CN109608965B - 一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，具体包括以下步骤：首先制备改性填料，然后将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中搅拌混合，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗、干燥处理后，将制得的涂料喷涂于铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3‑5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。本发明制得的铝合金轮毂能随着光照的变化而自动改变颜色，且涂层机械性能好。

Description

一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法
技术领域：
本发明涉及合金制备领域，具体的涉及一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法。
背景技术：
目前摩托车铝合金轮毂传统加工工艺中，外观色彩虽然各种颜色都有，但表现在轮毂上较为单一。为适应个性化要求，近年来也开发出了几种不同颜色的混涂工艺，但都不具备真正的新颖性，无法满足年轻一代追求时尚多变的市场需求。
中国专利(201610894865.6)公开了一种耐高温底漆及其制备方法与用途；该底漆包括聚酯树脂、氨基树脂、颜填料、沉降剂、流平剂、醋酸丁酸纤维素、润湿分散剂和稀释剂。该底漆可用于轮毂涂装，可有效遮盖轮毂上的凹陷、砂之痕等缺陷；但是该底漆耐候性较差。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，该方法制备简单，制备过程中采用的涂料稳定性好，涂膜性能优异，制得的铝合金轮毂能随着光照的变化而自动改变颜色，变色可逆性好。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙酸乙酯和无水乙醇混合搅拌混合均匀，然后加入四氯化钛，最后滴加三乙胺，制得的混合溶液转移至反应釜中120-150℃下反应10-15h，制得含钛溶胶；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合5-15min，然后缓慢滴加去离子水，边滴加边搅拌，滴加结束后升温至50-80℃下继续搅拌1-2h，制得含硅溶胶；
(3)将石墨粉末置于无水乙醇中，500-1500W功率下超声处理1-4h，然后滴加硅烷偶联剂，继续超声处理20-30min，制得石墨烯分散液；
(4)向石墨烯分散液中同时加入上述制得的含钛溶胶和含硅溶胶，加入完毕后，继续搅拌处理4-5h，搅拌处理后，过滤，依次采用无水乙醇、去离子水洗涤沉淀，最后将沉淀真空干燥，干燥后的粉末置于马弗炉内惰性气体下烧结处理1-5h，制得改性填料；
(5)将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中，1000-1500转/分的状态下搅拌混合5-10min，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；
(6)将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗，干燥处理后，将制得的涂料喷涂与铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3-5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述乙酸乙酯、无水乙醇、四氯化钛、三乙胺的体积比为(1-2)：50:1:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水的体积比为1：50：(0.5-1.5)。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述石墨粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂的用量比为1g：(30-50)mL：(0.01-0.04)mL。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，改性填料中，纳米氧化硅、纳米氧化钛、石墨烯的质量比为(0.3-0.8)：0.5:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述各组分的用量以质量百分比计，分别为：
Figure BDA0001879173190000031
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述稀释剂以质量百分比计包括二甲苯：50％；丁酯：35％；丁醇：8％；CAC:7％。
作为上述技术方案的优选，该铝合金轮毂在室内和室外受到阳光照射的时候，轮毂的颜色会随之发生改变，颜色改变后的轮毂，在失去阳光照射后又能恢复回原来的颜色。
作为上述技术方案的优选，该铝合金轮毂颜色的变化可以是无色变为有色，也可以通过采用不同的变色粒子感光材料，将一种颜色变为其它不同的颜色。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开的铝合金轮毂使用的涂料内含有光致变色材料，在一定的波长和强度的光作用下材料的分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色会相应发生改变，且这种改变是可逆的；轮毂在不同环境情况下使用和过渡时，轮毂上的感光变色材料经阳光/紫外线照射后而产生颜色变化，当失去阳光/紫外线后会还原回原本的颜色。
