CN111320917A - 汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车板簧进行涂装的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料及其制备方法，包括如下重量份数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液30～70份、去离子水5.0～40份、有机胺中和剂0.1～0.5份、分散剂0.1～3.0份、消泡剂0.1～0.4份、颜料1.0～20份、填料1.0～20份、有机膨润土0.2～0.8份、润湿流平剂0.1～0.5份、防闪锈剂0.2～0.8份、增稠剂0.5～2.0份、附着力促进剂0.5～2.0份，选用作为单组分自交联环氧乳液成膜物质，具有低气味，干燥速度快，硬度高，对不同的金属基材有极佳的附着力，具有良好的防腐性能，耐各种介质性好的优点。

Description

汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种用于汽车板簧进行涂装的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对环境要求也就越来越高。国家职能部门对涂料的VOC含量提出了更高的要求，促使我们发展环境友好涂料。环境友好涂料是低VOC和低毒性的涂料，目前主要的品种有水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料。从产品的形态和应用来看。水性涂料形态与溶剂性涂料相同。水性涂料的应用不受场合的限制，也不需要专用的涂装工具和设备，施工过程无火灾危险，涂装的工具易于清洗，节约能源。因此水性涂料将成为涂料的主导产品。
尽管汽车工业在我国近年来得到快速发展，但汽车板簧所用油漆因对防腐性能要求较高而仍然以溶剂型产品为主。汽车板簧涂装水性化是多年来涂料工作者努力的方向，而受到汽车板簧烘烤温度和技术指标的限制，一直都很难实现汽车板簧涂装的水性化。
汽车板簧位于汽车底部，腐蚀等问题不易被发现。而其所处的坏境比较恶劣，长期经受沙石冲击和雨水侵蚀，沙石的冲击容易刮伤涂层，没有涂层的保护钢板受雨水侵蚀后更容易产生锈蚀，这些锈点成为钢材的新的疲劳源，影响车桥使用寿命。经过对汽车板簧核心零部件进行耐中性盐雾性能检测分析发现：未涂敷保护涂层的汽车板簧核心零部件在24小时内金属表面发黑、出现锈迹，若涂敷了保护涂层后零部件耐盐雾性提高十倍以上。近年来，水性涂料因其不含苯等毒害性溶剂以及不具有易燃易爆性所带来的环保性与安全性受到市场的欢迎。目前市面上汽车板簧用水性涂料主要有水性丙烯酸改性环氧酯涂料、水性丙烯酸改性醇酸涂料、水性丙烯酸涂料或水性氨基烤漆等，前三种涂料在普遍存在硬度低，抗粘连性差，初期耐水性差，防腐不达标等问题，水性氨基烤漆漆膜性能优良，但是存在能耗高，需高温烘烤，不受客户欢迎。因此，汽车行业开始寻求一种涂装简单，快速干燥，硬度与柔韧性兼有、致密性和抗腐蚀性能俱佳的绿色高性能涂层技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种具有低气味、快速干燥、突出漆膜附着力和硬度、优异的防腐性能的环保型的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料及其制备方法，该水性防腐涂料具有水稀释性、施工方便、对多种金属基材具有极佳的附着力特点。
本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：
一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，包括如下重量份数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液30～70份、去离子水5.0～40份、有机胺中和剂0.1～0.5份、分散剂0.1～3.0份、消泡剂0.1～0.4份、颜料1.0～20份、填料1.0～20份、有机膨润土0.2～0.8份、润湿流平剂0.1～0.5份、防闪锈剂0.2～0.8份、增稠剂0.5～2.0份、附着力促进剂0.5～2.0份。
所述单组分自交联环氧乳液是一种改性常温多重自交联环氧树脂乳液，应用在汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料中，具有以下化学结构式：
Figure BDA0002419287360000021
所述改性常温多重自交联环氧树脂乳液重量百分比的固含量为37～45％，粒径80～100nm，储存稳定性6个月以上；室温固化成膜后附着力为0～1级，铅笔硬度为H～3H，抗冲击性为50～65kg·cm，柔韧性为1～3mm，耐水性为120～150h，耐中性盐雾为可达300h。
