CN109385184A - 一种汽车用耐老化耐磨涂料 - Google Patents

一种汽车用耐老化耐磨涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种汽车用耐老化耐磨涂料，其由以下组分组成：改性环氧树脂乳液、萜烯树脂、聚氨酯树脂、纳米非晶氮化硅粉体、无机填料、有机溶剂、成膜助剂、流平剂、表面活性剂和消泡剂；其中环氧树脂中活泼的环氧基团与2，4‑二羟基二苯甲酮内的羟基发生交联反应，生成三维网状结构的高聚物，使得2，4‑二羟基二苯甲酮能牢固的结合在环氧树脂的表面，从而显著地增强了涂料的抗紫外能力，改善了漆膜的耐老化性能；萜烯树脂、聚氨酯树脂和纳米非晶氮化硅粉体作为制备涂料的原料，其中萜烯树脂和聚氨酯树脂的混合使用，不仅增强了涂料的耐磨和耐紫外线老化性能。

Description

一种汽车用耐老化耐磨涂料
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种汽车用耐老化耐磨涂料。
背景技术
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。中国涂料界比较权威的《涂料工艺》一书的定义为：“涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。”涂料早期大多以植物油为主要原料，故被叫做“油漆”。
涂料按基料的种类可分为有机涂料、无机涂料、有机—无机复合涂料。有机涂料由于其使用的溶剂不同，又分为有机溶剂型涂料和有机水性(包括水乳型和水溶型)涂料两类。生活中常见的涂料一般都是有机涂料。无机涂料指的是用无机高分子材料为基料所生产的涂料，包括水溶性硅酸盐系、硅溶胶系、有机硅及无机聚合物系。有机—无机复合涂料有两种复合形式，一种是涂料在生产时采用有机材料和无机材料共同作为基料，形成复合涂料；另一种是有机涂料和无机涂料在装饰施工时相互结合。
众所周知，汽车金属件的表面经常需要喷涂一层涂料作为保护层，以减缓金属件表面被腐蚀或者锈蚀的速率。但是现有的汽车用涂料的耐老化性能和耐磨性能相对较差。基于此种情况，提供一种汽车用耐老化耐磨涂料成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种汽车用耐老化耐磨涂料，用于解决背景技术中所提出的技术问题。
为了达到上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种汽车用耐老化耐磨涂料，所述耐磨涂料的质量份组成如下：改性环氧树脂乳液50-65份、萜烯树脂10-16份、聚氨酯树脂7-13份、纳米非晶氮化硅粉体8-13份、无机填料13-18份、有机溶剂18-25份、成膜助剂2.6-5.2份、流平剂1.5-1.9份、表面活性剂0.6-1.0份和消泡剂0.4-0.8份；
其中所述改性环氧树脂的制备方法为：
称取质量为环氧树脂乳液8-12％的2，4-二羟基二苯甲酮并将之溶解在醋酸乙酯中，加热至40-55℃，并超声搅拌30-40min，所得记为混合组分；在氮气的保护下将混合组分转入环氧树脂乳液中，并向其中加入质量分别为环氧树脂乳液3.5-4.8％的聚乙二醇200和4.3-5.6％的过氧化苯甲酰，超声分散20-35min后，在温度为50-60℃的条件下恒温反应150-200min；再经减压蒸馏回收醋酸乙酯，即得改性环氧树脂乳液。
更进一步地，所述无机填料为纳米碳酸钙、氧化铝和气相纳米二氧化硅按照质量比2:1:2混合而成。
更进一步地，所述有机溶剂由松节油、醋酸乙酯和二甲苯按照质量比2:5:1混合而成。
更进一步地，所述成膜助剂选用醇酯十二。
更进一步地，所述流平剂选用聚丙烯酸、聚醚改质聚硅氧烷中的一种或两种的组合。
更进一步地，所述表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种的组合。
更进一步地，所述消泡剂选用有机硅消泡剂。
采用上述的技术方案，本发明达到的有益效果是：
