拌釜中，290-310转/分钟转速下搅拌3-5分钟；
A2.将润湿分散剂加入搅拌釜中，390-410转/分钟转速下搅拌3-5分钟；
A3.将丙烯酸树脂加入搅拌釜中，690-710转/分钟转速下搅拌3-5分钟；
A4.将防沉剂、有机膨润土、滑石粉、硫酸钡、钛白粉、硬脂酸锌、碳黑粉、蚬壳粉、树状大分子加入搅拌釜中，690-710转/分钟转速下搅拌20-30分钟得到混合粗料；
A5.将混合粗料用砂磨机研磨至细度≤30μm后出料得到浆料，砂磨机中的氧化锆珠的粒径为1.2-1.4mm，研磨机的转速为1290-1310转/分钟，浆料的出口温度为58-62℃，研磨机的内压为0.9-1.3MPa；
A6.将其它组分加入浆料中，690-710转/分钟转速下搅拌10分钟得到甲组份；
所述乙组份的制备步骤为：
B1.按重量份数称取各组分，将醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯加入搅拌釜中，390-410转/分钟转速下搅拌3-5分钟；
B2.将异氰酸酯加入搅拌釜中，590-610转/分钟转速下搅拌15分钟得到乙组分。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明选用了合适的润湿分散剂，能有效降低中涂漆的粘度，施工配漆时不需要加入稀释剂，从而有效降低VOC含量。
2)本发明选用高固低粘羟基丙烯酸树脂，对颜填料的润湿性很好，能有效提高中涂漆的固含量，且粘度较低，施工配漆时不需要加入稀释剂，从而进一步降低了VOC含量。
3)本发明选用高固低粘羟基丙烯酸树脂以及高固低粘的异氰酸酯配套，能进一步降低粘度和VOC含量(≤420g/L)，而且固含量较高。
3)本发明选用合适的催干剂，干燥速度比传统的低VOC中涂漆快20％以上，能有效提高中涂漆的打磨性，而且不粘砂纸。
4)蚬壳为蚬科动物河蚬或其近缘动物的贝壳部分，通常被当作食品废弃料丢掉，本发明将蚬壳去除肉质后用碱液浸泡，然后将杂质冲洗干净，烘干后粉碎，再经马弗炉煅烧制得粒径较小的蚬壳粉，其能很好地分散于中涂漆中并进一步提高中涂漆的打磨性。
5)本发明使用的树状大分子是以G1.0代PAMAM与环氧丙烷反应制成的，G1.0代PAMAM本身同时含有亲水基和疏水基，环氧丙烷的加入很好地提高了其表面活性，因此制得的树状大分子能很好地提高中涂漆中各组分之间的相容性、结合强度以及分散性，从而进一步降低中涂漆的VOC含量，进一步提高中涂漆的打磨性，还能有效提高中涂漆的附着力。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1-4
按照表1比例(以重量份数计)制备中涂漆的甲组分，按照表2比例(以重量份数计)制备中涂漆的乙组分，甲组分和乙组分的重量比为1:1：
Figure BDA0001744612170000041
表1
其中，滑石粉和硫酸钡的粒径均为1250目。蚬壳粉的制备步骤为：
将蚬壳表面的肉质去除后放入4％质量浓度的氢氧化钠溶液中，浸泡1小时后取出，用蒸馏水反复冲洗后转入烘箱中，75℃下干燥1小时后放入粉碎机中粉碎，过筛后得到蚬壳粗粉，将蚬壳粗粉放入马弗炉中，以5℃/分的速度升温至500℃后保温2小时后降至室温，取出后研磨、过筛得到蚬壳粉；
树状大分子的制备步骤为：
将G1.0代PAMAM、氢氧化钾加入反应釜中，通氮气保护下加热至140℃，然后加入环氧丙烷，调节反应釜压力至0.2MPa后保温反应至反应釜压力不再变化，冷却至室温后出料，75℃下真空干燥1小时后得到树状大分子。
实施例1的甲组份的制备步骤为：
A1.按重量份数称取各组分，将丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯加入搅拌釜中，290转/分钟转速下搅拌5分钟；
A2.将BYK-110加入搅拌釜中，390转/分钟转速下搅拌5分钟；
A3.将高固低粘羟基丙烯酸树脂加入搅拌釜中，690转/分钟转速下搅拌5分钟；
A4.将气相二氧化硅、有机膨润土、滑石粉、硫酸钡、钛白粉、硬脂酸锌、碳黑粉、蚬壳粉、树状大分子加入搅拌釜中，690转/分钟转速下搅拌40分钟得到混合粗料；
A5.将混合粗料用砂磨机研磨至细度≤30μm后出料得到浆料，砂磨机中的氧化锆珠的粒径为1.2mm，研磨机的转速为1290转/分钟，浆料的出口温度为62℃，研磨机的内压为1.3MPa；
A6.将其它组分加入浆料中，690转/分钟转速下搅拌10分钟得到甲组份。
