CN111363468B - 一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，包括如下步骤：第一步、对汽车支架表面进行超声波清洗；第二步、油漆配制：所用的油漆由如下重量份原料制成：改性聚氨酯乳液70‑80份、转锈剂8‑10份、纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液12‑15份、流平剂0.1‑0.2份、消泡剂0.2‑0.3份；第三步、喷涂。本发明通过对汽车支架表面进行超声波清洗预处理后再采用特制的油漆对汽车支架表面进行喷涂，得到的漆膜不仅对汽车支架表面具有优良的附着性能，而且具有较高的力学性能和耐腐蚀性能，喷涂形成的漆膜能够对汽车支架起到有效防护作用，且不易脱落，能够提高汽车支架表面的外观质量和使用寿命。

Description

一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺
技术领域
本发明汽车零部件加工领域，具体地，涉及一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺。
背景技术
随着汽车技术的不断发展，汽车的集成度越来越高，汽车支架的使用越来越多，汽车支架起的作用主要就是用于汽车上固定线束，避免线束相互之间不能分隔，容易互相纠缠的问题。为了提高汽车支架的防护性能，一般会对汽车支架进行表面处理，针对汽车支架表面的处理手段是喷涂防锈油，但是防锈油受热流淌的物理特点会影响汽车支架的整体外观质量。而油漆固化后物理性能稳定，受热不会发生流淌，因此可以通过在汽车支架表面喷涂油漆代替喷涂防锈油以解决防锈油受热流淌影响整体外观质量的问题。
专利号为CN201811471710.7的中国发明专利公开了一种汽车支架的表面处理工艺，具有如下工艺步骤：(1)汽车支架除去锐边和毛刺；(2)汽车支架表面抛光；(3)汽车支架用三氯甲烷浸泡和清洗；(4)汽车支架用蒸馏水浸泡和清洗，再阴干；(5)阴干后的汽车支架表面涂覆黑漆，所述汽车支架表面涂覆的黑漆是通过电泳涂覆。该申请虽然能够对汽车支架表面进行有效清洁和涂覆一层防护涂层，但是该防护涂层采用的是普通的黑漆，由于汽车支架表面的光洁度较高，普通的黑漆不能保证附着力，从而使喷涂的油漆易脱落，影响汽车支架的外观质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，通过对汽车支架表面进行超声波清洗预处理后再采用特制的油漆对汽车支架表面进行喷涂，得到的漆膜不仅对汽车支架表面具有优良的附着性能，而且具有较高的力学性能和耐腐蚀性能，喷涂形成的漆膜能够对汽车支架起到有效防护作用，且不易脱落，能够提高汽车支架表面的外观质量和使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，包括如下步骤：
第一步、预处理：对汽车支架表面进行超声波清洗；
第二步、油漆的配制：所用的油漆由如下重量份原料制成：改性聚氨酯乳液70-80份、转锈剂8-10份、纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液12-15份、流平剂0.1-0.2份、消泡剂0.2-0.3份；
将改性水性聚氨酯乳液、转锈剂和纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液混合后，加入流平剂和消泡剂，搅拌均匀，配制成油漆；
第三步、喷涂：将上述配制好的油漆置于油漆喷涂设备中，对预处理后的汽车支架表面进行喷涂，油漆喷涂厚度为50-60um，先于165-170℃固化20-24min，再于室温环境下静置成膜，完成汽车支架表面的油漆喷涂。
进一步地，第一步中超声波清洗的参数设定如下:频率为30-40kHz，时间为5-8min，温度控制在50℃-70℃之间；超声波介质为无水乙醇。
进一步地，所述转锈剂由如下方法制备：
将单宁酸、焦性没食子酸和柠檬酸按照质量之比5：2：0.5加入至蒸馏水中，搅拌至完全溶解，制得转锈剂。
进一步地，所述改性聚氨酯乳液由如下方法制备：