所述有机胺中和剂采用氨水、三乙胺、N,N～二甲基乙醇胺或2～氨基～2～甲基～1～丙醇中的一种或一种以上任意比混合，PH值应在7.5～10之间。
所述分散剂为含有可控自由基聚合的丙烯酸嵌段高分子聚合物。
所述消泡剂采用聚醚硅氧烷共聚物乳液或炔二醇类中的一种或一种以上任意比混合。
所述填料为磷酸锌、三聚磷酸铝、沉淀硫酸钡、云母粉、滑石粉或硅溶胶中的一种或一种以上任意比混合。
所述润湿流平剂采用有机硅表面活性剂或丙烯酸酯类中的一种或一种以上任意比混合。
所述增稠剂采用缔合性聚氨酯、有机改性蒙脱石黏土或碱溶胀、气相二氧化硅中的一种或一种以上任意比混合。
所述防闪锈剂采用不含亚硝酸盐的防闪锈剂。
所述附着力促进剂采用改性硅氧烷类化合物。
一种所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料的制备方法，按照如下步骤进行：
步骤1)、按照所述汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料的配方称取各组分，在容器中加入配方中重量30～50％的单组分自交联环氧乳液、重量一半的去离子水、重量45～55％的有机胺中和剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、有机膨润土，搅拌均匀，再经高速研磨，得细度≤30μm的浆料；
步骤2)、将剩下的单组分自交联环氧乳液加入到步骤1)的浆料中，搅拌混合均匀，再加入剩余的有机胺中和剂、剩余的去离子水、润湿流平剂、防闪锈剂、附着力促进剂和增稠剂，搅拌分散均匀，调整粘度至斯托默粘度计为85～100KU，静置，过滤，包装；得汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料。
本发明的有益效果如下：相对于现有技术，本发明提供的一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，选用作为单组分自交联环氧乳液成膜物质，具有低气味，干燥速度快，硬度高，对不同的金属基材有极佳的附着力，具有良好的防腐性能，耐各种介质性好的优点。所选用的填料不含重金属，三聚偏磷酸铝、磷酸锌中的磷酸根可以与其他颜填料离子和成膜物质中的极性基团交联形成稳定的络成物；而且，还能螯合金属表面的铁离子在金属表面形成稳定的保护膜，不仅提高了涂料的防腐性能，提高了涂料对基材的附着力。通过对增稠剂复配使用，提高涂料的储存稳定性以及施工性。不人为添加成膜物质和溶剂，为体系提供了更低VOC，符合现代市场涂料环保的需求，同时符合汽车板簧表面装饰防护技术指标，施工简单，提高了施工效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，包括如下重量份数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液30～70份、去离子水5.0～40份、有机胺中和剂0.1～0.5份、分散剂0.1～3.0份、消泡剂0.1～0.4份、颜料1.0～20份、填料1.0～20份、有机膨润土0.2～0.8份、润湿流平剂0.1～0.5份、防闪锈剂0.2～0.8份、增稠剂0.5～2.0份、附着力促进剂0.5～2.0份。
所述单组分自交联环氧乳液是一种改性常温多重自交联环氧树脂乳液，具有以下化学结构式：
Figure BDA0002419287360000051
所述改性常温多重自交联环氧树脂乳液按照重量百分比固含量为37～45％，粒径80～100nm，储存稳定性6个月以上；室温固化成膜后附着力为0～1级，铅笔硬度为H～3H，抗冲击性为50～65kg·cm，柔韧性为1～3mm，耐水性为120～150h，耐中性盐雾为可达300h。
所述有机胺中和剂采用氨水、三乙胺、N,N～二甲基乙醇胺或2～氨基～2～甲基～1～丙醇中的一种或一种以上混合，PH值应在7.5～10之间。
所述分散剂为含有可控自由基聚合的丙烯酸嵌段高分子聚合物，具体型号有TEGO747W、TEGO 760W、TEGO 755W、BYK190、BYK2012。
所述消泡剂采用聚醚硅氧烷共聚物乳液或炔二醇类中的一种或一种以上任意比混合，具体型号有BYK024、BYK028、TEGO810、TEGO902W、104BC、104E、A04BC。
所述填料为磷酸锌、三聚磷酸铝、沉淀硫酸钡、云母粉、滑石粉或硅溶胶中的一种或一种以上任意比混合。
所述润湿流平剂采用有机硅表面活性剂或丙烯酸酯类中的一种或一种以上任意比混合，具体型号有BYK346、BYK381、TEGO270、TEGO 280、TEGO4100。
所述增稠剂采用缔合性聚氨酯、有机改性蒙脱石黏土或碱溶胀一种或一种以上任意比混合，具体型号有海明斯299、105A、OMG0620、PUR60、BENTONE LT、BENTONE EW、W113或气相二氧化硅H20。
