CN109401509A - 一种用于铝合金表面的有机涂料 - Google Patents

一种用于铝合金表面的有机涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于铝合金表面的有机涂料，涉及铝合金技术领域，由以下成分制成：改性高分子树脂乳液、碳酸钙、对羟基苯甲酸、异丙醇铈改性纳米硅藻土、水性聚氨酯、消泡剂、分散剂、去离子水；本发明制备的铝合金表面有机涂料不仅具有良好的附着力和耐磨性，同时还具有优异的抗冲击性。

Description

一种用于铝合金表面的有机涂料
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种用于铝合金表面的有机涂料。
背景技术
铝合金是一种质量密度较轻的金属材料，其导热导电性能、比刚度、比强度、减震、阻尼等性能都十分优良，而且可塑性好，因而能够进行各种器材的加工生产。用铝合金生产的汽车、船舶、航天部件以及建筑等具有良好的强度，满足了生产的需要。铝合金的实际应用中，为了延长铝合金的使用寿命，常需要对其表面进行防护处理。其中在铝合金表面进行涂漆，是应用较广的、生产成本较低的、效果较为显著的一种表面防护方式。但是在铝合金表面进行涂漆处理，有以下几项缺陷：（1）漆膜的附着力较差，漆膜在使用的过程中，很容易受到高温或氧化后自行的大面积脱落；（2）漆膜的耐磨性能较差，由于漆膜的致密度不够，导致空气中的氧化物质与铝合金表面接触，进而对其进行氧化腐蚀。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于铝合金表面的有机涂料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于铝合金表面的有机涂料，按重量份计由以下成分制成：
改性高分子树脂乳液98-105、碳酸钙22-26、对羟基苯甲酸0.02-0.025、异丙醇铈改性纳米硅藻土8-12、水性聚氨酯6-8、消泡剂1.2-1.4、分散剂5-7、去离子水65-68。
进一步的，所述改性高分子树脂乳液为改性丙烯酸酯乳液。
进一步的，所述改性丙烯酸酯乳液制备方法为：
（1）按重量份计将80份甲基丙烯酸甲酯、6份三乙氧基硅烷、3份马来酰亚胺、12份季戊四醇、0.12份引发剂、0.5份催化剂、135份去离子水添加到反应釜中，在氮气保护下，加热至78-85℃，以150r/min转速搅拌2小时，然后自然冷却至室温，调节ph至6.8，得到反应中间体；
（2）按重量份计将中间体100份、三苯基膦3份、天门冬氨酸8份、顺丁烯二酸8份、去离子水145份，添加到反应釜中，在氮气的保护下，升温至60-62℃，以200r/min转速搅拌45-50min，然后再添加0.3份催化剂，调节温度至70-73℃，以500r/min转速搅拌1-1.5小时，再添加1.5份仲辛基酚聚氧乙烯醚，调节温度至76℃，以1500r/min转速搅拌78min，然后自然冷至室温，即得。
进一步的，所述引发剂为过硫酸铵。
进一步的，所述催化剂制备方法为：将氯铂酸按30g：150mL的比例添加到异丙醇中，加热至55℃，以120r/min转速搅拌20min，然后，再添加六甲基二硅氧烷，加热至62℃，继续搅拌40min，然后再添加三乙胺，在氮气保护下，以1200r/min转速搅拌55min，冷却至室温后，即得。
进一步的，所述异丙醇铈改性纳米硅藻土制备方法为：将异丙醇铈均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为2.2%的异丙醇铈分散液，向异丙醇铈分散液中添加其质量35%的纳米硅藻土，然后调节pH至9.2，加热至73℃，以200r/min转速搅拌2小时，再进行抽滤，真空干燥至恒重，即得。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步的，所述分散剂为焦磷酸钠。