(1)将聚醚二元醇、2,2-二羟甲基丙酸、二甘醇、磷酸酯单体于60℃下真空干燥10-12h；
(2)在装有机械搅拌、回流冷凝装置、氮气保护装置的三口烧瓶中加入16g的聚醚二元醇和2.42g的六亚甲基二异氰酸酯，60℃条件下反应15-18min，将1.1-1.2mL的2,2-二羟甲基丙酸溶液逐滴加入反应体系，之后再加入2.42g的六亚甲基二异氰酸酯，反应30min，随后加入3-4滴催化剂二月桂酸二丁基锡促进反应，最后加入磷酸酯单体，提高转速并升温至70℃，反应5-6h；
(3)待体系温度降为室温后，加入0.7-0.8g二甘醇扩链30-35min，后加入1.2-1.3mL三乙胺，快速搅拌15-18min中和体系，最后加入45-55mL去离子水，高速搅拌剪切乳化30-40min，减压蒸除丙酮，制得改性聚氨酯乳液；
进一步地，步骤(2)中每1g的2,2-二羟甲基丙酸溶于2mL的N-甲基吡咯烷酮；磷酸酯单体的加入量为体系质量的5-6％。
进一步地，所述磷酸酯单体由如下方法制备：
称量1.5g对苯二胺、3g苯和0.5g三乙胺加入到放置于冰水浴中的单口烧瓶中，形成反应体系；量取23.8g磷酸三氯乙酯加入到恒压滴液漏斗中，并缓慢滴加进反应体系，滴加完毕后反应1h,再于155-160℃进行回流2h，旋蒸除去溶剂，制得磷酸酯单体。
本发明的有益效果：
本发明的喷涂工艺中先采用超声波对汽车支架表面进行超声清洗，能够清除掉表面的灰尘、污垢等，避免这些杂质对后续喷涂造成影响；
本发明采用特制的油漆对汽车支架表面进行喷涂，该油漆以改性聚氨酯乳液作为成膜物质，并在乳液中加入了转锈剂和纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液；改性聚氨酯乳液在聚合过程中加入了磷酸酯单体参与共聚反应，磷酸三氯乙酯上的-Cl在苯和三乙胺的作用下，与对苯二胺上的氨基-NH2发生取代反应，使对苯二胺分子通过-NH-接枝于磷酸酯上，合成得到磷酸酯单体；合成的磷酸酯单体保留了原磷酸三氯乙酯上的磷酸基团，并引入了苯环和裸露的-NH2；磷酸酯单体中引入的裸露的氨基能够与氰酸酯基发生反应，使磷酸酯参与聚氨酯的共聚反应，形成网状交联结构；此外，能够在聚氨酯共聚物中引入苯环，使得氨基参与共聚反应在聚氨酯分子中形成网状交联结构的同时引入刚性的苯环，进而使聚氨酯水性乳液漆膜的铅笔硬度和耐冲击性增强；另外，引入的磷酸基团上的磷羟基与金属表面有较强的螯合作用，可以与多价金属作用形成磷酸盐络合物，进而形成一层致密的磷化膜，一来以共价键的形式把聚合物牢固地连接到金属基材上，成为聚合物涂膜与金属基材之间的桥梁，从而提高漆膜的附着力，二来致密的磷化膜可以将金属基材表面钝化防止表面生锈，提高漆膜耐盐水性能以及抗闪蚀性能；
采用的转锈剂中包括有单宁酸、焦性没食子酸和柠檬酸，单宁酸对铁锈具有转化作用，但形成的转化膜中存在大量的气孔和裂纹，这是由于单宁酸分子量较大，其本身的渗透作用较差，虽然可将表面锈层转化，但深层转化不完全，形成裂纹，内部气体蒸发形成气孔且无法愈合，这样会使腐蚀介质容易进入；在与焦性没食子酸复配后，焦性没食子酸具有良好的渗透性，可以进行深层转化，并且焦性没食子酸转化铁锈后可弥补单宁酸铁的空隙，使得转化膜的致密性良好，成膜物质则可以在基材上形成保护膜并对转化后的配合物进行固定，使得保护膜的致密性和耐蚀性增强；此外，加入少量柠檬酸，柠檬酸可与铁离子发生配位反应，生成稳定的配合物，形成一种金属保护膜，起到辅助单宁酸配位的作用，并且提供酸性环境，促进铁氧化物转化为铁离子和亚铁离子，加快单宁酸铁和焦性没食子酸铁的形成，使转锈反应更完全；
采用的纳米氧化多元掺杂氧化锡是采用高纯度MoO3粉体经过高温烧结、杂化萃取等复杂技术工艺提炼生产的纳米粉体，具有非凡的隔热性能和耐紫外线性能，该那么粉体经过乙醇的预分散后能够更加均匀分散于聚氨酯乳液中，形成均匀的体系，并且其中的纳米粒子不仅能够起到隔热、耐紫外功能，而且还能发挥填料的作用，增强漆膜的力学性能；
本发明采用特制的油漆对汽车支架表面进行喷涂，得到的漆膜不仅对汽车支架表面具有优良的附着性能，而且具有较高的力学性能和耐腐蚀性能，喷涂形成的漆膜能够对汽车支架起到有效防护作用，且不易脱落，能够提高汽车支架表面的外观质量和使用寿命。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，包括如下步骤：
