CN111849324B - 一种pp用白色导电底漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PP用白色导电底漆及其制备方法，该导电底漆原料包括以下质量份的组成：导电钛白30‑35、改性丙烯酸树脂30‑35、分散剂1‑2、防沉剂1‑2、甲苯10‑15、二甲苯10‑15、封闭异氰酸酯3‑6。与现有技术相比，本发明配制PP白色导电底漆，具有比较高的遮盖力，能够在14‑18微米的膜厚下，对黑色的PP素材完全遮盖；且具有较好的导电性，附着力，耐水性和抗蒸汽喷射性；高颜料比没有给干膜的柔韧性带来负面影响，不会影响喷涂后塑料件的装配；本发明能解决目前PP保险杆喷涂中，珠光白色，使用本发明能将四个涂层减少为三个涂层结构，能大幅度减少涂装厂的工序，起到降本增效的优势。

Description

一种PP用白色导电底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种PP用白色导电底漆及其制备方法。
背景技术
汽车的颜色千变万化，人们对于颜色的改变一直未停下追随的脚步。纵观整个汽车颜色变化史，白色一直是较多人青睐的。来自网络数据查看，白色占据欧美市场的30％以上，占据中国市场的50％以上。各个汽车厂商对于白色的开发，也发挥到淋漓尽致的地步。以前是单纯的白色，即钛白粉研磨至微米级别制作成色漆，涂覆在导电底漆上，然后在白色色漆上涂覆清漆，三个涂层即可满足客户对于白色的诉求。
近几年，汽车商开发了具有珠光闪烁效果的白色，特别受到市场的欢迎，不仅满足了白色的大气，而且随着观看角度的变化，白色表面有着一层珠光的闪烁效果，更显汽车的档次。这对于涂料供应商来说无疑是巨大的商机，因为根据涂料的原材使用性质，这种具有闪烁效果的白色，必须要四个涂层结构才能满足，这就能多产生一个涂层的利润。即，深灰色的导电底漆，加上纯白色的色漆，加上只有珠光颜料的透明色漆，最后加上清漆，四个涂层，才能满足性能和外观的共同需要。此处，不能单纯将珠光颜料加在白色色漆里，因为钛白颜料会将珠光颜料覆盖，达不到闪烁的效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种将四个涂层结构转变成三个涂层结构，而且能大幅度提高耐水和抗蒸汽喷射性的PP用白色导电底漆及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种PP用白色导电底漆，该导电底漆原料包括以下质量份的组分：
Figure BDA0002562084320000021
进一步地，所述的改性丙烯酸树脂通过氯化聚丙烯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、甲苯、引发剂BPO混合后，加热聚合得到的。得到的改性丙烯酸树脂分子量在20000-30000之间，固含在25-35％之间，羟基含量1.0-1.5％之间，Tg在30-40℃。所述的氯化聚丙烯包括市售的东洋纺DX-526P。
优选的，所述的丙烯酸羟丙酯是为合成带有羟基基团的聚合物后刻意使用，区别于其他技术所使用的丙烯酸甲酯等。羟基能与封闭型NCO在高温下交联反应，大大提高耐水性和抗蒸汽喷射性。高颜料含量的底漆，柔韧性会比较差，而本发明使用丙烯酸丁酯作为部分单体，就是为了获得低Tg的树脂，这样结合高颜料含量的配方，不会影响底漆的柔韧性，不会出现塑料件装配时的漆膜易开裂问题。BPO引发剂的过量使用，是为了获得更低分子量的树脂，有利于提高施工固体份，特别是白色漆，这样能最大程度的产生遮盖力，并能降低膜厚至14-18微米，降低成本，区别于普通的PP类白底漆，膜厚一般需要达到25微米才能完全遮盖住黑色素材。
所述的氯化聚丙烯是氯含量在25％左右，高氯含量，具有较好的相容性，有利于参与丙烯酸单体间的聚合，得到更匀质的树脂，更是提供在PP材质上附着力的主要成分，分子间的作用力。