有益效果：本发明通过制备改性丙烯酸酯乳液，使得改性丙烯酸酯乳液分子的链结构具有很大的韧性性和规整性，形成固化涂层后在高温、高湿条件下不变形，且对铝合金表面具有高度附着性，由于未改性处理的丙烯酸酯乳液形成的涂层在摩擦过程中摩擦系数不稳定，磨损率高，因此通过大量实验研究，通过将进行一系列的改性处理得到的改性丙烯酸酯乳液协同与少量的水性聚氨酯进行协同制备有机涂料，可提高涂层的润滑性，降低摩擦磨损。改性丙烯酸酯乳液与水性聚氨酯的复合呈一定梯度在涂层内复合，既保证了两种分子结构良好的融合和性能互补，提高了涂层的耐磨性，又弱化了不同组份之间接触界面，防止了由于不同材料界面处由于物理性能不同，在高温或高强度下引起的分层破坏或裂缝等现象，同时提高了涂层的抗冲击性能；同时，通过添加一定量的异丙醇铈改性纳米硅藻土，使得涂层的耐热性能和强度得到明显提高，可进一步降低涂层的磨损率，且得到的涂层面光滑度，通过添加微量的左羟丙哌嗪可提高整个涂层的结合力，其中，还通过添加一定量的碳酸钙，保证涂层的使用强度，协同异丙醇铈改性纳米硅藻土交互作用，其可提高涂层的致密性，以防止过厚的涂层内部结晶度不均匀或空穴等问题的产生，同时一定程度上提高了涂层的抗冲击性能。
具体实施方式
实施例1
一种用于铝合金表面的有机涂料，按重量份计由以下成分制成：
改性高分子树脂乳液98、碳酸钙22、对羟基苯甲酸0.02、异丙醇铈改性纳米硅藻土8、水性聚氨酯6、消泡剂1.2、分散剂5、去离子水65。
进一步的，所述改性高分子树脂乳液为改性丙烯酸酯乳液。
进一步的，所述改性丙烯酸酯乳液制备方法为：
（1）按重量份计将80份甲基丙烯酸甲酯、6份三乙氧基硅烷、3份马来酰亚胺、12份季戊四醇、0.12份引发剂、0.5份催化剂、135份去离子水添加到反应釜中，在氮气保护下，加热至78℃，以150r/min转速搅拌2小时，然后自然冷却至室温，调节ph至6.8，得到反应中间体；
（2）按重量份计将中间体100份、三苯基膦3份、天门冬氨酸8份、顺丁烯二酸8份、去离子水145份，添加到反应釜中，在氮气的保护下，升温至60℃，以200r/min转速搅拌45min，然后再添加0.3份催化剂，调节温度至70℃，以500r/min转速搅拌1小时，再添加1.5份仲辛基酚聚氧乙烯醚，调节温度至76℃，以1500r/min转速搅拌78min，然后自然冷至室温，即得。
进一步的，所述引发剂为过硫酸铵。
进一步的，所述催化剂制备方法为：将氯铂酸按30g：150mL的比例添加到异丙醇中，加热至55℃，以120r/min转速搅拌20min，然后，再添加六甲基二硅氧烷，加热至62℃，继续搅拌40min，然后再添加三乙胺，在氮气保护下，以1200r/min转速搅拌55min，冷却至室温后，即得。
进一步的，所述异丙醇铈改性纳米硅藻土制备方法为：将异丙醇铈均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为2.2%的异丙醇铈分散液，向异丙醇铈分散液中添加其质量35%的纳米硅藻土，然后调节pH至9.2，加热至73℃，以200r/min转速搅拌2小时，再进行抽滤，真空干燥至恒重，即得。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步的，所述分散剂为焦磷酸钠。
实施例2
一种用于铝合金表面的有机涂料，按重量份计由以下成分制成：
改性高分子树脂乳液105、碳酸钙26、对羟基苯甲酸0.021、异丙醇铈改性纳米硅藻土12、水性聚氨酯8、消泡剂1.4、分散剂7、去离子水68。
进一步的，所述改性高分子树脂乳液为改性丙烯酸酯乳液。
进一步的，所述改性丙烯酸酯乳液制备方法为：
（1）按重量份计将80份甲基丙烯酸甲酯、6份三乙氧基硅烷、3份马来酰亚胺、12份季戊四醇、0.12份引发剂、0.5份催化剂、135份去离子水添加到反应釜中，在氮气保护下，加热至85℃，以150r/min转速搅拌2小时，然后自然冷却至室温，调节ph至6.8，得到反应中间体；