本发明还在铝合金轮毂涂料中加入适量的改性填料，该填料是由纳米氧化钛、纳米氧化硅、石墨烯复合制成，通过合理的制备工艺，纳米氧化钛、纳米氧化硅有效分散于石墨烯表面，制得的改性填料不仅具有良好的机械性能，且在涂料中可实现良好的分散；本发明通过有效调节涂料中各组分的用量，制得的涂料稳定性好，涂膜性能优异。
一方面，本发明通过采用变色粒子调配的外层涂料来作为摩托车铝合金轮毂的表层防护，涂层在具备轮毂常规防护的同时，能随着光照的变化而自动改变颜色，从而使轮毂外观随时进行变化，突出个性化的炫彩效果，增强视觉冲击，达到美化和装饰的目的。轮毂本身使用不同类型的变色粒子感光材料并与不同颜色调配而成油漆，其室内和收到阳光照射后表现出来的颜色也将会由更多种炫彩的变化方式；另一方面，本发明涂覆于轮毂表面制得的的涂层耐候性能优异，力学性能好，附着力好，且制备方法简单，成本低。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙酸乙酯和无水乙醇混合搅拌混合均匀，然后加入四氯化钛，最后滴加三乙胺，制得的混合溶液转移至反应釜中120℃下反应10h，制得含钛溶胶；其中，乙酸乙酯、无水乙醇、四氯化钛、三乙胺的体积比为1：50:1:1；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合5-15min，然后缓慢滴加去离子水，边滴加边搅拌，滴加结束后升温至50℃下继续搅拌1h，制得含硅溶胶；其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水的体积比为1：50：0.5；
(3)将石墨粉末置于无水乙醇中，500W功率下超声处理1h，然后滴加硅烷偶联剂，继续超声处理20-30min，制得石墨烯分散液；其中，石墨粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂的用量比为1g：30mL：0.01mL；
(4)向石墨烯分散液中同时加入上述制得的含钛溶胶和含硅溶胶，加入完毕后，继续搅拌处理4h，搅拌处理后，过滤，依次采用无水乙醇、去离子水洗涤沉淀，最后将沉淀真空干燥，干燥后的粉末置于马弗炉内惰性气体下烧结处理1h，制得改性填料；其中，改性填料中，纳米氧化硅、纳米氧化钛、石墨烯的质量比为0.3：0.5:1；
(5)将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中，1000转/分的状态下搅拌混合5-10min，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；其中，各组分的用量以质量百分比计，分别为：丙烯酸树脂40％；氨基树脂582 12％；环氧树脂601 4％；改性填料1％；CAB381-0.5 20％；229防沉蜡0.6％；流平剂466 0.2％；变色龙光敏剂2.1％；丁酯2.1％；稀释剂18％；
(6)将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗，干燥处理后，将制得的涂料喷涂与铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3-5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。
实施例2
一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙酸乙酯和无水乙醇混合搅拌混合均匀，然后加入四氯化钛，最后滴加三乙胺，制得的混合溶液转移至反应釜中150℃下反应15h，制得含钛溶胶；其中，乙酸乙酯、无水乙醇、四氯化钛、三乙胺的体积比为2：50:1:1；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合5-15min，然后缓慢滴加去离子水，边滴加边搅拌，滴加结束后升温至80℃下继续搅拌2h，制得含硅溶胶；其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水的体积比为1：50：1.5；
(3)将石墨粉末置于无水乙醇中，1500W功率下超声处理4h，然后滴加硅烷偶联剂，继续超声处理20-30min，制得石墨烯分散液；其中，石墨粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂的用量比为1g：50mL：0.04mL；
(4)向石墨烯分散液中同时加入上述制得的含钛溶胶和含硅溶胶，加入完毕后，继续搅拌处理5h，搅拌处理后，过滤，依次采用无水乙醇、去离子水洗涤沉淀，最后将沉淀真空干燥，干燥后的粉末置于马弗炉内惰性气体下烧结处理5h，制得改性填料；其中，改性填料中，纳米氧化硅、纳米氧化钛、石墨烯的质量比为0.8：0.5:1；
(5)将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中，1500转/分的状态下搅拌混合5-10min，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；其中，各组分的用量以质量百分比计，分别为：丙烯酸树脂38％；氨基树脂582 13％；环氧树脂601 3％；改性填料1.5％；CAB381-0.5 20％；229防沉蜡0.5％；流平剂466 0.2％；变色龙光敏剂2.9％；丁酯2.9％；稀释剂18％；
(6)将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗，干燥处理后，将制得的涂料喷涂与铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3-5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。
实施例3