进一步地，所述的氯化聚丙烯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、甲苯、引发剂BPO的质量比为(20-30):(10-20):(10-20):(35-40):(3-5)。
进一步地，所述的改性丙烯酸树脂具体通过以下步骤制得：
(1)在氮气氛围下，按质量比，将丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯和部分甲苯加入反应釜，加热；
(2)在一定时间内缓慢加入部分BPO，继续升温、保温；
(3)冷却后，按质量比，加入氯化聚丙烯，在一定时间内缓慢加入剩余BPO，升温、保温；
(4)最后加入剩余甲苯，调节固体份，冷却出料，得到改性丙烯酸树脂。
进一步地，所述的部分BPO与剩余BPO的质量比为80:20；所述的部分甲苯与剩余甲苯的质量比为43:57；步骤(1)中所述的加热温度为105-115℃；步骤(2)中加入部分BPO所消耗的时间为2-4h，所述的升温的温度为125-135℃，所述的保温时间为3-5h；步骤(3)中所述的冷却的温度为85-95℃，加入剩余BPO所消耗的时间为1-2h，所述的升温的温度为95-105℃，所述的保温时间为3-5h。
进一步地，所述的导电钛白的粉体阻力为10-100Ω·cm，比表面积为1-10m2/g，粉体色L值为80-100，吸油量为50-70g/100g，真比重为4-5，导电钛白中的TiO2晶型为金红石型，比如市售的日本石原FT-3000。所述的导电钛白，是将SnO2/Sb涂覆在针状结构金红石钛白上，比其他球状的钛白具有更好的导电性和稳定性，而且白度更高。
进一步地，所述的封闭异氰酸酯的NCO含量总量为5-10wt％，粘度为200-300Pa·s，比如市售的旭化成MF-K60X。所述的封闭型异氰酸酯是旭化成MF-K60X，此封闭型异氰酸酯与改性丙烯酸树脂一起共存于一个配方中，低于70℃时，互相不反应；70-80℃时，两者微反应；高于80℃时，反应加剧。利用交联的方式，得到了更致密的漆膜，大大提高了耐水和抗蒸汽喷射性能。因为低于70℃不反应，也可降低使用麻烦，一套底漆供漆系统即可，无需固化剂系统。
进一步地，所述的分散剂包括市售的EFKA-4010，经过验证此分散剂能大大提高颜色的着色力，为导电白色底漆的更高遮盖力提供支持；所述的防沉剂包括气相二氧化硅，比如市售的CABOT的M-5，此处作为导电钛白的防沉作用。所述的二甲苯和甲苯是溶解底漆作用至合适的粘度。
一种如上所述的PP用白色导电底漆的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按质量份，将改性丙烯酸树脂、甲苯、二甲苯、分散剂依次加入反应器中，在低速搅拌下缓慢加入防沉剂和导电钛白；然后研磨，直至细度≤10μm，冷却出料，得到漆料；
(2)按质量份，将封闭型异氰酸酯与漆料混合，低速搅拌均匀，得到PP用白色导电底漆。
进一步地，步骤(1)中所述的低速搅拌的转速为500-800r/min，时间为20-60min；步骤(2)所述的低速搅拌的转速为500-800r/min，搅拌时间为20-30min。
本发明采用改性丙烯酸树脂与封闭异氰酸酯在低温下不反应，共存于一个组份中，即PP白色导电底漆中。而在高于70℃时，开始交联反应，产生致密的漆膜，大幅度提高耐水性和抗蒸汽喷射。而低于70℃时，可作为单组份涂层的运输，存储和使用。利用过量的BPO，在合成改性丙烯酸树脂时，得到较低粘度的树脂，可以提高白色导电底漆的施工固体份，而改性聚氨酯的使用，充分提高的白色的着色力，两者结合，为降低底漆膜厚提供了更好的支持。丙烯酸羟丙酯，丙烯酸丁酯前者提供了羟基基团，与NCO反应后，提高性能；后者改变了树脂的Tg，改善了因为高颜料含量而变差的漆膜柔韧性。
本发明为达到降本增效且大幅度提高耐水和抗蒸汽喷射性下，开发了PP导电白底。解决了四涂变成三涂，即PP白色导电底漆，珠光颜色的透明色漆，加上清漆。且克服了PP导电白底的较多行业难题。
一、利用导电钛白粉，将底漆直接做成白色，使底漆的电阻值在0.01-0.1兆欧，使色漆的上漆率更高；高含量的导电钛白，使涂层具有更高的遮盖力，降低底漆的喷涂膜厚，降本明显；