第一步、预处理：对汽车支架表面通过超声波清洗的方式，来清除灰尘、污垢等，从而做好油漆喷涂的准备,避免产品的喷涂表面效果受到影响；具体的，在汽车支架的超声波清洗中，其参数设定如下:频率为30-40kHz，时间为5-8min，温度控制在50℃-70℃之间；超声波介质为无水乙醇；
第二步、油漆的配制：所用的油漆由如下重量份原料制成：改性聚氨酯乳液70-80份、转锈剂8-10份、纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液12-15份、流平剂0.1-0.2份、消泡剂0.2-0.3份；
将改性水性聚氨酯乳液、转锈剂和纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液混合后，加入流平剂和消泡剂，搅拌均匀，配制成油漆；
第三步、喷涂：将上述配制好的油漆置于油漆喷涂设备中，对预处理后的汽车支架表面进行喷涂，油漆喷涂厚度为50-60um，先于165-170℃固化20-24min，再于室温环境下静置成膜，完成汽车支架表面的油漆喷涂；
流平剂和消泡剂均选择水性聚氨酯涂料惯用的市售产品；
纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液(工业品，固含量35％)；纳米氧化多元掺杂氧化锡是采用高纯度MoO3粉体经过高温烧结、杂化萃取等复杂技术工艺提炼生产的纳米粉体，具有非凡的隔热性能和耐紫外线性能，该那么粉体经过乙醇的预分散后能够更加均匀分散于聚氨酯乳液中，形成均匀的体系，并且其中的纳米粒子不仅能够起到隔热、耐紫外功能，而且还能发挥填料的作用，增强漆膜的力学性能；此外，该纳米粒子很小，约为20nm左右，仅为可见光波长(380-780nm)的1/10，所以可见光波段的光线能够很好绕过纳米粒子，从而使涂膜透明，不影响可见光的透过率；
转锈剂由如下方法制备：
将单宁酸、焦性没食子酸和柠檬酸按照质量之比5：2：0.5加入至蒸馏水中，搅拌至完全溶解，制得转锈剂；制得的转锈剂的质量浓度为50％；
单宁酸对铁锈具有转化作用，但形成的转化膜中存在大量的气孔和裂纹，这是由于单宁酸分子量较大，其本身的渗透作用较差，虽然可将表面锈层转化，但深层转化不完全，形成裂纹，内部气体蒸发形成气孔且无法愈合，这样会使腐蚀介质容易进入；在与焦性没食子酸复配后，焦性没食子酸具有良好的渗透性，可以进行深层转化，并且焦性没食子酸转化铁锈后可弥补单宁酸铁的空隙，使得转化膜的致密性良好，成膜物质则可以在基材上形成保护膜并对转化后的配合物进行固定，使得保护膜的致密性和耐蚀性增强；此外，加入少量柠檬酸，柠檬酸可与铁离子发生配位反应，生成稳定的配合物，形成一种金属保护膜，起到辅助单宁酸配位的作用，并且提供酸性环境，促进铁氧化物转化为铁离子和亚铁离子，加快单宁酸铁和焦性没食子酸铁的形成，使转锈反应更完全；
改性聚氨酯乳液由如下方法制备：
(1)将聚醚二元醇、2,2-二羟甲基丙酸、二甘醇、磷酸酯单体于60℃下真空干燥10-12h；
(2)在装有机械搅拌、回流冷凝装置、氮气保护装置的三口烧瓶中加入16g的聚醚二元醇和2.42g的六亚甲基二异氰酸酯，60℃条件下反应15-18min，将1.1-1.2mL的2,2-二羟甲基丙酸溶液(1g的2,2-二羟甲基丙酸溶于2mL的N-甲基吡咯烷酮)逐滴加入反应体系，之后再加入2.42g的六亚甲基二异氰酸酯，反应30min，随后加入3-4滴催化剂二月桂酸二丁基锡促进反应，最后加入磷酸酯单体(磷酸酯单体的加入量为体系质量的5-6％)，提高转速并升温至70℃，反应5-6h；
(3)待体系温度降为室温后，加入0.7-0.8g二甘醇扩链30-35min，后加入1.2-1.3mL三乙胺，快速搅拌15-18min中和体系，最后加入45-55mL去离子水，高速搅拌剪切乳化30-40min，减压蒸除丙酮，制得改性聚氨酯乳液；
磷酸酯单体由如下方法制备：
