CN112063286A - 一种用于汽车铝型材部件的表面涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，以环保型水性聚氨酯乳液为基础原料，在涂料中添加制备得到的改性防护剂，不仅能够提高成膜韧性，拉伸强度得到显著的提高，分子间键的结合力得到明显的增强，从而抗老化性能相应增强；还能够弥补水性涂料附着力不足、不耐磨的缺陷，添加的改性防护剂，在固化成膜后的耐腐蚀性、耐磨性显著提高，防止水与腐蚀介质的渗透与扩散。制备得到的涂层具有很高的化学稳定性、耐腐蚀性、非迁移性，提高铝型材表面的耐腐蚀性，制备得到的水性涂料不同于普通的溶剂型涂料，对铝型材的结合力强，防护性能不会随着涂层使用时间的延长而逐渐降低，具有非常广阔的应用前景。

Description

一种用于汽车铝型材部件的表面涂料
技术领域
本发明涉及一种涂料制备技术领域，特别涉及一种用于汽车铝型材部件的表面涂料。
背景技术
铝及其铝合金，因其良好的物理、化学性质，以及随着我国国民经济和高新技术的稳定、持续、快速发展，促使我国铝冶炼和铝型材加工业发展十分迅速。我国工业铝型材占铝型材总应用量约30%，主要应用于交通运输业(包括汽车制造业、轨道交通业)、装备和机械设备制造业、耐用消费品业(含轻工业)等。
其中，铝型材在汽车制造业的占比逐渐攀升。铝型材与铁相比，耐腐蚀性较好，但随着环境的变化，空气中含有CO2, SO2, HZS等气体，当这些污染性气体遇到空气中水蒸气时，会产生微酸，长期受雨水和日晒的侵蚀，仍然易发生腐蚀。铝型材的腐蚀现象不仅会出现在的外部，同时在不加处理的情况的会蔓延至内部，腐蚀速度快，缩短了使用寿命，造成不可估量的隐患和损失。通过对汽车铝型材部件表面涂覆涂料，能够更有效的防护外力刮伤以及老化腐蚀，提高汽车零部件的使用寿命，然而，现有的涂料，在汽车铝型材表面使用时，时间长了，易出现老化，表面龟裂，长期后，出现脱落、氧化、磨损等现象，降低铝型材的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，对于延长汽车铝型材部件的使用寿命具有重要意义。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，按照重量份计由以下成分制成：水性聚氨酯乳液50-55份、丙烯酸树脂20-25份、改性防护剂0.4-0.6份、固化剂1.0-1.2份、分散剂0.18-0.20份、消泡剂0.1-0.2份、流平剂0.2-0.3份、钛白粉1.2-1.3份、二氧化硅1.4-1.8份、水33-35份；所述改性防护剂制备方法为：
（1）将33-36克煅烧高岭土、12-17克滑石粉置于烧杯中，加入3-5倍体积的去离子水，搅拌溶解得到混合浆液，置于60-70℃恒温水浴锅中加热，将7-9克羟乙基纤维素和0.40-0.46克纳米填料加入到浆液中，在400-450转/分钟下持续搅拌20-30分钟，将浆液转移至装有搅拌器、冷凝管、温度计和恒压漏斗的四口烧瓶中；
（2）启动搅拌器，在搅拌下同时升温至80-90℃，通过恒压漏斗滴加11-14毫升过硫酸铵水溶液，滴加结束后，充分搅拌反应30-40分钟，然后降温至30-35℃进行抽滤，滤饼经过50-60℃真空干燥，得到的干燥粉体置于石英管中加热，以3.5-4.5℃/分钟的速度升温至100-120℃，通入氮气，继续升温至400-450℃，保温煅烧1-2小时，得到煅烧物冷却至常温，在60-80℃干燥箱中干燥4-6小时，研磨成粉即可。
进一步的，所述水性聚氨酯乳液固含量在34-38%之间。
进一步的，所述煅烧高岭土煅烧温度为360-380℃，煅烧时间为5-7小时，煅烧后研磨至粒径大小在10-50微米之间。
进一步的，所述纳米填料是由纳米碳酸钙和和纳米二氧化钛按照体积比为5-7：1-2的比例混合得到的。
步骤（1）所述过硫酸铵水溶液质量浓度为4.5-5.0%。
步骤（2）所述真空干燥时真空度为0.08-0.09MPa。
步骤（2）所述氮气流量为3-4立方米/小时。
