CN110591483A - 一种高导电性水性汽车保险杠底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高导电性水性汽车保险杠底漆及其制备方法,属于涂料领域。本发明提供的涂料包括原料:成膜树脂(水性聚氨酯或丙烯酸)、水性附着力促进剂、水性润湿剂、水性增稠剂、水、水性分散剂、水性消泡剂、钛白、色素炭黑、导电功能粉体。本发明选择了高结晶度的附着力促进剂,较高的结晶度使附着力促进剂能在成膜过程中从底材外延生长成为一体,提升底漆对底材的附着力,同时提高结晶度可以降低聚合物结构的溶胀速度进而提升漆膜的耐水性;使用了较多润湿剂使涂料能在底材上铺展,通过使用不含有机硅的助剂保证涂膜不会从底材剥离;添加导电石墨烯至高于炭黑的渗透阈值,降低涂膜的电阻,使底漆能够满足静电喷涂的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高导电性水性汽车保险杠底漆及其制备方法,属于涂料领域。
背景技术
近年来中国汽车的产量逐渐趋于稳定,每年有多条旧的溶剂型涂料的生产线被强制关停,取而代之的是产能高、生产节拍适合水性涂料的全新自动涂装线。汽车涂料涂装工艺的水性化,每年都在不断推进,水性涂料和水性涂装生产线的比例逐年增长,水性涂料逐渐成为涂料市场的主流。聚丙烯因其优秀的性能和低廉的价格而成为汽车保险杠的主要原材料,然而聚丙烯较低的表面张力让水性涂料在其上的附着变得困难,容易造成起泡、脱落等漆病。为了解决涂层附着力较差的问题,人们往往会在面漆和底材间添加一层底漆,底漆需要与底材和面漆都有较强的附着力,还要满足汽车保险杠涂层所必须的耐水、耐冲击、耐煮沸和耐湿热等性能。
现有技术中,专利CN101117479A公开了一种水性底漆涂料组合物和涂膜形成办法,该底漆涂料组合物同时使用了:水性非氯化聚烯烃类树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂、内部交联丙烯酸类粒子乳液。并且声明每个类型组分的用量具有相当狭窄的用量,过多过少均会引起耐水、耐湿热性不强,产品架构复杂,调控性差,喷涂时也未能实现静电喷涂,涂料施工时候的利用率差。
而且专利CN101117479A发明内容中提出的是通过树脂合成的过程中,通过对单体、引发剂、树脂合成工艺的调节实现性能优化,而未对涂料配置过程进行筛选优化。在其专利中声明对各类塑料基材均具有附着力、但是从化学角度分析、若不通过助剂配方去调节表面能、表面张力,不配合基材自身的表面能与表面张力,附着力效果会大打折扣。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提供了一种高导电水性汽车保险杠底漆及其制备方法,并制定了相关的制备方法,可以提升整体涂层对底材的附着力,提升涂层的耐水、耐湿热和耐煮沸等性能,且具有较高的导电性使其能够满足静电喷涂的要求。
具体地,本发明是通过下述技术方案实现的:
一种高导电性水性汽车保险杠底漆,包括下述按重量组份的计原料:成膜树脂8~12份、水性附着力促进剂35~45份、水性润湿剂6.5~7.0份、水性增稠剂1.2~1.6份、水13~19份、水性分散剂0.6~1.0份、水性消泡剂0.6~1.0份、钛白15~25份、色素炭黑0.1~0.8份、导电功能粉体0.1~6份,
所述成膜树脂为水性聚氨酯或水性丙烯酸树脂。
优选地,所述水性聚氨酯分散体为聚醚型聚氨酯或者聚碳酸酯型聚氨酯,所述水性丙烯酸树脂为热塑性丙烯酸树脂。
优选地,所述水性附着力促进剂为氯化聚丙烯或马来酸酐改性的聚丙烯,
其中,所述氯化聚丙烯中氯含量为10~20%,
所述马来酸酐改性的聚丙烯中马来酸酐的重量百分比为1%~2%。
更优选地,所述水性附着力促进剂的结晶度大于等于5%。
更优选地,所述水性附着力促进剂的重均分子量为100000~150000道尔顿。
优选地,所述水性润湿剂为炔二醇乙氧基化合物。
优选地,所述水性增稠剂为碱溶胀型增稠剂。
优选地,所述水性消泡剂为炔二醇型消泡剂。
优选地,所述钛白为金红石型钛白粉。