1、在聚乙二醇200作为分散剂，过氧化苯甲酰作为引发剂的条件下，通过2，4-二羟基二苯甲酮对环氧树脂进行改性，在聚乙二醇200的作用下，2，4-二羟基二苯甲酮能分散得更加均匀，再配合氮气的作用下，使得2，4-二羟基二苯甲酮能充分地分散在环氧树脂乳液中，增加其与环氧树脂碰撞的几率。其中环氧树脂中活泼的环氧基团与2，4-二羟基二苯甲酮内的羟基发生交联反应，生成三维网状结构的高聚物，由于2，4-二羟基二苯甲酮和环氧树脂之间形成比较牢固的化学键，使得2，4-二羟基二苯甲酮能牢固的结合在环氧树脂的表面，从而显著地增强了涂料的抗紫外能力，改善了漆膜的耐老化性能，提高了漆膜的寿命。
2、本发明还采用萜烯树脂、聚氨酯树脂和纳米非晶氮化硅粉体作为制备涂料的原料，其中萜烯树脂和聚氨酯树脂的混合使用，不仅增强了涂料的耐磨和耐紫外线老化性能，还使得涂料的附着能力得到很大程度的提高。另外，纳米非晶氮化硅粉体的使用不仅使得制备的涂料的紫外线屏蔽效率达到90％以上，而且显著提高了涂料的耐磨性能。萜烯树脂、聚氨酯树脂和纳米非晶氮化硅粉体三者之间相互配合大幅度改善了涂料耐磨和耐老化的性能。
3、无机填料与纳米非晶氮化硅粉体之间相互配合，不仅增强了涂料的耐磨性能，提高了漆膜抗刮伤性。而且，也大幅度提高了漆膜附着力、耐候性和杀菌性能，使得制备的涂料的使用寿命得到延长，也提高了涂料的保质期。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料，所述耐磨涂料的质量份组成如下：改性环氧树脂乳液55份、萜烯树脂10份、聚氨酯树脂9份、纳米非晶氮化硅粉体8份、无机填料15份、有机溶剂18份、成膜助剂3.5份、流平剂1.5份、表面活性剂0.7份和消泡剂0.4份；
其中所述改性环氧树脂的制备方法为：
称取质量为环氧树脂乳液8％的2，4-二羟基二苯甲酮并将之溶解在醋酸乙酯中，加热至40℃，并超声搅拌30min，所得记为混合组分；在氮气的保护下将混合组分转入环氧树脂乳液中，并向其中加入质量分别为环氧树脂乳液3.5％的聚乙二醇200和4.3％的过氧化苯甲酰，超声分散20min后，在温度为50℃的条件下恒温反应150min；再经减压蒸馏回收醋酸乙酯，即得改性环氧树脂乳液。
无机填料为纳米碳酸钙、氧化铝和气相纳米二氧化硅按照质量比2:1:2混合而成。
有机溶剂由松节油、醋酸乙酯和二甲苯按照质量比2:5:1混合而成。
成膜助剂选用醇酯十二。
流平剂选用聚丙烯酸。
表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚。
消泡剂选用有机硅消泡剂。
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准确称取上述各组分，并将无机填料研磨至细度为100目，保存备用；
S2、将称量好的萜烯树脂和聚氨酯树脂加入反应釜中，升温至萜烯树脂和聚氨酯树脂融化，然后向其中加入纳米非晶氮化硅粉体和无机填料，超声搅拌40min后，得混合组分；
S3、将S2所得的混合组分转入改性环氧树脂乳液中，混合搅拌均匀，然后采用喷雾法将表面活性剂和消泡剂加入混合组分和改性环氧树脂乳液组成的液相中，微波加热至80℃，保温35min，同时进行超声波分散处理，所得记为混合组分A；
S4、将剩余组分加入S3中所得的混合组分A置于超声波乳化设备中，超声乳化30min，然后静置至均匀稳定状态后，密封保存，即得汽车用耐老化耐磨涂料成品。
实施例2：
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料，所述耐磨涂料的质量份组成如下：改性环氧树脂乳液50份、萜烯树脂12份、聚氨酯树脂7份、纳米非晶氮化硅粉体10份、无机填料13份、有机溶剂20份、成膜助剂2.6份、流平剂1.6份、表面活性剂0.6份和消泡剂0.5份；
其中所述改性环氧树脂的制备方法为：
称取质量为环氧树脂乳液10％的2，4-二羟基二苯甲酮并将之溶解在醋酸乙酯中，加热至45℃，并超声搅拌35min，所得记为混合组分；在氮气的保护下将混合组分转入环氧树脂乳液中，并向其中加入质量分别为环氧树脂乳液4.0％的聚乙二醇200和4.5％的过氧化苯甲酰，超声分散25min后，在温度为55℃的条件下恒温反应170min；再经减压蒸馏回收醋酸乙酯，即得改性环氧树脂乳液。