实施例2的甲组分的制备步骤与实施例1不同的是：步骤A1、A2、A3、A4、A6中的转速分别为300、400、700、700、700转/分，步骤A1、A2、A3、A4中的搅拌时间分别为4、4、4、30分钟；步骤A5中的研磨机的氧化锆珠的粒径为1.3mm，研磨机的转速为1300转/分钟，浆料的出口温度为60℃，研磨机的内压为1MPa。
实施例3的甲组分的制备步骤与实施例1不同的是：步骤A1、A2、A3、A4、A6中的转速分别为310、410、710、710、710转/分，步骤A1、A2、A3、A4中的搅拌时间分别为3、3、3、20分钟；步骤A5中的研磨机的氧化锆珠的粒径为1.4mm，研磨机的转速为1310转/分钟，浆料的出口温度为58℃，研磨机的内压为0.9MPa。
实施例4的甲组分的制备步骤与实施例1不同的是：步骤A1、A2、A3、A4、A6中的转速分别为305、405、705、705、705转/分，步骤A1、A2、A3、A4中的搅拌时间分别为3.5、3.5、3.5、25分钟；步骤A5中的研磨机的氧化锆珠的粒径为1.3mm，研磨机的转速为1305转/分钟，浆料的出口温度为59℃，研磨机的内压为1.1MPa。
Figure BDA0001744612170000051
表2
实施例1的乙组份的制备步骤为：
B1.按重量份数称取各组分，将醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯加入搅拌釜中，390转/分钟转速下搅拌5分钟；
B2.将HDI加入搅拌釜中，590转/分钟转速下搅拌15分钟得到乙组分。
实施例2的乙组分的制备步骤与实施例1不同的是：步骤B1中的转速为400转/分，搅拌时间为4分钟；步骤B2中的转速为600转/分。
实施例3的乙组分的制备步骤与实施例1不同的是：步骤B1中的转速为410转/分，搅拌时间为3分钟；步骤B2中的转速为610转/分。
实施例4的乙组分的制备步骤与实施例1不同的是：步骤B1中的转速为395转/分，搅拌时间均为4.5分钟；步骤B2中的转速为605转/分。
参比实施例1
润湿分散剂使用普通的聚酯类分散剂，其他组分以及制备方法与实施例2相同。
参比实施例2
用普通的丙烯酸树脂代替高固低粘羟基丙烯酸树脂，其他组分以及制备方法与实施例2相同。
参比实施例3
异氰酸酯使用TDI，其他组分以及制备方法与实施例2相同。
参比实施例4
甲组分中不包括树状大分子，其他组分以及制备方法与实施例2相同。
参比实施例5
甲组分中不包括蚬壳粉，其他组分以及制备方法与实施例2相同。
参比实施例6
甲组分中不包括β-双酮络合型催干剂，其他组分以及制备方法与实施例2相同。
对比例
对比例是申请号为CN201210285515.1的中国发明的实施例1。
实验例一：VOC含量测试
参照行业标准HJ/T201-2005中的气相色谱法测试各中涂漆的VOC含量，测试结果如表3所示。
Figure BDA0001744612170000061
Figure BDA0001744612170000071
表3
由表3可明显看出，本发明实施例1-4的VOC含量均低于对比例，其中实施例2的VOC含量最低。参比实施例1-6的部分组分与实施例2不同，其中参比实施例1-4的VOC含量均有不同程度的上升，说明润湿分散剂BYK-110、高固低粘羟基丙烯酸树脂、HDI、树状大分子均能有效降低VOC含量；参比实施例5、6的VOC含量与实施例1-4相当，说明蚬壳粉、β-双酮络合型催干剂对VOC含量没有影响。
实验例二：粘度测试
采用旋转粘度计在25℃的循环水浴中测定各中涂漆的粘度，测定结果如表4所示：
Figure BDA0001744612170000072
Figure BDA0001744612170000081
表4
由表4可明显看出，本发明实施例1-4的粘度均低于对比例，其中实施例2的粘度最低。参比实施例1-6的部分组分与实施例2不同，其中参比实施例1-3的粘度均有不同程度的上升，说明润湿分散剂BYK-110、高固低粘羟基丙烯酸树脂、HDI均能有效降低粘度；参比实施例4-6的粘度与实施例1-4相当，说明树状大分子、蚬壳粉、β-双酮络合型催干剂对粘度没有影响。
实验例三：打磨性测试
测试方法为：将各中涂漆搅拌均匀后涂覆于铁皮的表面，静置1小时后用砂纸进行打磨，测定每分钟磨出的粉料的重量M，M的数值越大表明打磨性越好，测试结果如表5所示：
M(g)
实施例1 46
实施例2 49
实施例3 43
实施例4 47
参比实施例1 45
参比实施例2 44
参比实施例3 46
参比实施例4 35
参比实施例5 36
参比实施例6 33