所述固化剂为聚氨酯固化剂650。
所述流平剂为TG700。
进一步的，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
进一步的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有的汽车铝型材部件表面防护性差的问题，本发明提供了一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，以环保型水性聚氨酯乳液为基础原料，在涂料中添加制备得到的改性防护剂，不仅能够提高成膜韧性，拉伸强度得到显著的提高，分子间键的结合力得到明显的增强，从而抗老化性能相应增强；还能够弥补水性涂料附着力不足、不耐磨的缺陷，添加的改性防护剂，在固化成膜后的耐腐蚀性、耐磨性显著提高，防止水与腐蚀介质的渗透与扩散。制备得到的涂层具有很高的化学稳定性、耐腐蚀性、非迁移性，提高铝型材表面的耐腐蚀性，制备得到的水性涂料不同于普通的溶剂型涂料，对铝型材的结合力强，防护性能不会随着涂层使用时间的延长而逐渐降低。本发明克服了现有溶剂型涂料在铝型材部件表面涂覆性能差以及应用性能不佳等问题，解决了现有涂料在汽车铝型材部件表面防护性能不佳，附着力差等缺点，制备技术工艺方法简单，成本低，耐腐蚀性好，防护作用强，可长期适应户外环境，适合批量生产，大大降低了企业的生产成本，带来了更多的经济效益和社会效益；具有非常广阔的应用前景，促进了水性涂料在铝型材加工生产方面的应用和发展，促进了产品性能的升级，能够实现提高水性涂料在铝型材表面涂装的功能性，在溶剂型涂料中脱颖而出，显著促进现代化汽车涂料业与环保业快速发展以及资源可持续发展，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，按照重量份计由以下成分制成：水性聚氨酯乳液50份、丙烯酸树脂20份、改性防护剂0.4份、固化剂1.0份、分散剂0.18份、消泡剂0.1份、流平剂0.2份、钛白粉1.2份、二氧化硅1.4份、水33份；所述改性防护剂制备方法为：
（1）将33克煅烧高岭土、12克滑石粉置于烧杯中，加入3倍体积的去离子水，搅拌溶解得到混合浆液，置于60℃恒温水浴锅中加热，将7克羟乙基纤维素和0.40克纳米填料加入到浆液中，在400转/分钟下持续搅拌20分钟，将浆液转移至装有搅拌器、冷凝管、温度计和恒压漏斗的四口烧瓶中；
（2）启动搅拌器，在搅拌下同时升温至80℃，通过恒压漏斗滴加11毫升过硫酸铵水溶液，滴加结束后，充分搅拌反应30分钟，然后降温至30℃进行抽滤，滤饼经过50℃真空干燥，得到的干燥粉体置于石英管中加热，以3.5℃/分钟的速度升温至100℃，通入氮气，继续升温至400℃，保温煅烧1小时，得到煅烧物冷却至常温，在60℃干燥箱中干燥4小时，研磨成粉即可。
进一步的，所述水性聚氨酯乳液固含量在34-38%之间。
进一步的，所述煅烧高岭土煅烧温度为360℃，煅烧时间为5小时，煅烧后研磨至粒径大小在10-50微米之间。
进一步的， 所述纳米填料是由纳米碳酸钙和和纳米二氧化钛按照体积比为5：1的比例混合得到的。
步骤（1）所述过硫酸铵水溶液质量浓度为4.5%。
步骤（2）所述真空干燥时真空度为0.08MPa。
步骤（2）所述氮气流量为3立方米/小时。
所述固化剂为聚氨酯固化剂650。
所述流平剂为TG700。
进一步的，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
进一步的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯、三聚磷酸钠中的任一种。
性能测试：以2A01铝型材作为试验对象（厚度为4毫米的片状），采用实施例1制备得到的涂料对其进行涂覆，涂覆厚度为80微米。固化干燥后的涂层通过紫外耐候仪GUV-3600测试其耐候性，每隔24h 取部分涂膜采用万能拉力机测试其拉伸强度和断裂伸长率的变化；结果表明：涂层的抗拉强度达到8.95MPa，断裂伸长率达到640%。
