CN109294448A - 一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料及制备方法 - Google Patents

一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车涂料领域，提供了一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料及制备方法。该方法先通过湿法球磨制备油酸包裹的银元型铝粉，然后在铝粉表面原位聚合生成与油酸接枝的聚吡咯包覆层，得到聚吡咯‑油酸包裹的铝粉颜料，然后制成色浆，再与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料。与传统方法相比，本发明制备的金属闪光涂料中，铝粉在有机涂层中的分散性良好，两相界面结合强度高，铝粉平行取向、定向排列，涂层的随角异色效应指数高，而且涂层具有优异的耐酸性能。

Description

一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料及制备方法
技术领域
本发明属于汽车涂料的技术领域，提供了一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料及制备方法。
背景技术
经济的快速发展和汽车工业的迅速崛起，使汽车成为人们普遍使用的交通工具。汽车工业对汽车涂料的需求量巨大，除对涂料的品种和常规性能要求较高外，还要求其具备独特的涂层性能和施工性能，因此汽车涂料已成为一种专用涂料。
汽车涂料的涂膜外观、光泽等方面都是人们对汽车质量的直接评价因素，决定了汽车的档次。汽车表面金属涂层，由于具有绚丽的金属感，多彩的随意性，光泽度高闪光效果好，在太阳光照射下，漆膜外观可随观察角度呈现出不同明亮度和色彩，符合人们对美的需求，因而深受客户喜爱。
金属闪光涂料之所以具有非凡的装饰效果，是因为该类涂料中加入了金属铝粉或珠光粉等效应颜料。这种效应颜料在涂膜中定向排列，光线照过来后通过各种有规律的反射、透射或干涉，最后人们就会看到有金属光泽的、随角异色的闪光效果。目前主要使用的随角异色效应颜料有片状金属颜料（以铝粉为主）和珠光颜料（云母钛和云母氧化物）。无机颜料的分散性是金属闪光涂料色泽情况的重要因素，而涂料的耐腐蚀性是其耐久性的一项重要内容。
中国发明专利申请号201410669672.1公开了一种金属闪光漆，由以下重量份数的原料组成的：丙烯酸树脂25~55重量份、醋酸丁酸纤维素15~20重量份、铝粉6~10重量份、珠光颜料8~12重量份、防沉剂1~3重量份、中和剂0.5~1.5重量份、催化剂0.2~1重量份、成膜助剂0.2~2重量份、增稠剂1~1.5重量份、消泡剂0.5~3重量份、去离子水30~70重量份。该发明提供的金属闪光漆，通过铝粉和云母钛珠光粉显示出金属光泽。但该发明的金属闪光漆中，无机颜料的分散性差，导致涂层的随角异色效应较差，影响了外观效果。
中国发明专利申请号201611096767.4公开了一种汽车用金属闪光底色涂料，该涂料由以下重量重量份的组分组成：水80~90重量份、金属铝粉8~12重量份、珠光粉6~8重量份、聚酯树脂12~16重量份、氨基树脂18~22重量份、共聚蜡液20~26重量份、CAB树脂液14~18重量份、聚氨酯树脂10~14重量份、环氧树脂12~14重量份、粘结树脂22~24重量份、钛白18~26重量份、炭黑7~11重量份、硫酸钡8~10重量份、滑石粉6~10重量份和气相二氧化硅5~9重量份。该涂料的缺陷是无机颜料的分散性差且涂料的耐酸腐蚀性较差，使得涂料耐久性不理想。
综上所述，现有技术的金属闪光涂料中，无机金属颜料在有机涂层中的分散性差导致随角异色效应指数低，并且含金属颜料的涂层耐酸性较差，因此开发一种可具有良好随角异色效应和良好耐酸性的金属闪光涂料，有着重要的意义。
发明内容
可见，现有技术的金属闪光涂料中，无机金属颜料在有机涂层中的分散性差导致随角异色效应指数低，并且含金属颜料的涂层耐酸性较差。针对这种情况，本发明提出一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料及制备方法，铝粉在有机涂层中的分散性良好，两相界面结合强度高，铝粉平行取向、定向排列，涂层的随角异色效应指数高，而且涂层具有优异的耐酸性能。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，所述金属闪光涂料制备的具体步骤如下：
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料。
优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，球状铝粉15~20重量份、油酸3~5重量份、异丙醇75~82重量份。
优选的，步骤（2）所述各原料的重量份为，吡咯单体4~6重量份、甲苯20~25重量份、银元型铝粉15~20重量份、三氯化铁1~2重量份、水47~60重量份。
优选的，步骤（2）所述聚合反应的温度为2~5℃，时间为20~22h。
优选的，步骤（3）所述成膜物质为丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种。
优选的，步骤（3）所述溶剂为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯中的一种。
优选的，步骤（3）所述流变助剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种。
优选的，步骤（3）所述润湿分散剂为聚酯、聚氨酯、接枝丙烯酸共聚物中的一种。
优选的，步骤（3）所述各原料的重量份为，铝粉颜料5~8重量份、成膜物质25~35重量份、溶剂50~67重量份、流变助剂1~3重量份、润湿分散剂1~2重量份、醋酸丁酸纤维素1~2重量份。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料。所述金属闪光涂料是先通过湿法球磨制备油酸包裹的银元型铝粉，然后在铝粉表面原位聚合生成与油酸接枝的聚吡咯包覆层，得到聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料，然后制成色浆，再与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合均匀而制得。
本发明提供了一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明的制备方法，通过原位聚合合成聚吡咯，并与铝粉表面的油酸形成接枝，聚吡咯包覆铝粉，使铝粉表面的亲油性显著提高，铝粉与有机成膜物质之间的相容性提高，两相界面结合强度提高，铝粉在有机涂层中的分散更为均匀，这有利于铝粉在涂层中形成规整的、定向平行的均匀排列，提高了随角异色效应指数。