优选地,所述水性分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
优选地,所述导电功能粉体为导电石墨烯和/或导电炭黑。
更优选地,所述导电石墨烯可以由化学气相沉积法、氧化还原法或机械球磨法中任意一种方法制备。
更优选地,所述导电炭黑为导电炉法炭黑。
本发明还提供一种制备上述任意一种高导电性水性汽车保险杠底漆的方法,包括如下步骤:
步骤1,将水、水性润湿剂、水性分散剂、水性消泡剂、钛白粉、色素炭黑、功能性导电功能粉体、水性增稠剂加入容器中,在添加原料过程中保持2000-2500rpm搅拌,在原料添加完毕后分散10-20分钟,得色浆预分散液;
步骤2,研磨预分散液,研磨速度为2000-3500rpm,得色浆;
步骤3,将色浆、水、水性附着力促进剂、成膜树脂(水性聚氨酯或丙烯酸)和水性增稠剂加入容器中,在添加原料过程中,保持500-1500rpm的搅拌,在原料添加完毕后分散10-30分钟,即得高导电性水性汽车保险杠底漆。
优选地,所述色浆的细度小于等于30μm。
上述任意一种高导电性水性汽车保险杠底漆的使用方法为用无水乙醇擦拭待喷涂的底材后,用空气喷枪或者静电喷枪喷涂高导电性水性汽车保险杠底漆,要求干膜厚度5μm -15μm,在室温下闪干10min-30min后即可喷涂色漆与清漆。做性能测试则需要在50℃烘箱中保养24-36h。
本发明的有益之处在于:本发明选择了高结晶度的附着力促进剂,较高的结晶度使附着力促进剂能在成膜过程中从底材外延生长成为一体,提升底漆对底材的附着力,同时提高结晶度可以降低聚合物结构的溶胀速度进而提升漆膜的耐水性。进一步地,本发明使用了较多润湿剂使涂料能在底材上铺展,通过使用不含有机硅的助剂保证涂膜不会从底材剥离。通过添加导电石墨烯至高于渗透阈值,降低涂膜的电阻,使底漆能够满足静电喷涂的要求,提升上漆率,降低环境污染的可能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来对本发明进行进一步详细阐述,下述实施例仅用来解释本发明,并不能视为对本发明的进一步限制。
下述实施例中各原料可选用下述产品:
成膜树脂(水性聚氨酯或丙烯酸):
聚酯型聚氨酯分散体,R-2203,帝斯曼;
聚酯型聚氨酯分散体,R-986,帝斯曼;
热塑性丙烯酸树脂,WL-51,陶氏;
热塑性丙烯酸树脂,WL-91,陶氏;
聚氨酯树脂,UH340/1、拜尔;
水性阴离子聚氨酯分散体,UH2648/1、科思创;
水性附着力促进剂:
氯化聚丙烯、EW5515,日本东洋纺,结晶度5.30%,重均分子量为105258;
氯化聚丙烯、E-415,日本制纸,结晶度6.37%,重均分子量为117324;
氯化聚丙烯、E-480T,日本制纸,结晶度2.40%,重均分子量141398;
马来酸酐改性的聚丙烯、NZ-1004,日本东洋纺,结晶度为9.40%,重均分子量为129625;
水性润湿剂:炔二醇型润湿剂、Dynol 607、Dynol 485 、Dynol 465、Dynol104、Dynol104E、Dynol104BC,空气化工产品有限公司;
水性增稠剂:非离子缔合型流变改性剂,RM-8w、RM-12w,罗门哈斯(中国)有限公司;
水性分散剂:含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液,BYK190、BYK192、毕克助剂(上海)有限公司,TEGO 755W、TEGO 752W、TEGO 715W 赢创特种化学(上海)有限公司;
水性消泡剂:炔二醇类型消泡剂,DF-110D 、DF-110DC、Surfynol 107L,空气化工产品有限公司;
钛白:金红石型二氧化钛、R960,美国杜邦;
色素炭黑:色素炭黑、C311,天津汇艺隆炭黑厂;
导电功能粉体:低氧高导电石墨烯、XF178,XF032, XFDP04,南京先丰纳米材料科技有限公司,导电炭黑HIBLACK 40B2、HIBLACK 420B、PRINTEX XE2-B德固赛化学(上海)有限公司;
实施例1