对比例 31
表5
由表5可明显看出，本发明实施例1-4的M的数值均大于对比例，表明本发明具有很好的打磨性，其中实施例2的打磨性最好。参比实施例1-6的部分组分与实施例2不同，其中参比实施例4-6的M的数值均下降不少，说明树状大分子、蚬壳粉、β-双酮络合型催干剂均能有效提高打磨性；其余参比实施例的M的数值与实施例1-4相当，说明润湿分散剂BYK-110、高固低粘羟基丙烯酸树脂、HDI对打磨性没有影响。
实验例四：附着力测试
参照GA/T 1720-1979通过划圈法测试各中涂漆的附着力等级，附着力等级越低说明附着力越好，测试结果如表6所示：
附着力等级
实施例1 1
实施例2 1
实施例3 1
实施例4 1
参比实施例1 1
参比实施例2 1
参比实施例3 1
参比实施例4 3
参比实施例5 1
参比实施例6 1
对比例 3
表6
由表6可明显看出，本发明实施例1-4的附着力等级均低于对比例，表明本发明具有很好的附着力。参比实施例1-6的部分组分与实施例2不同，其中参比实施例4的附着力等级上升了2个等级，说明树状大分子能很好地提高附着力；其余参比实施例的附着力等级均与实施例1-4相当，说明润湿分散剂BYK-110、高固低粘羟基丙烯酸树脂、HDI、蚬壳粉、β-双酮络合型催干剂对附着力没有影响。
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 (7)

1.一种溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其特征在于：由等重量的甲组分和乙组分组成；甲组份由以下重量份数的组分组成：丙烯酸树脂30-40份，润湿分散剂0.5-1份，防沉剂0.5-1份，滑石粉10-20份，硫酸钡10-20份，钛白粉20-30份，硬脂酸锌2-5份，碳黑粉0.1-0.2份，醋酸丁酯10-20份，丙二醇甲醚醋酸酯5-10份，丙烯酸酯流平剂0.1-0.5份，催干剂0.01-0.05份，蚬壳粉4-5份，树状大分子0.1份；乙组份由以下重量份数的组分组成：异氰酸酯50-70份，醋酸丁酯10-20份，丙二醇甲醚醋酸酯10-30份；所述丙烯酸树脂为高固低粘羟基丙烯酸树脂；所述丙烯酸树脂为高固低粘羟基丙烯酸树脂；
所述蚬壳粉的制备步骤为：
将蚬壳表面的肉质去除后放入4%质量浓度的氢氧化钠溶液中，浸泡1小时后取出，用蒸馏水反复冲洗后转入烘箱中，75℃下干燥1小时后放入粉碎机中粉碎，过筛后得到蚬壳粗粉，将蚬壳粗粉放入马弗炉中，以5℃/分的速度升温至500℃后保温2小时后降至室温，取出后研磨、过筛得到蚬壳粉；
所述树状大分子的制备步骤为：
将G1.0代PAMAM、氢氧化钾加入反应釜中，通氮气保护下加热至140℃，然后加入环氧丙烷，调节反应釜压力至0.2MPa后保温反应至反应釜压力不再变化，冷却至室温后出料，75℃下真空干燥1小时后得到树状大分子。
2.根据权利要求1所述的溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其特征在于：由等重量的甲组分和乙组分组成；甲组份由以下重量份数的组分组成：丙烯酸树脂30份，润湿分散剂1份，防沉剂0.5份，滑石粉15份，硫酸钡10份，钛白粉20份，硬脂酸锌3份，碳黑粉0.1份，醋酸丁酯14.53份，丙二醇甲醚醋酸酯5份，丙烯酸酯流平剂0.35份，催干剂0.02份，蚬壳粉4.5份，树状大分子0.1份；乙组份由以下重量份数的组分组成：异氰酸酯60份，醋酸丁酯15份，丙二醇甲醚醋酸酯25份。
3.根据权利要求1所述的溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其特征在于：所述润湿分散剂为BYK-110。
4.根据权利要求1所述的溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其特征在于：所述防沉剂为气相二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其特征在于：所述滑石粉和硫酸钡的粒径均为1250目。
6.根据权利要求1所述的溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其特征在于：所述催干剂为β-双酮络合型催干剂。
7.根据权利要求1所述的溶剂型低VOC汽车修补中涂漆，其特征在于：所述异氰酸酯为HDI。
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