二、利用改性丙烯酸树脂，使涂层赋予氯化聚丙烯，满足在保险杆等PP材质上的附着力；利用改性丙烯酸树脂，使涂层赋予羟基基团，通过与NCO交联，增加了漆膜的致密性，提高的耐水性，克服了因为含有高含量的导电钛白而性能下降的弊端；
三、利用了封闭型异氰酸酯，只有在环境温度70℃以上，NCO才能解封，与改性丙烯酸中的羟基进行反应，大幅度提高了耐水和抗蒸汽喷射性等性能。这种方法，既可以解决后期另外添加固化剂的麻烦，没有涂料使用时间限制，还能为喷涂厂家节省一套固化剂供漆设备的成本。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明其实是双组份体系，存在羟基和NCO，但是可作为单组份来使用，利于客户使用；
(2)本发明较于普通的PP底漆，此底漆具有导电性，更低的电阻，符合静电涂装和非静电涂装共同的需求；
(3)本发明白色导电底漆，解决了珠光白色原四个涂层结构改变为三个涂层结构，降本增效；
(4)白色导电底漆，特别制作的低粘改性丙烯酸树脂，复配改性聚氨酯分散剂，两者提供更高的施工固体份和着色力，降低底漆膜厚至14-18微米；
(5)更高的耐水性，能达到480h，无起泡；更好的抗蒸汽喷射性，在水温60℃时，喷射距离10cm，喷射时间60秒的情况下，无任何剥落，区别与普通PP底漆无此项性能描述或者标准偏低的弊端。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种PP用白色导电底漆，投入质量份如下：
Figure BDA0002562084320000051
Figure BDA0002562084320000061
该涂料的制备方法采用以下步骤：
(1)将氮气通管去空气，将氯化聚丙烯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸丁酯，甲苯，BPO引发剂，按照质量比30：15：15：37：3分别加入单体配制器中，待用。具体而言，将15份丙烯酸羟丙酯，15份丙烯酸丁酯，17份甲苯入釜，加热至110℃，在2-4小时内缓慢引入2份BPO，直至温度达到130℃，保温4h。冷却至90℃，再引入30份氯化聚丙烯，在1-2小时内缓慢引入剩余1份BPO，并保持温度在100℃4小时，最后引入剩余20份甲苯，调节固体份，冷却出料，得到改性丙烯酸树脂。
(2)将步骤(1)得到的改性丙烯酸树脂，甲苯，二甲苯，分散剂，依次加入缸中，在低速搅拌下500-800r/min，缓慢加入防沉剂和导电钛白，再搅拌20～60min；然后上研磨机研磨，直至细度≤10微米，冷却至室温，出料。
(3)将封闭型固化剂与步骤(2)得到的漆料，混合，低速500-800r/min，搅拌时间为20～30min，均匀后，得到PP用白色导电底漆；
步骤(2)和步骤(3)中，各物料按照质量比，改性丙烯酸树脂：导电钛白：分散剂：防沉剂：甲苯：二甲苯：封闭固化剂＝35：30：1：0.5：15：12.5：6
对本实施例制得的漆膜进行相关性能测试，结果如下表所示：
Figure BDA0002562084320000062
实施例2
一种PP用白色导电底漆，投入质量份如下：
Figure BDA0002562084320000071
该涂料的制备方法采用以下步骤：
(1)将氮气通管去空气，将氯化聚丙烯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸丁酯，甲苯，BPO引发剂，按照质量比20：20：20：35：5分别加入单体配制器中，待用。具体而言，将20份丙烯酸羟丙酯，20份丙烯酸丁酯，15份甲苯入釜，加热至110℃，在2-4小时内缓慢引入4份BPO，直至温度达到130℃，保温4h。冷却至90℃，再引入20份氯化聚丙烯，在1-2小时内缓慢引入剩余1份BPO，并保持温度在100℃4小时，最后引入剩余20份甲苯，调节固体份，冷却出料，得到改性丙烯酸树脂。