一种高导电性水性汽车保险杠底漆,由下述按重量份计的原料制备而成:水性热塑性丙烯酸树脂WL-91 12份、水性附着力促进剂EW5515 45份、水性润湿剂Dynol104E 7.0份、水性增稠剂RM-8w 1.6份、去离子水19份、水性分散剂BYK190 1.0份、水性消泡剂Surfynol107L 1.0份、钛白粉R960 25份、色素炭黑C311 0.4份、导电石墨烯XF178 0.4份。
本实施例中的高导电性水性汽车保险杠底漆的制备方法如下:
步骤1,将去离子水、水性润湿剂、水性分散剂、水性消泡剂、钛白粉、色素炭黑、功能性导电功能粉体、水性增稠剂加入容器中,在添加原料过程中保持2200rpm搅拌,在原料添加完毕后分散15分钟,得色浆预分散液;
步骤2,研磨预分散液,研磨速度为3000rpm,得细度等于30μm的色浆;
步骤3,将色浆、水性附着力促进剂、水性热塑性丙烯酸树脂和水性增稠剂加入容器中,在添加原料过程中,保持1000rpm的搅拌,在原料添加完毕后分散20分钟,即得高导电性水性汽车保险杠底漆。
实施例2
一种高导电性水性汽车保险杠底漆,由下述按重量份计的原料制备而成:水性热塑性丙烯酸树脂WL-51 10份、水性附着力促进剂EW5515 40份、水性润湿剂Dynol104BC 6.8份、水性增稠剂RM-8w 1.4份、去离子水16份、水性分散剂TEGO 755W 0.8份、水性消泡剂DF-110D 0.8份、钛白R960 20份、色素炭黑C311 0.4份、导电石墨烯XF178 0.4份。
本实施例中的高导电性水性汽车保险杠底漆的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种高导电性水性汽车保险杠底漆,由下述按重量份计的原料制备而成:水性热塑性丙烯酸树脂WL-51 11份、水性附着力促进剂NZ-1004 42份、水性润湿剂Dynol 485 6.8份、水性增稠剂RM-8w 1.5份、去离子水16份、水性分散剂TEGO 755W 0.8份、水性消泡剂DF-110D 0.8份、钛白R960 22份、色素炭黑C311 0.4份、导电炭黑HIBLACK 40B2 1份。
本实施例中的高导电性水性汽车保险杠底漆的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种高导电性水性汽车保险杠底漆,由下述按重量份计的原料制备而成: 本实例中的高导电性水性汽车保险杠底漆其特征在于,由下述重量组份制成:水性聚氨酯分散体R-2203 10份、水性附着力促进剂NZ-1004 40份、水性润湿剂Dynol 607 6.7份、水性增稠剂RM-8w 1.2份、去离子水16份、水性分散剂TEGO 755W 0.8份、水性消泡剂DF-110D 0.6份、钛白R960 20份、色素炭黑C311 0.4份、导电石墨烯XF178 0.4份。
本实施例中的高导电性水性汽车保险杠底漆的制备方法与实施例1相同。
测试例1
为了验证本发明所提供的方案能够达到所述技术效果,使用市场上已经广泛使用的汽车保险杠面漆和清漆,按规定方式在底漆上涂覆清漆和面漆,对实施例1-4所提供的方案按照大众对汽车保险杠底漆的性能指标(TL211)进行测试,性能指标及测试标准如表1所示,测试结果如表2所示。
汽车保险杠底漆样板的制备方法为:用无水乙醇擦拭汽车保险杠底材后,用空气喷枪喷涂实施例制得的底漆涂料,要求干膜厚度为10μm,在室温下闪干20min后在60℃烘箱中保养48h。
在底漆上涂覆清漆和面漆的方法为:用空气喷枪喷涂(喷枪口径为1.5mm)喷涂面漆,在室温下闪干15min后喷涂清漆,在60℃烘箱中保养48h后制得汽车保险杠复合涂层样板,要求面漆及清漆厚度为30μm。
清漆来源为:LumeeraTM涂料,艾仕得涂料系统(上海)有限公司;
面漆来源为:VermeeraTM涂料,艾仕得涂料系统(上海)有限公司;
表1 性能测试标准及指标
表2 测试结果
由上表可知,本发明提供的高导电性水性汽车保险杠底漆在附着力、耐煮沸、耐湿热以及耐水方面都有符合标准。
测试例2