一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙酸乙酯和无水乙醇混合搅拌混合均匀，然后加入四氯化钛，最后滴加三乙胺，制得的混合溶液转移至反应釜中130℃下反应11h，制得含钛溶胶；其中，乙酸乙酯、无水乙醇、四氯化钛、三乙胺的体积比为1：50:1:1；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合5-15min，然后缓慢滴加去离子水，边滴加边搅拌，滴加结束后升温至60℃下继续搅拌1.5h，制得含硅溶胶；其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水的体积比为1：50：0.7；
(3)将石墨粉末置于无水乙醇中，800W功率下超声处理2h，然后滴加硅烷偶联剂，继续超声处理20-30min，制得石墨烯分散液；其中，石墨粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂的用量比为1g：30mL：0.02mL；
(4)向石墨烯分散液中同时加入上述制得的含钛溶胶和含硅溶胶，加入完毕后，继续搅拌处理4h，搅拌处理后，过滤，依次采用无水乙醇、去离子水洗涤沉淀，最后将沉淀真空干燥，干燥后的粉末置于马弗炉内惰性气体下烧结处理2h，制得改性填料；其中，改性填料中，纳米氧化硅、纳米氧化钛、石墨烯的质量比为0.4：0.5:1；
(5)将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中，1200转/分的状态下搅拌混合5-10min，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；其中，各组分的用量以质量百分比计，分别为：丙烯酸树脂40％；氨基树脂582 12％；环氧树脂601 4％；改性填料2％；CAB381-0.5 20％；229防沉蜡0.3％；流平剂466 0.1％；变色龙光敏剂3.3％；丁酯3.3％；稀释剂15％；
(6)将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗，干燥处理后，将制得的涂料喷涂与铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3-5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。
实施例4
一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙酸乙酯和无水乙醇混合搅拌混合均匀，然后加入四氯化钛，最后滴加三乙胺，制得的混合溶液转移至反应釜中130℃下反应12h，制得含钛溶胶；其中，乙酸乙酯、无水乙醇、四氯化钛、三乙胺的体积比为1.5：50:1:1；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合5-15min，然后缓慢滴加去离子水，边滴加边搅拌，滴加结束后升温至70℃下继续搅拌2h，制得含硅溶胶；其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水的体积比为1：50：0.9；
(3)将石墨粉末置于无水乙醇中，800W功率下超声处理3h，然后滴加硅烷偶联剂，继续超声处理20-30min，制得石墨烯分散液；其中，石墨粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂的用量比为1g：40mL：0.03mL；
(4)向石墨烯分散液中同时加入上述制得的含钛溶胶和含硅溶胶，加入完毕后，继续搅拌处理4.5h，搅拌处理后，过滤，依次采用无水乙醇、去离子水洗涤沉淀，最后将沉淀真空干燥，干燥后的粉末置于马弗炉内惰性气体下烧结处理1-5h，制得改性填料；其中，改性填料中，纳米氧化硅、纳米氧化钛、石墨烯的质量比为0.5：0.5:1；
(5)将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中，1200转/分的状态下搅拌混合5-10min，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；其中，各组分的用量以质量百分比计，分别为：丙烯酸树脂39％；氨基树脂582 11％；环氧树脂601 4％；改性填料2％；CAB381-0.5 19％；229防沉蜡0.5％；流平剂466 0.4％；变色龙光敏剂4.1％；丁酯3％；稀释剂17％；
(6)将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗，干燥处理后，将制得的涂料喷涂与铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3-5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。
实施例5
一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙酸乙酯和无水乙醇混合搅拌混合均匀，然后加入四氯化钛，最后滴加三乙胺，制得的混合溶液转移至反应釜中140℃下反应14h，制得含钛溶胶；其中，乙酸乙酯、无水乙醇、四氯化钛、三乙胺的体积比为2：50:1:1；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合5-15min，然后缓慢滴加去离子水，边滴加边搅拌，滴加结束后升温至70℃下继续搅拌2h，制得含硅溶胶；其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水的体积比为1：50：1.3；
(3)将石墨粉末置于无水乙醇中，1300W功率下超声处理3.5h，然后滴加硅烷偶联剂，继续超声处理20-30min，制得石墨烯分散液；其中，石墨粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂的用量比为1g：50mL：0.03mL；