(2)将步骤(1)得到的改性丙烯酸树脂，甲苯，二甲苯，分散剂，依次加入缸中，在低速搅拌下500-800r/min，缓慢加入防沉剂和导电钛白，再搅拌20～60min；然后上研磨机研磨，直至细度≤10微米，冷却至室温，出料。
(3)将封闭型固化剂与步骤(2)得到的漆料，混合，低速500-800r/min，搅拌时间为20～30min，均匀后，得到PP用白色导电底漆；
步骤(2)和步骤(3)中，各物料按照质量比，改性丙烯酸树脂：导电钛白：分散剂：防沉剂：甲苯：二甲苯：封闭固化剂＝30：35：2：1：15：14：6
对本实施例制得的漆膜进行相关性能测试，结果如下表所示：
Figure BDA0002562084320000072
Figure BDA0002562084320000081
实施例3
一种PP用白色导电底漆，投入质量份如下：
Figure BDA0002562084320000082
该涂料的制备方法采用以下步骤：(氯化聚丙烯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸丁酯，甲苯，BPO引发剂，质量比20：10：10：35：5)
(1-1)将氮气通管去空气，将10份丙烯酸羟丙酯，10份丙烯酸丁酯，15份甲苯入釜，加热至110℃，
(1-2)在2-4小时内缓慢引入4份BPO，直至温度达到130℃，保温4h。
(1-3)冷却至90℃，再引入20份氯化聚丙烯，
(1-4)在1-2小时内缓慢引入剩余1份BPO，并保持温度在100℃4小时，最后引入剩余20份甲苯，调节固体份，冷却出料，得到改性丙烯酸树脂。
(1)将得到的改性丙烯酸树脂，甲苯，二甲苯，分散剂，依次加入缸中，在低速搅拌下500-800r/min，缓慢加入防沉剂和导电钛白，再搅拌20～60min；然后上研磨机研磨，直至细度≤10微米，冷却至室温，出料。
(2)将封闭型固化剂与步骤(1)得到的漆料，混合，低速500-800r/min，搅拌时间为20～30min，均匀后，得到PP用白色导电底漆；
对本实施例制得的漆膜进行相关性能测试，结果如下表所示：
Figure BDA0002562084320000091
实施例4
一种PP用白色导电底漆，投入质量份如下：
Figure BDA0002562084320000092
该涂料的制备方法采用以下步骤：(氯化聚丙烯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸丁酯，甲苯，BPO引发剂，质量比30：20：20：40：3)
(1-1)将氮气通管去空气，将20份丙烯酸羟丙酯，20份丙烯酸丁酯，17份甲苯入釜，加热至110℃，
(1-2)在2-4小时内缓慢引入2.5份BPO，直至温度达到130℃，保温4h。
(1-3)冷却至90℃，再引入23份氯化聚丙烯，
(1-4)在1-2小时内缓慢引入剩余1.5份BPO，并保持温度在100℃4小时，最后引入剩余20份甲苯，调节固体份，冷却出料，得到改性丙烯酸树脂。
(1)将得到的改性丙烯酸树脂，甲苯，二甲苯，分散剂，依次加入缸中，在低速搅拌下500-800r/min，缓慢加入防沉剂和导电钛白，再搅拌20～60min；然后上研磨机研磨，直至细度≤10微米，冷却至室温，出料。
(2)将封闭型固化剂与步骤(1)得到的漆料，混合，低速500-800r/min，搅拌时间为20～30min，均匀后，得到PP用白色导电底漆；
对本实施例制得的漆膜进行相关性能测试，结果如下表所示：
Figure BDA0002562084320000101
对比例1
投入质量份如下：
Figure BDA0002562084320000102
Figure BDA0002562084320000111
该涂料的制备方法采用以下步骤：
将二甲苯投入容器，依次投入分散剂，市售丙烯酸树脂，防沉剂，导电钛白粉，在低速搅拌下500-800r/min，缓慢加入防沉剂和导电钛白，再搅拌20～60min；然后上研磨机研磨，直至细度≤10微米，出料，再投入氯化聚丙烯和封闭固化剂，500-800r/min，搅拌20-30min，完成制备。