为了满足静电喷涂的要求以及为了研究的导电石墨烯用量对底漆导电性的影响,在实施例1的基础上,分别添加不同量的导电石墨烯XF178(0.2%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2%, 3%,4%, 5%, 6%),研磨制成导电色浆之后,同实施例1的方法制备导电底漆涂料,制成等厚的导电底漆样板,测量不同添加量下底漆的涂膜电阻,现有技术中对底漆涂膜电阻的要求为小于等于700kΩ,由表3可见,当导电石墨烯添加量为0.25%时,底漆的导电性已经达到了静电喷涂的要求。
测量方式为:使用数字万用表测“涂膜电阻”是实际生产中了便利而使用的测量涂膜导电性的方法。将万用表的两个探针与涂层接触而不穿透涂层,探针间距1cm,此时读出的电阻值为涂膜电阻。三次测量,求平均值。
“涂膜电阻”测量结果如表3所示,
由上表可知,本发明提供的高导电性水性汽车保险杠底漆均能满足静电喷涂要求。
综上所述本发明具有可重复性,能够满足市场对汽车保险杠底漆的性能要求。
Claims (10)
1.一种高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,包括下述按重量组份的计原料:成膜树脂8~12份、水性附着力促进剂35~45份、水性润湿剂6.5~7.0份、水性增稠剂1.2~1.6份、水13~19份、水性分散剂0.6~1.0份、水性消泡剂0.6~1.0份、钛白15~25份、色素炭黑0.1~0.8份、导电功能粉体0.1~6份,
所述成膜树脂为水性聚氨酯或水性丙烯酸树脂。
2.根据权利要求1所述的高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,所述水性聚氨酯分散体为聚醚型聚氨酯或者聚碳酸酯型聚氨酯,所述水性丙烯酸树脂为热塑性丙烯酸树脂。
3.根据权利要求1所述的高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,所述水性附着力促进剂为氯化聚丙烯或马来酸酐改性的聚丙烯,
其中,所述氯化聚丙烯中氯含量为10~20%,
所述马来酸酐改性的聚丙烯中马来酸酐的重量百分比为1%~2%。
4.根据权利要求1所述的高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,所述水性附着力促进剂的结晶度大于等于5%。
5.根据权利要求1所述的高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,所述水性附着力促进剂的重均分子量为100000~150000道尔顿。
6.根据权利要求1所述的高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,所述水性润湿剂为炔二醇乙氧基化合物。
7.根据权利要求1所述的高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,所述水性分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
8.根据权利要求1所述的高导电性水性汽车保险杠底漆,其特征在于,所述导电功能粉体为导电石墨烯和/或导电炭黑。
9.权利要求1-8任意一项所述的高导电性水性汽车保险杠底漆的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,将水、水性润湿剂、水性分散剂、水性消泡剂、钛白粉、色素炭黑、功能性导电功能粉体、水性增稠剂加入容器中,在添加原料过程中保持2000-2500rpm搅拌,在原料添加完毕后分散10-20分钟,得色浆预分散液;
步骤2,研磨预分散液,研磨速度为2000-3500rpm,得色浆;
步骤3,将色浆、水、水性附着力促进剂、水性聚氨酯分散体和水性增稠剂加入容器中,在添加原料过程中,保持500-1500rpm的搅拌,在原料添加完毕后分散10-30分钟,即得高导电性水性汽车保险杠底漆。
10.根据权利要求9所述的高导电性水性汽车保险杠底漆的制备方法,其特征在于,所述色浆的细度小于等于30μm。
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