2.本发明的制备方法，通过聚吡咯对铝粉的包覆，隔绝了铝粉与外界环境的直接接触，而聚吡咯具有良好的耐腐蚀性能，因此可明显提高涂层的耐酸性能。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；各原料的重量份为，球状铝粉17重量份、油酸4重量份、异丙醇79重量份；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；各原料的重量份为，吡咯单体5重量份、甲苯23重量份、银元型铝粉17重量份、三氯化铁1重量份、水54重量份；聚合反应的温度为3℃，时间为21h；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料；成膜物质为丙烯酸树脂；溶剂为乙酸正丁酯；流变助剂为气相二氧化硅；润湿分散剂为聚酯；各原料的重量份为，铝粉颜料7重量份、成膜物质29重量份、溶剂59重量份、流变助剂2重量份、润湿分散剂1重量份、醋酸丁酸纤维素2重量份。
实施例2
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；各原料的重量份为，球状铝粉17重量份、油酸3重量份、异丙醇80重量份；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；各原料的重量份为，吡咯单体4重量份、甲苯22重量份、银元型铝粉17重量份、三氯化铁1重量份、水56重量份；聚合反应的温度为3℃，时间为21.5h；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料；成膜物质为丙烯酸树脂；溶剂为乙酸乙酯；流变助剂为聚酰胺蜡；润湿分散剂为聚氨酯；各原料的重量份为，铝粉颜料6重量份、成膜物质27重量份、溶剂63重量份、流变助剂1重量份、润湿分散剂2重量份、醋酸丁酸纤维素1重量份。
实施例3
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；各原料的重量份为，球状铝粉19重量份、油酸4重量份、异丙醇77重量份；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；各原料的重量份为，吡咯单体6重量份、甲苯24重量份、银元型铝粉18重量份、三氯化铁2重量份、水50重量份；聚合反应的温度为4℃，时间为20.5h；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料；成膜物质为丙烯酸树脂；溶剂为丙酸乙酯；流变助剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；润湿分散剂为接枝丙烯酸共聚物；各原料的重量份为，铝粉颜料7重量份、成膜物质32重量份、溶剂55重量份、流变助剂2重量份、润湿分散剂2重量份、醋酸丁酸纤维素2重量份。
实施例4
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；各原料的重量份为，球状铝粉15重量份、油酸3重量份、异丙醇82重量份；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；各原料的重量份为，吡咯单体4重量份、甲苯20重量份、银元型铝粉15重量份、三氯化铁1重量份、水60重量份；聚合反应的温度为2℃，时间为22h；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料；成膜物质为丙烯酸树脂；溶剂为丁酸乙酯；流变助剂为气相二氧化硅；润湿分散剂为聚酯；各原料的重量份为，铝粉颜料5重量份、成膜物质25重量份、溶剂67重量份、流变助剂1重量份、润湿分散剂1重量份、醋酸丁酸纤维素1重量份。
实施例5
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；各原料的重量份为，球状铝粉20重量份、油酸5重量份、异丙醇75重量份；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；各原料的重量份为，吡咯单体6重量份、甲苯25重量份、银元型铝粉20重量份、三氯化铁2重量份、水47重量份；聚合反应的温度为5℃，时间为20h；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料；成膜物质为丙烯酸树脂；溶剂为戊酸乙酯；流变助剂为聚酰胺蜡；润湿分散剂为聚氨酯；各原料的重量份为，铝粉颜料8重量份、成膜物质35重量份、溶剂50重量份、流变助剂3重量份、润湿分散剂2重量份、醋酸丁酸纤维素2重量份。
实施例6
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；各原料的重量份为，球状铝粉18重量份、油酸4重量份、异丙醇78重量份；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；各原料的重量份为，吡咯单体5重量份、甲苯22重量份、银元型铝粉18重量份、三氯化铁1重量份、水54重量份；聚合反应的温度为4℃，时间为21h；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料；成膜物质为丙烯酸树脂；溶剂为己酸乙酯；流变助剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；润湿分散剂为接枝丙烯酸共聚物；各原料的重量份为，铝粉颜料6重量份、成膜物质30重量份、溶剂59重量份、流变助剂2重量份、润湿分散剂1重量份、醋酸丁酸纤维素2重量份。
对比例1
制备过程中，直接将油酸包裹的银元型铝粉分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得汽车外壳涂料，其他制备条件与实施例6一致。
性能测试：
（1）随角异色效应指数：将本发明制得的金属闪光涂料均匀涂覆于马口铁板上，完全固化后，采用美国X-Rite-MA68型多角度分光光度仪，测试涂层的不同角度的反射光强度，按照公式计算随角异色效应指数=2.69×（L15°-L110°）1.11/（L45°）0.86，其中，L15°、L45°、L110°分别为15°、45°、110°角的反射光强度，重复测试3次计算平均值；
（2）耐酸腐蚀试验涂层情况：将本发明制得的金属闪光涂料均匀涂覆于马口铁板上，完全固化后，擦找GB-T 9274-1988标准，进行耐酸腐蚀测试，测试方法为浸泡法，测试温度为30℃，观察浸泡24h标准酸性溶液后的涂层表面情况。
所得数据如表1所示。
表1：