(4)向石墨烯分散液中同时加入上述制得的含钛溶胶和含硅溶胶，加入完毕后，继续搅拌处理5h，搅拌处理后，过滤，依次采用无水乙醇、去离子水洗涤沉淀，最后将沉淀真空干燥，干燥后的粉末置于马弗炉内惰性气体下烧结处理4h，制得改性填料；其中，改性填料中，纳米氧化硅、纳米氧化钛、石墨烯的质量比为0.7：0.5:1；
(5)将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中，1400转/分的状态下搅拌混合5-10min，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；其中，各组分的用量以质量百分比计，分别为：丙烯酸树脂40％；氨基树脂582 12％；环氧树脂601 3.3％；改性填料2.4％；CAB381-0.5 20％；229防沉蜡0.3％；流平剂466 0.1％；变色龙光敏剂2.4％；丁酯2.5％；稀释剂17％；
(6)将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗，干燥处理后，将制得的涂料喷涂与铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3-5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。
对比例
涂料中不添加改性填料，其他制备工艺与实施例5相同。
下面对上面制得的铝合金轮毂涂层的性能进行性能测试。测试方法如表1所示，测试结果如表2所示。
表1
Figure BDA0001879173190000121
表2
Figure BDA0001879173190000122
Figure BDA0001879173190000131
从上述测试结果来看，在涂料中加入适量的改性填料可有效改善涂料的耐冲击性能，其耐水耐盐雾性能也得到有效改善，涂层的附着力和硬度也得到提高。

Claims (9)

1.一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乙酸乙酯和无水乙醇混合搅拌混合均匀，然后加入四氯化钛，最后滴加三乙胺，制得的混合溶液转移至反应釜中120-150℃下反应10-15h，制得含钛溶胶；
(2)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，搅拌混合5-15min，然后缓慢滴加去离子水，边滴加边搅拌，滴加结束后升温至50-80℃下继续搅拌1-2h，制得含硅溶胶；
(3)将石墨粉末置于无水乙醇中，500-1500W功率下超声处理1-4h，然后滴加硅烷偶联剂，继续超声处理20-30min，制得石墨烯分散液；
(4)向石墨烯分散液中同时加入上述制得的含钛溶胶和含硅溶胶，加入完毕后，继续搅拌处理4-5h，搅拌处理后，过滤，依次采用无水乙醇、去离子水洗涤沉淀，最后将沉淀真空干燥，干燥后的粉末置于马弗炉内惰性气体下烧结处理1-5h，制得改性填料；
(5)将丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂和稀释剂混合加入到高速分散机中，1000-1500转/分的状态下搅拌混合5-10min，然后依次加入上述制得的改性填料、CAB381、229防沉蜡、流平剂、变色龙光敏剂、丁酯，继续搅拌混合均匀，最后在三辊研磨机中研磨处理，制得涂料；
(6)将摩托车铝合金轮毂进行打磨、清洗、干燥处理后，将制得的涂料喷涂于铝合金轮毂表面，然后在100℃下进行闪干，继续喷涂处理，最后在150℃下焙烘3-5min；制得光控变色炫彩摩托车铝合金轮毂。
2.如权利要求1所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述乙酸乙酯、无水乙醇、四氯化钛、三乙胺的体积比为(1-2)：50:1:1。
3.如权利要求1所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水的体积比为1：50：(0.5-1.5)。
4.如权利要求1所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述石墨粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂的用量比为1g：(30-50)mL：(0.01-0.04)mL。
5.如权利要求1所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，改性填料中，纳米氧化硅、纳米氧化钛、石墨烯的质量比为(0.3-0.8)：0.5:1。
6.如权利要求1所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，各组分的用量以质量百分比计，分别为：
Figure FDA0001879173180000021
Figure FDA0001879173180000031
7.如权利要求1所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述稀释剂以质量百分比计包括二甲苯：50％；丁酯：35％；丁醇：8％；CAC:7％。
8.如权利要求1所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，该铝合金轮毂在室内和室外受到阳光照射时，轮毂的颜色会随之发生改变，颜色改变后的轮毂，在失去阳光照射后又能恢复回原来的颜色。
9.如权利要求8所述的一种光控变色炫彩铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，该铝合金轮毂颜色的变化可以是无色变为有色，也可以通过采用不同的变色粒子感光材料，将一种颜色变为其它不同的颜色。
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