其它性能：按照GB/T1771-2007标准，经过200小时的盐雾试验，表面不起泡、漆膜表面无异常。
实施例2
一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，按照重量份计由以下成分制成：水性聚氨酯乳液53份、丙烯酸树脂22份、改性防护剂0.5份、固化剂1.1份、分散剂0.19份、消泡剂0.15份、流平剂0.25份、钛白粉1.2份、二氧化硅1.4份、水33份；所述改性防护剂制备方法为：
（1）将35克煅烧高岭土、15克滑石粉置于烧杯中，加入4倍体积的去离子水，搅拌溶解得到混合浆液，置于65℃恒温水浴锅中加热，将8克羟乙基纤维素和0.43克纳米填料加入到浆液中，在430转/分钟下持续搅拌25分钟，将浆液转移至装有搅拌器、冷凝管、温度计和恒压漏斗的四口烧瓶中；
（2）启动搅拌器，在搅拌下同时升温至85℃，通过恒压漏斗滴加13毫升过硫酸铵水溶液，滴加结束后，充分搅拌反应35分钟，然后降温至33℃进行抽滤，滤饼经过55℃真空干燥，得到的干燥粉体置于石英管中加热，以4.0℃/分钟的速度升温至110℃，通入氮气，继续升温至430℃，保温煅烧1.5小时，得到煅烧物冷却至常温，在70℃干燥箱中干燥5小时，研磨成粉即可。
进一步的，所述水性聚氨酯乳液固含量在34-38%之间。
进一步的，所述煅烧高岭土煅烧温度为370℃，煅烧时间为6小时，煅烧后研磨至粒径大小在10-50微米之间。
进一步的，所述纳米填料是由纳米碳酸钙和和纳米二氧化钛按照体积比为6：1.5的比例混合得到的。
步骤（1）所述过硫酸铵水溶液质量浓度为4.8%。
步骤（2）所述真空干燥时真空度为0.085MPa。
步骤（2）所述氮气流量为3.5立方米/小时。
所述固化剂为聚氨酯固化剂650。
所述流平剂为TG700。
进一步的，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
进一步的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠。
性能测试：以2A01铝型材作为试验对象（厚度为4毫米的片状），采用实施例1制备得到的涂料对其进行涂覆，涂覆厚度为80微米。固化干燥后的涂层通过紫外耐候仪GUV-3600测试其耐候性，每隔24h 取部分涂膜采用万能拉力机测试其拉伸强度和断裂伸长率的变化；结果表明：涂层的抗拉强度达到8.98MPa，断裂伸长率达到643%。
其它性能：按照GB/T1771-2007标准，经过200小时的盐雾试验，表面不起泡、漆膜表面无异常。
实施例3
一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，按照重量份计由以下成分制成：水性聚氨酯乳液55份、丙烯酸树脂25份、改性防护剂0.6份、固化剂1.2份、分散剂0.20份、消泡剂0.2份、流平剂0.3份、润湿剂0.09份、钛白粉1.3份、二氧化硅1.8份、水35份；所述改性防护剂制备方法为：
（1）将36克煅烧高岭土、17克滑石粉置于烧杯中，加入5倍体积的去离子水，搅拌溶解得到混合浆液，置于70℃恒温水浴锅中加热，将9克羟乙基纤维素和0.46克纳米填料加入到浆液中，在450转/分钟下持续搅拌30分钟，将浆液转移至装有搅拌器、冷凝管、温度计和恒压漏斗的四口烧瓶中；
（2）启动搅拌器，在搅拌下同时升温至90℃，通过恒压漏斗滴加14毫升过硫酸铵水溶液，滴加结束后，充分搅拌反应40分钟，然后降温至35℃进行抽滤，滤饼经过60℃真空干燥，得到的干燥粉体置于石英管中加热，以4.5℃/分钟的速度升温至120℃，通入氮气，继续升温至450℃，保温煅烧2小时，得到煅烧物冷却至常温，在80℃干燥箱中干燥6小时，研磨成粉即可。
进一步的，所述水性聚氨酯乳液固含量在34-38%之间。
进一步的，所述煅烧高岭土煅烧温度为380℃，煅烧时间为7小时，煅烧后研磨至粒径大小在10-50微米之间。