无机填料为纳米碳酸钙、氧化铝和气相纳米二氧化硅按照质量比2:1:2混合而成。
有机溶剂由松节油、醋酸乙酯和二甲苯按照质量比2:5:1混合而成。
成膜助剂选用醇酯十二。
流平剂选用聚醚改质聚硅氧烷。
表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚。
消泡剂选用有机硅消泡剂。
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准确称取上述各组分，并将无机填料研磨至细度为150目，保存备用；
S2、将称量好的萜烯树脂和聚氨酯树脂加入反应釜中，升温至萜烯树脂和聚氨酯树脂融化，然后向其中加入纳米非晶氮化硅粉体和无机填料，超声搅拌45min后，得混合组分；
S3、将S2所得的混合组分转入改性环氧树脂乳液中，混合搅拌均匀，然后采用喷雾法将表面活性剂和消泡剂加入混合组分和改性环氧树脂乳液组成的液相中，微波加热至85℃，保温40min，同时进行超声波分散处理，所得记为混合组分A；
S4、将剩余组分加入S3中所得的混合组分A置于超声波乳化设备中，超声乳化35min，然后静置至均匀稳定状态后，密封保存，即得汽车用耐老化耐磨涂料成品。
实施例3：
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料，所述耐磨涂料的质量份组成如下：改性环氧树脂乳液65份、萜烯树脂14份、聚氨酯树脂13份、纳米非晶氮化硅粉体12份、无机填料18份、有机溶剂22份、成膜助剂5.2份、流平剂1.8份、表面活性剂1.0份和消泡剂0.7份；
其中所述改性环氧树脂的制备方法为：
称取质量为环氧树脂乳液11％的2，4-二羟基二苯甲酮并将之溶解在醋酸乙酯中，加热至50℃，并超声搅拌35min，所得记为混合组分；在氮气的保护下将混合组分转入环氧树脂乳液中，并向其中加入质量分别为环氧树脂乳液4.5％的聚乙二醇200和5.0％的过氧化苯甲酰，超声分散30min后，在温度为60℃的条件下恒温反应170min；再经减压蒸馏回收醋酸乙酯，即得改性环氧树脂乳液。
无机填料为纳米碳酸钙、氧化铝和气相纳米二氧化硅按照质量比2:1:2混合而成。
有机溶剂由松节油、醋酸乙酯和二甲苯按照质量比2:5:1混合而成。
成膜助剂选用醇酯十二。
流平剂选用聚丙烯酸和聚醚改质聚硅氧烷两者等质量的混合物。
表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚两者等质量的混合物。
消泡剂选用有机硅消泡剂。
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准确称取上述各组分，并将无机填料研磨至细度为170目，保存备用；
S2、将称量好的萜烯树脂和聚氨酯树脂加入反应釜中，升温至萜烯树脂和聚氨酯树脂融化，然后向其中加入纳米非晶氮化硅粉体和无机填料，超声搅拌50min后，得混合组分；
S3、将S2所得的混合组分转入改性环氧树脂乳液中，混合搅拌均匀，然后采用喷雾法将表面活性剂和消泡剂加入混合组分和改性环氧树脂乳液组成的液相中，微波加热至90℃，保温50min，同时进行超声波分散处理，所得记为混合组分A；
S4、将剩余组分加入S3中所得的混合组分A置于超声波乳化设备中，超声乳化40min，然后静置至均匀稳定状态后，密封保存，即得汽车用耐老化耐磨涂料成品。
实施例4：
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料，所述耐磨涂料的质量份组成如下：改性环氧树脂乳液60份、萜烯树脂16份、聚氨酯树脂11份、纳米非晶氮化硅粉体13份、无机填料17份、有机溶剂25份、成膜助剂4.5份、流平剂1.9份、表面活性剂0.7份和消泡剂0.8份；
其中所述改性环氧树脂的制备方法为：
称取质量为环氧树脂乳液12％的2，4-二羟基二苯甲酮并将之溶解在醋酸乙酯中，加热至55℃，并超声搅拌40min，所得记为混合组分；在氮气的保护下将混合组分转入环氧树脂乳液中，并向其中加入质量分别为环氧树脂乳液4.8％的聚乙二醇200和5.6％的过氧化苯甲酰，超声分散35min后，在温度为60℃的条件下恒温反应200min；再经减压蒸馏回收醋酸乙酯，即得改性环氧树脂乳液。