称量1.5g对苯二胺、3g苯和0.5g三乙胺加入到放置于冰水浴中的单口烧瓶中，形成反应体系；量取23.8g磷酸三氯乙酯加入到恒压滴液漏斗中，并缓慢滴加进反应体系，滴加完毕后反应1h,再于155-160℃进行回流2h，旋蒸除去溶剂，制得磷酸酯单体；
磷酸三氯乙酯上的-Cl在苯和三乙胺的作用下，与对苯二胺上的氨基-NH2发生取代反应，使对苯二胺分子通过-NH-接枝于磷酸酯上，合成得到磷酸酯单体；合成的磷酸酯单体保留了原磷酸三氯乙酯上的磷酸基团，并引入了苯环和裸露的-NH2；磷酸酯单体中引入的裸露的氨基能够与氰酸酯基发生反应，使磷酸酯参与聚氨酯的共聚反应，形成网状交联结构；此外，能够在聚氨酯共聚物中引入苯环，使得氨基参与共聚反应在聚氨酯分子中形成网状交联结构的同时引入刚性的苯环，进而使聚氨酯水性乳液漆膜的铅笔硬度和耐冲击性增强；另外，引入的磷酸基团上的磷羟基与金属表面有较强的螯合作用，可以与多价金属作用形成磷酸盐络合物，进而形成一层致密的磷化膜，一来以共价键的形式把聚合物牢固地连接到金属基材上，成为聚合物涂膜与金属基材之间的桥梁，从而提高漆膜的附着力，二来致密的磷化膜可以将金属基材表面钝化防止表面生锈，提高漆膜耐盐水性能以及抗闪蚀性能。
实施例1
一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，所用的油漆由如下重量份原料制成：改性聚氨酯乳液70份、转锈剂8份、纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液12份、流平剂0.1份、消泡剂0.2份；
将改性水性聚氨酯乳液、转锈剂和纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液混合后，加入流平剂和消泡剂，搅拌均匀，配制成油漆。
实施例2
一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，所用的油漆由如下重量份原料制成：改性聚氨酯乳液75份、转锈剂9份、纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液13份、流平剂0.15份、消泡剂0.25份；
将改性水性聚氨酯乳液、转锈剂和纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液混合后，加入流平剂和消泡剂，搅拌均匀，配制成油漆。
实施例3
一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，所用的油漆由如下重量份原料制成：改性聚氨酯乳液80份、转锈剂10份、纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液15份、流平剂0.2份、消泡剂0.3份；
将改性水性聚氨酯乳液、转锈剂和纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液混合后，加入流平剂和消泡剂，搅拌均匀，配制成油漆。
对比例1
将实施例1中改性聚氨酯乳液换成普通聚氨酯乳液，也即在聚氨酯乳液聚合过程中不加入磷酸酯单体进行共聚，其余原料及制备过程不变。
对比例2
将实施例1中转锈剂原料去掉，其余原料及制备过程不变。
对比例3
将实施例1中纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液原料去掉，其余原料及制备过程不变。
对实施例1-3和对比例1-3制得的油漆进行如下性能测试：
将油漆均匀喷涂于马口铁板上，喷涂厚度45um，先于165℃固化20min，再于室温环境下静置成膜；按照GB/T 1732-1993测试漆膜的耐冲击性能；参照GB/T 6739-2006对漆膜进行铅笔硬度测试；按照GB/T 9286-1998划格法对漆膜进行附着力测试；按照GB/T10125-2012进行耐盐雾测试；将试样浸入放入5％的NaCl溶液中浸泡，进行耐盐水测试；测试结果如下表：
Figure BDA0002420148760000111
Figure BDA0002420148760000121