所述的防闪锈剂采用不含亚硝酸盐的防闪锈剂。具体型号有SSD6760、HaLox～350、HaLox～505、H14、660B。
所述附着力促进剂采用改性硅氧烷类化合物，具体型号有道康宁6040、OMG HMP～F、BYK4513或龙海2505。
一种所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料的制备方法，按照如下步骤进行：
步骤1)、按照所述汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料的配方称取各组分，在容器中加入配方中重量30～50％的单组分自交联环氧乳液、重量一半的去离子水、重量45～55％的有机胺中和剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、有机膨润土，搅拌均匀，再经高速研磨，得细度≤30μm的浆料；
步骤2)、将剩下的单组分自交联环氧乳液加入到步骤1)的浆料中，搅拌混合均匀，再加入剩余的有机胺中和剂、剩余的去离子水、润湿流平剂、防闪锈剂、附着力促进剂和增稠剂，搅拌分散均匀，调整粘度至斯托默粘度计为85～100KU，静置，过滤，包装；得汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料。
实施例1：一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，包括如下重量克数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液70克、去离子水13.2克、有机胺中和剂0.3克、分散剂1.0克、消泡剂0.3克、颜料1.5克、填料10.0克、有机膨润土0.2克、润湿流平剂0.2克、防闪锈剂0.8克、增稠剂1.5克、附着力促进剂1.0克。
本发明所述的单组分自交联环氧乳液是一种改性常温多重自交联环氧树脂乳液，具有以下化学结构式：
Figure BDA0002419287360000071
所述改性常温多重自交联环氧树脂乳液按照重量百分比固含量为37～45％，粒径80～100nm，储存稳定性6个月以上；室温固化成膜后附着力为0～1级，铅笔硬度为H～3H，抗冲击性为50～65kg·cm，柔韧性为1～3mm，耐水性为120～150h，耐中性盐雾为可达300h。本发明所述的单组分自交联环氧乳液采用迪爱生合成树脂中山有限公司相应产品，即本实施例采用型号是H～504～42W。
本发明所述的有机胺中和剂采用氨水、三乙胺、N,N～二甲基乙醇胺或2～氨基～2～甲基～1～丙醇中的一种或一种以上任意比混合，PH值应在7.5～10之间。本实施例采用的是AMP～95类。该有机胺中和剂无味，不但具有调节pH值的效果，而且有利于涂膜成膜，提高涂料的防腐能力。
本发明所述分散剂为含有可控自由基聚合的丙烯酸嵌段高分子聚合物，即分散剂采用水性高分子聚合物型润湿分散剂，例如TEGO 747W、TEGO 760W、TEGO755W、BYK190、BYK194、BYK2012。本实施例采用的是TEGO 760W。
本发明所述消泡剂采用聚醚硅氧烷共聚物乳液或炔二醇类中的一种或一种以上任意比混合，消泡剂具体是采用改性聚硅氧烷乳液，例如BYK024、BYK028、TEGO810、TEGO902W、104BC、104E、A04BC。本实施例采用的是BYK028与104BC任意比搭配使用。
本发明所述颜料均为不含重金属的无毒粉料，例如钛白粉(优选金红石钛白粉)、铁红或炭黑的一种或几种任意比混合。本实施例采用的是炭黑。
本发明所述填料为磷酸锌、三聚磷酸铝、沉淀硫酸钡、云母粉、滑石粉或硅溶胶中的一种或一种以上任意比混合。本实施例采用的是沉淀硫酸钡和磷酸锌任意比混合。
本发明所述的润湿流平剂采用有机硅表面活性剂或丙烯酸酯类中的一种或一种以上任意比混合；具体型号有BYK346、BYK381、TEGO270、TEGO 280、TEGO4100。本实施例采用的是BYK346。
本发明所述的防闪锈剂采用不含亚硝酸盐的防闪锈剂。防闪锈剂是指能够延缓金属锈蚀的溶液，所述的延缓金属锈蚀的溶液采用不含亚硝酸盐溶液，具体型号有SSD6760、HaLox～350、HaLox～505、H14、660B。本实施例采用的是SD6760。
本发明所述的增稠剂采用缔合性聚氨酯、有机改性蒙脱石黏土或碱溶胀、改性聚氨酯中的一种或一种以上任意比混合，具体型号有海明斯299、105A、OMG0620、PUR60、BENTONE LT、BENTONE EW、W113或气相二氧化硅H20。本实施例采用的是105A。
本发明所述的附着力促进剂采用改性硅氧烷类化合物，如道康宁6040、OMG HMP～F、BYK4513或龙海2505,本实施例采用的是OMG HMP～F。
本实施例的制备方法如下：