对本实施例制得的漆膜进行相关性能测试，结果如下表所示：
Figure BDA0002562084320000112
对比例2
投入质量份如下：
Figure BDA0002562084320000113
该涂料的制备方法采用以下步骤：
将二甲苯投入容器，依次投入分散剂，市售改性丙烯酸树脂，防沉剂，导电钛白粉，在低速搅拌下500-800r/min，缓慢加入防沉剂和导电钛白，再搅拌20～60min；然后上研磨机研磨，直至细度≤10微米，出料，再投入封闭固化剂，500-800r/min，搅拌20-30min，完成制备。
对本实施例制得的漆膜进行相关性能测试，结果如下表所示：
Figure BDA0002562084320000121

Claims (6)

1.一种PP用白色导电底漆，其特征在于，该导电底漆原料包括以下质量份的组分：
改性丙烯酸树脂 30-35份；
导电钛白 30-35份；
分散剂 1-2份；
防沉剂 0.5-1份；
甲苯 10-15份；
二甲苯 10-15份；
封闭异氰酸酯 3-6份；
导电钛白的粉体阻力为10-100 Ω·cm，比表面积为1-10 m2/g；
所述的改性丙烯酸树脂通过氯化聚丙烯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、甲苯、引发剂BPO混合后，加热聚合得到的，具体通过以下步骤：
（1）在氮气氛围下，按质量比，将丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯和部分甲苯加入反应釜，加热；
（2）在一定时间内缓慢加入部分BPO，继续升温、保温；
（3）冷却后，按质量比，加入氯化聚丙烯，在一定时间内缓慢加入剩余BPO，升温、保温；
（4）最后加入剩余甲苯，冷却出料，得到改性丙烯酸树脂分子量在20000-30000之间，固含在25-35%之间，羟基含量1.0-1.5%之间，Tg在30-40℃；
所述的氯化聚丙烯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、甲苯、引发剂BPO的质量比为(20-30):(10-20): (10-20): (35-40): (3-5)。
2.根据权利要求1所述的一种PP用白色导电底漆，其特征在于，所述的部分BPO与剩余BPO的质量比为80: 20；所述的部分甲苯与剩余甲苯的质量比为43: 57；步骤（1）中所述的加热温度为105-115℃；步骤（2）中加入部分BPO所消耗的时间为2-4 h，所述的升温的温度为125-135℃，所述的保温时间为3-5 h；步骤（3）中所述的冷却的温度为85-95℃，加入剩余BPO所消耗的时间为1-2 h，所述的升温的温度为95-105℃，所述的保温时间为3-5 h。
3.根据权利要求1所述的一种PP用白色导电底漆，其特征在于，所述的封闭异氰酸酯的NCO含量总量为5-10wt%，粘度为200-300 Pa·s。
4.根据权利要求1所述的一种PP用白色导电底漆，其特征在于，所述的分散剂包括市售的EFKA-4010；所述的防沉剂包括气相二氧化硅。
5.一种如权利要求1所述的PP用白色导电底漆的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（01）按质量份，将改性丙烯酸树脂、甲苯、二甲苯、分散剂依次加入反应器中，在低速搅拌下缓慢加入防沉剂和导电钛白；然后研磨，直至细度≤10 μm，冷却出料，得到漆料；
（02）按质量份，将封闭型异氰酸酯与漆料混合，低速搅拌均匀，得到PP用白色导电底漆。
6.根据权利要求5所述的一种PP用白色导电底漆的制备方法，其特征在于，步骤（01）中所述的低速搅拌的转速为500-800 r/min，时间为20-60 min；步骤（02）所述的低速搅拌的转速为500-800 r/min，搅拌时间为20-30 min。
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