进一步的，所述纳米填料是由纳米碳酸钙和和纳米二氧化钛按照体积比为7：2的比例混合得到的。
步骤（1）所述过硫酸铵水溶液质量浓度为5.0%。
步骤（2）所述真空干燥时真空度为0.09MPa。
步骤（2）所述氮气流量为4立方米/小时。
所述固化剂为聚氨酯固化剂650。
所述流平剂为TG700。
进一步的，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
进一步的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠。
性能测试：以2A01铝型材作为试验对象（厚度为4毫米的片状），采用实施例1制备得到的涂料对其进行涂覆，涂覆厚度为80微米。固化干燥后的涂层通过紫外耐候仪GUV-3600测试其耐候性，每隔24h 取部分涂膜采用万能拉力机测试其拉伸强度和断裂伸长率的变化；结果表明：涂层的抗拉强度达到8.96MPa，断裂伸长率达到641%。
其它性能：按照GB/T1771-2007标准，经过200小时的盐雾试验，表面不起泡、漆膜表面无异常。

Claims (7)

1.一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，其特征在于，按照重量份计由以下成分制成：水性聚氨酯乳液50-55份、丙烯酸树脂20-25份、改性防护剂0.4-0.6份、固化剂1.0-1.2份、分散剂0.18-0.20份、消泡剂0.1-0.2份、流平剂0.2-0.3份、钛白粉1.2-1.3份、二氧化硅1.4-1.8份、水33-35份；所述改性防护剂制备方法为：
（1）将33-36克煅烧高岭土、12-17克滑石粉置于烧杯中，加入3-5倍体积的去离子水，搅拌溶解得到混合浆液，置于60-70℃恒温水浴锅中加热，将7-9克羟乙基纤维素和0.40-0.46克纳米填料加入到浆液中，在400-450转/分钟下持续搅拌20-30分钟，将浆液转移至装有搅拌器、冷凝管、温度计和恒压漏斗的四口烧瓶中；
（2）启动搅拌器，在搅拌下同时升温至80-90℃，通过恒压漏斗滴加11-14毫升过硫酸铵水溶液，滴加结束后，充分搅拌反应30-40分钟，然后降温至30-35℃进行抽滤，滤饼经过50-60℃真空干燥，得到的干燥粉体置于石英管中加热，以3.5-4.5℃/分钟的速度升温至100-120℃，通入氮气，继续升温至400-450℃，保温煅烧1-2小时，得到煅烧物冷却至常温，在60-80℃干燥箱中干燥4-6小时，研磨成粉即可。
2.如权利要求1所述一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液固含量在34-38%之间。
3.如权利要求1所述一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，其特征在于，步骤（1）所述煅烧高岭土煅烧温度为360-380℃，煅烧时间为5-7小时，煅烧后研磨至粒径大小在10-50微米之间。
4.如权利要求1所述一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，其特征在于，步骤（1）所述纳米填料是由纳米碳酸钙和和纳米二氧化钛按照体积比为5-7：1-2的比例混合得到的。
5.如权利要求1所述一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，其特征在于，步骤（2）所述过硫酸铵水溶液质量浓度为4.5-5.0%。
6.如权利要求1所述一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，其特征在于，步骤（2）所述真空干燥时真空度为0.08-0.09MPa。
7.如权利要求1所述一种用于汽车铝型材部件的表面涂料，其特征在于，步骤（2）所述氮气流量为3-4立方米/小时。
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