无机填料为纳米碳酸钙、氧化铝和气相纳米二氧化硅按照质量比2:1:2混合而成。
有机溶剂由松节油、醋酸乙酯和二甲苯按照质量比2:5:1混合而成。
成膜助剂选用醇酯十二。
流平剂选用聚丙烯酸和聚醚改质聚硅氧烷两者等质量的混合物。
表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚两者等质量的混合物。
消泡剂选用有机硅消泡剂。
本实施例的汽车用耐老化耐磨涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准确称取上述各组分，并将无机填料研磨至细度为200目，保存备用；
S2、将称量好的萜烯树脂和聚氨酯树脂加入反应釜中，升温至萜烯树脂和聚氨酯树脂融化，然后向其中加入纳米非晶氮化硅粉体和无机填料，超声搅拌50min后，得混合组分；
S3、将S2所得的混合组分转入改性环氧树脂乳液中，混合搅拌均匀，然后采用喷雾法将表面活性剂和消泡剂加入混合组分和改性环氧树脂乳液组成的液相中，微波加热至95℃，保温55min，同时进行超声波分散处理，所得记为混合组分A；
S4、将剩余组分加入S3中所得的混合组分A置于超声波乳化设备中，超声乳化45min，然后静置至均匀稳定状态后，密封保存，即得汽车用耐老化耐磨涂料成品。
检测结果：
分别对各实施例制备的涂料(实验组)和市售的汽车用涂料(对比例)的耐磨、抗老化、耐腐蚀、抗菌和附着力等性能进行测试，所得数据如下表所示：
从表格中的数据可以看出，通过本发明制备的汽车用涂料在耐磨、抗老化、耐腐蚀、抗菌和附着力方面的性能均优于市售汽车用涂料，表明本发明制备的汽车用涂料具有更广阔的前景，更值得推广。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种汽车用耐老化耐磨涂料，其特征在于，所述涂料的质量份组成如下：改性环氧树脂乳液50-65份、萜烯树脂10-16份、聚氨酯树脂7-13份、纳米非晶氮化硅粉体8-13份、无机填料13-18份、有机溶剂18-25份、成膜助剂2.6-5.2份、流平剂1.5-1.9份、表面活性剂0.6-1.0份和消泡剂0.4-0.8份；
其中所述改性环氧树脂的制备方法为：
称取质量为环氧树脂乳液8-12％的2，4-二羟基二苯甲酮并将之溶解在醋酸乙酯中，加热至40-55℃，并超声搅拌30-40min，所得记为混合组分；在氮气的保护下将混合组分转入环氧树脂乳液中，并向其中加入质量分别为环氧树脂乳液3.5-4.8％的聚乙二醇200和4.3-5.6％的过氧化苯甲酰，超声分散20-35min后，在温度为50-60℃的条件下恒温反应150-200min；再经减压蒸馏回收醋酸乙酯，即得改性环氧树脂乳液。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用耐老化耐磨涂料，其特征在于：所述无机填料为纳米碳酸钙、氧化铝和气相纳米二氧化硅按照质量比2:1:2混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用耐老化耐磨涂料，其特征在于：所述有机溶剂由松节油、醋酸乙酯和二甲苯按照质量比2:5:1混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种汽车用耐老化耐磨涂料，其特征在于：所述成膜助剂选用醇酯十二。
5.根据权利要求1所述的一种汽车用耐老化耐磨涂料，其特征在于：所述流平剂选用聚丙烯酸、聚酯改性有机硅氧烷中的一种或两种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种汽车用耐老化耐磨涂料，其特征在于：所述表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种汽车用耐老化耐磨涂料，其特征在于：所述消泡剂选用有机硅消泡剂剂。
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