（2）按重量份计将中间体100份、三苯基膦3份、天门冬氨酸8份、顺丁烯二酸8份、去离子水145份，添加到反应釜中，在氮气的保护下，升温至62℃，以200r/min转速搅拌50min，然后再添加0.3份催化剂，调节温度至73℃，以500r/min转速搅拌1.5小时，再添加1.5份仲辛基酚聚氧乙烯醚，调节温度至76℃，以1500r/min转速搅拌78min，然后自然冷至室温，即得。
进一步的，所述引发剂为过硫酸铵。
进一步的，所述催化剂制备方法为：将氯铂酸按30g：150mL的比例添加到异丙醇中，加热至55℃，以120r/min转速搅拌20min，然后，再添加六甲基二硅氧烷，加热至62℃，继续搅拌40min，然后再添加三乙胺，在氮气保护下，以1200r/min转速搅拌55min，冷却至室温后，即得。
进一步的，所述异丙醇铈改性纳米硅藻土制备方法为：将异丙醇铈均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为2.2%的异丙醇铈分散液，向异丙醇铈分散液中添加其质量35%的纳米硅藻土，然后调节pH至9.2，加热至73℃，以200r/min转速搅拌2小时，再进行抽滤，真空干燥至恒重，即得。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步的，所述分散剂为焦磷酸钠。
实施例3
一种用于铝合金表面的有机涂料，按重量份计由以下成分制成：
改性高分子树脂乳液102、碳酸钙23、对羟基苯甲酸0.022、异丙醇铈改性纳米硅藻土10、水性聚氨酯7、消泡剂1.3、分散剂6、去离子水66。
进一步的，所述改性高分子树脂乳液为改性丙烯酸酯乳液。
进一步的，所述改性丙烯酸酯乳液制备方法为：
（1）按重量份计将80份甲基丙烯酸甲酯、6份三乙氧基硅烷、3份马来酰亚胺、12份季戊四醇、0.12份引发剂、0.5份催化剂、135份去离子水添加到反应釜中，在氮气保护下，加热至83℃，以150r/min转速搅拌2小时，然后自然冷却至室温，调节ph至6.8，得到反应中间体；
（2）按重量份计将中间体100份、三苯基膦3份、天门冬氨酸8份、顺丁烯二酸8份、去离子水145份，添加到反应釜中，在氮气的保护下，升温至61℃，以200r/min转速搅拌46min，然后再添加0.3份催化剂，调节温度至71℃，以500r/min转速搅拌1.2小时，再添加1.5份仲辛基酚聚氧乙烯醚，调节温度至76℃，以1500r/min转速搅拌78min，然后自然冷至室温，即得。
进一步的，所述引发剂为过硫酸铵。
进一步的，所述催化剂制备方法为：将氯铂酸按30g：150mL的比例添加到异丙醇中，加热至55℃，以120r/min转速搅拌20min，然后，再添加六甲基二硅氧烷，加热至62℃，继续搅拌40min，然后再添加三乙胺，在氮气保护下，以1200r/min转速搅拌55min，冷却至室温后，即得。
进一步的，所述异丙醇铈改性纳米硅藻土制备方法为：将异丙醇铈均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为2.2%的异丙醇铈分散液，向异丙醇铈分散液中添加其质量35%的纳米硅藻土，然后调节pH至9.2，加热至73℃，以200r/min转速搅拌2小时，再进行抽滤，真空干燥至恒重，即得。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步的，所述分散剂为焦磷酸钠。
对比例1：与实施例1区别仅在于将改性丙烯酸酯乳液替换为申请号201410812411.0制备的丙烯酸酯乳液。
对比例2：与实施例1区别仅在于改性丙烯酸酯乳液不添加本发明制备的催化剂。
对比例3：与实施例1区别仅在于不添加异丙醇铈改性纳米硅藻土。
对比例4：与实施例1区别仅在于将异丙醇铈改性纳米硅藻土替换为未改性处理的纳米硅藻土。
试验