由上表可知，实施例1-3制得的漆膜的耐冲击性达到52.5-53.6cm，铅笔硬度为2B，附着力等级均达到了0级，说明本发明采用特制的油漆进行汽车支架表面喷涂，得到的漆膜不仅具有较强的附着力，不易脱落，而且还具有较高的力学性能；实施例1-3制得的漆膜在进行一个周期耐盐雾试验后，腐蚀速率为0.426-0.435g·m-2·h-1，耐盐雾腐蚀大于4个周期，并且在7d盐水浸泡后，漆膜未出现起泡和破裂，试片表面未被盐水腐蚀，说明油漆能够在汽车支架表面形成一层致密的漆膜，具有高耐腐蚀性；结合对比例1，说明聚氨酯乳液经过磷酸酯单体共聚改性后，能够显著提高漆膜的附着力和三维交联网络体系，进而提高漆膜的附着力和力学性能以及耐腐蚀性；结合对比例2，说明转锈剂的掺入能够有效提高漆膜的耐腐蚀性；结合对比例3，说明纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液不仅能够在漆膜中引入具有隔热和耐紫外性能的纳米粒子，提高漆膜的隔热性能和耐紫外线性能，并且这些无机纳米粒子能够充当填料的作用，均与分散于漆膜中，提高漆膜的力学性能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、预处理：对汽车支架表面进行超声波清洗；
第二步、油漆的配制：所用的油漆由如下重量份原料制成：改性聚氨酯乳液70-80份、转锈剂8-10份、纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液12-15份、流平剂0.1-0.2份、消泡剂0.2-0.3份；
将改性水性聚氨酯乳液、转锈剂和纳米氧化多元掺杂氧化锡乙醇分散液混合后，加入流平剂和消泡剂，搅拌均匀，配制成油漆；
第三步、喷涂：将上述配制好的油漆置于油漆喷涂设备中，对预处理后的汽车支架表面进行喷涂，油漆喷涂厚度为50-60um，先于165-170℃固化20-24min，再于室温环境下静置成膜，完成汽车支架表面的油漆喷涂；
所述改性聚氨酯乳液由如下方法制备：
(1)将聚醚二元醇、2,2-二羟甲基丙酸、二甘醇、磷酸酯单体于60℃下真空干燥10-12h；
(2)在装有机械搅拌、回流冷凝装置、氮气保护装置的三口烧瓶中加入16g的聚醚二元醇和2.42g的六亚甲基二异氰酸酯，60℃条件下反应15-18min，将1.1-1.2mL的2,2-二羟甲基丙酸溶液逐滴加入反应体系，之后再加入2.42g的六亚甲基二异氰酸酯，反应30min，随后加入3-4滴催化剂二月桂酸二丁基锡促进反应，最后加入磷酸酯单体，提高转速并升温至70℃，反应5-6h；
(3)待体系温度降为室温后，加入0.7-0.8g二甘醇扩链30-35min，后加入1.2-1.3mL三乙胺，快速搅拌15-18min中和体系，最后加入45-55mL去离子水，高速搅拌剪切乳化30-40min，减压蒸除丙酮，制得改性聚氨酯乳液；
所述磷酸酯单体由如下方法制备：
称量1.5g对苯二胺、3g苯和0.5g三乙胺加入到放置于冰水浴中的单口烧瓶中，形成反应体系；量取23.8g磷酸三氯乙酯加入到恒压滴液漏斗中，并缓慢滴加进反应体系，滴加完毕后反应1h,再于155-160℃进行回流2h，旋蒸除去溶剂，制得磷酸酯单体。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，其特征在于，第一步中超声波清洗的参数设定如下:频率为30-40kHz，时间为5-8min，温度控制在50℃-70℃之间；超声波介质为无水乙醇。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，其特征在于，所述转锈剂由如下方法制备：
将单宁酸、焦性没食子酸和柠檬酸按照质量之比5：2：0.5加入至蒸馏水中，搅拌至完全溶解，制得转锈剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车支架表面的油漆喷涂工艺，其特征在于，步骤(2)中每1g的2,2-二羟甲基丙酸溶于2mL的N-甲基吡咯烷酮；磷酸酯单体的加入量为体系质量的5-6％。
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