步骤1)、按照述汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料的配方称取上述克数的各组分，
步骤2)、色浆制备：在容器中加入配方中30～50％环氧乳液，在400～600r/min转速搅拌条件下，依次加入配方中的重量一半的去离子水、配方中45～55％重量的有机胺中和剂AMP～95、分散剂BYK190、消泡剂BYK028和消泡剂104BC后搅拌8～12min；在600～800r/min转速搅拌下，加入配方中的颜料炭黑、填料(磷酸锌、沉淀硫酸钡混合)和有机膨润土，以粉料能快速搅入液面以下为宜；在800～1200r/min转速搅拌下，搅拌18～22min，达到无大粉团颗粒存在后，加入锆珠，高速研磨细度至30um以下，即得水性单组分环氧防腐涂料浆料。
步骤3)、调漆：在容器中加入配方中剩余单组分自交联环氧乳液，在400～600r/min转速搅拌条件下，加入配方中剩余的有机胺中和剂AMP～95、剩余的去离子水，调节PH至7.5～9，然后在低速搅拌下，再依次加入配方中的润湿流平剂BYK346、防闪锈剂SD6760、附着力促进剂OMG HMP～F和增稠剂105A，以1200转/分钟的转速搅拌20分钟，搅拌至分散均匀，调整粘度至25℃的斯托默粘度计为85～100KU，控制粘度至80～100KU,静置，过滤，即得汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料。
实施例2：一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，本实施例产品可以命名为一种用于汽车板簧涂装的黑半光水性单组分环氧防腐涂料；包括如下重量克数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液50克、去离子水22.2克、有机胺中和剂(AMP～95)0.3克、分散剂(TEGO 760W)1.0克、消泡剂(其中104E 0.1克、BYK024 0.2克)0.3克、颜料(炭黑)1.5克、填料(沉淀硫酸钡10克和磷酸锌6克)16.0克、有机膨润土0.2克、润湿流平剂(TEGO270)0.2克、防闪锈剂(660B)0.8克、增稠剂(海明斯299)1.5克、附着力促进剂(道康宁6040)1.0克。本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例3：一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，本实施例产品可以命名为一种用于汽车板簧涂装的黑半光水性单组分环氧防腐涂料；包括如下重量克数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液35克、去离子水32.5克、有机胺中和剂(AMP～95)0.3克、分散剂(TEGO 755W)1.0克、消泡剂(其中A04BC0.2克、BYK024 0.2克)0.4克、颜料(炭黑)1.5克、填料(滑石粉)20克、有机膨润土0.2克、润湿流平剂(TEGO280)0.2克、防闪锈剂(660B)0.8克、增稠剂(105A)2.0克、附着力促进剂(龙海2505)1.0克。本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例4：一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，本实施例产品可以命名为一种用于汽车板簧涂装的灰半光水性单组分环氧防腐涂料；包括如下重量克数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液45克、去离子水20.5克、有机胺中和剂(DMEA)0.3克、分散剂(BYK194)1.0克、消泡剂(其中104E 0.1克、TEGO902W 0.3克)0.4克、颜料(炭黑0.3克和金红石钛白5克)5.3克、填料(沉淀硫酸钡15克和硅溶胶5克)20.0克、有机膨润土0.2克、润湿流平剂(TEGO4100)0.2克、防闪锈剂(HaLox～505)0.8克、增稠剂(PUR60)2.0克、附着力促进剂(龙海2505)1.0克。本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例5：一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，本实施例产品可以命名为一种用于汽车板簧涂装的灰高光水性单组分环氧防腐涂料；包括如下重量克数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液65克、去离子水13.7克、有机胺中和剂(三乙胺)0.3克、分散剂(BYK190)1.0克、消泡剂(其中A04BC0.1克、TEGO810 0.2克)0.3克、颜料(金红石钛白)5.0克、填料(沉淀硫酸钡10克和炭黑0.3克)10.3克、有机膨润土0.2克、润湿流平剂(BYK381)0.2克、防闪锈剂(H14)0.8克、增稠剂(OMG0620)2.0克、附着力促进剂(BYK4513)0.8克。本实施例的制备方法与实施例1相同。