Claims (10)

1.一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于，所述金属闪光涂料制备的具体步骤如下：
（1）将球状铝粉、油酸、异丙醇混合，进行湿法球磨，将球状铝粉磨成银元型，然后去除异丙醇，制得油酸包裹的银元型铝粉；
（2）将吡咯单体加入甲苯中，然后加入步骤（1）制得的油酸包裹的银元型铝粉，超声分散均匀，再滴入三氯化铁的水溶液作为氧化剂，进行聚合反应，反应结束后进行抽滤，再用甲醇和去离子水反复洗涤，最后真空干燥，制得聚吡咯-油酸包裹的铝粉颜料；
（3）将步骤（2）制得的铝粉颜料分散于成膜物质中制成色浆，然后与成膜物质、溶剂、流变助剂、润湿分散剂、醋酸丁酸纤维素混合，并采用桨叶低速搅拌均匀，制得用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料。
2.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述各原料的重量份为，球状铝粉15~20重量份、油酸3~5重量份、异丙醇75~82重量份。
3.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述各原料的重量份为，吡咯单体4~6重量份、甲苯20~25重量份、银元型铝粉15~20重量份、三氯化铁1~2重量份、水47~60重量份。
4.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述聚合反应的温度为2~5℃，时间为20~22h。
5.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述成膜物质为丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种。
6.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述溶剂为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯中的一种。
7.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述流变助剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种。
8.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述润湿分散剂为聚酯、聚氨酯、接枝丙烯酸共聚物中的一种。
9.根据权利要求1所述一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述各原料的重量份为，铝粉颜料5~8重量份、成膜物质25~35重量份、溶剂50~67重量份、流变助剂1~3重量份、润湿分散剂1~2重量份、醋酸丁酸纤维素1~2重量份。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的一种用于汽车外壳的耐酸性的金属闪光涂料。
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