分别将上述实施例与对比例涂料涂覆在相同规格材质的铝合金板表面，相同环境下干燥，有机涂层厚度相差不超过0.02mm，分别依据GB/T3960-1983测定有机涂层的体积磨损量，依据GB/T9286-1998中的划格法测定涂层的附着力，通过将有机涂层铝合金板放置于310℃的电热炉内24h观察涂层外观变化，进行涂层耐高温性能的考察，依据GB1732-79测定有机涂层的抗冲击性能：
表1
由表1可以看出，本发明中的制备的涂料形成的涂层性能优异，采用普通丙烯酸酯乳液制备的涂料形成的涂层综合性能大幅度降低，本发明制备的改性丙烯酸酯乳液在制备过程中不添加本发明制备的催化剂时，形成的涂层耐磨性、附着力、耐冲击性等性能均有不同幅度的降低，可见，本发明制备的催化剂对于涂层的性能影响较明显。

Claims (8)

1.一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：
改性高分子树脂乳液98-105、碳酸钙22-26、对羟基苯甲酸0.02-0.025、异丙醇铈改性纳米硅藻土8-12、水性聚氨酯6-8、消泡剂1.2-1.4、分散剂5-7、去离子水65-68。
2.如权利要求1所述的一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，所述改性高分子树脂乳液为改性丙烯酸酯乳液。
3.如权利要求2所述的一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，所述改性丙烯酸酯乳液制备方法为：
（1）按重量份计将80份甲基丙烯酸甲酯、6份三乙氧基硅烷、3份马来酰亚胺、12份季戊四醇、0.12份引发剂、0.5份催化剂、135份去离子水添加到反应釜中，在氮气保护下，加热至78-85℃，以150r/min转速搅拌2小时，然后自然冷却至室温，调节ph至6.8，得到反应中间体；
（2）按重量份计将中间体100份、三苯基膦3份、天门冬氨酸8份、顺丁烯二酸8份、去离子水145份，添加到反应釜中，在氮气的保护下，升温至60-62℃，以200r/min转速搅拌45-50min，然后再添加0.3份催化剂，调节温度至70-73℃，以500r/min转速搅拌1-1.5小时，再添加1.5份仲辛基酚聚氧乙烯醚，调节温度至76℃，以1500r/min转速搅拌78min，然后自然冷至室温，即得。
4.如权利要求3所述的一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。
5.如权利要求3所述的一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，所述催化剂制备方法为：将氯铂酸按30g：150mL的比例添加到异丙醇中，加热至55℃，以120r/min转速搅拌20min，然后，再添加六甲基二硅氧烷，加热至62℃，继续搅拌40min，然后再添加三乙胺，在氮气保护下，以1200r/min转速搅拌55min，冷却至室温后，即得。
6.如权利要求3所述的一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，所述异丙醇铈改性纳米硅藻土制备方法为：将异丙醇铈均匀分散到去离子水中，配制成质量分数为2.2%的异丙醇铈分散液，向异丙醇铈分散液中添加其质量35%的纳米硅藻土，然后调节pH至9.2，加热至73℃，以200r/min转速搅拌2小时，再进行抽滤，真空干燥至恒重，即得。
7.如权利要求1所述的一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
8.如权利要求1所述的一种用于铝合金表面的有机涂料，其特征在于，所述分散剂为焦磷酸钠。
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CN113292682A (zh) * 2021-05-26 2021-08-24 广东佰合新材料科技股份有限公司 一种常温自交联型核壳结构丙烯酸酯乳液及制备与应用

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