采用上述实施例，检测指标按照表1，检测方法均采用国标检测方法。
Figure BDA0002419287360000101
Figure BDA0002419287360000111
Figure BDA0002419287360000121
实施例1～5的涂层性能测试结果如表2所示：
Figure BDA0002419287360000122

Claims (11)

1.一种汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：包括如下重量份数的原材料制成：单组分自交联环氧乳液30～70份、去离子水5.0～40份、有机胺中和剂0.1～0.5份、分散剂0.1～3.0份、消泡剂0.1～0.4份、颜料1.0～20份、填料1.0～20份、有机膨润土 0.2～0.8份、润湿流平剂 0.1～0.5份、防闪锈剂 0.2～0.8份、增稠剂 0.5～2.0份、附着力促进剂0.5～2.0份。
2.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述单组分自交联环氧乳液是一种改性常温多重自交联环氧树脂乳液，具有以下化学结构式：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
所述改性常温多重自交联环氧树脂乳液重量百分比的固含量为 37～45％，粒径80～100nm，储存稳定性6个月以上；室温固化成膜后附着力为 0～1 级，铅笔硬度为H～3H，抗冲击性为50～65kg·cm，柔韧性为1～3mm，耐水性为120～150h，耐中性盐雾为可达300h。
3.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述有机胺中和剂采用氨水、三乙胺、N,N～二甲基乙醇胺或2～氨基～2～甲基～1～丙醇中的一种或一种以上任意比混合，PH值应在7.5～10 之间。
4.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为含有可控自由基聚合的丙烯酸嵌段高分子聚合物。
5.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂采用聚醚硅氧烷共聚物乳液或炔二醇类中的一种或一种以上任意比混合。
6.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述填料为磷酸锌、三聚磷酸铝、沉淀硫酸钡、云母粉、滑石粉或硅溶胶中的一种或一种以上任意比混合 。
7.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述润湿流平剂采用有机硅表面活性剂或丙烯酸酯类中的一种或一种以上任意比混合。
8.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述增稠剂采用缔合性聚氨酯、有机改性蒙脱石黏土或碱溶胀、气相二氧化硅中的一种或一种以上任意比混合。
9.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述防闪锈剂采用不含亚硝酸盐的防闪锈剂。
10.根据权利要求 1 所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料，其特征在于：所述附着力促进剂采用改性硅氧烷类化合物。
11.一种如权利要求1～10之一所述的汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于：按照如下步骤进行：
步骤1）、按照所述汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料的配方称取各组分，在容器中加入配方中重量30～50%的单组分自交联环氧乳液、重量一半的去离子水、重量 45～55％的有机胺中和剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、有机膨润土，搅拌均匀，再经高速研磨，得细度≤30μm的浆料；
步骤2）、将剩下的单组分自交联环氧乳液加入到步骤1）的浆料中，搅拌混合均匀，再加入剩余的有机胺中和剂、剩余的去离子水、润湿流平剂、防闪锈剂、附着力促进剂和增稠剂，搅拌分散均匀，调整粘度至斯托默粘度计为85～100KU，静置，过滤，包装；得汽车板簧涂装的水性单组分环氧防腐涂料。
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