CN114196272A - 一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料及其制备方法，包括以下质量份的组分：氯化聚丙烯改性丙烯酸30‑40份；丙烯腈聚氨酯20‑30份；包覆型铝粉6‑8份；定向剂10‑15份；流平剂0.1‑0.2份；防沉剂0.5‑1份；醋酸丁酯10‑15份；二甲苯10‑15份；马来酸酐改性氯化聚丙烯10‑15份。与现有技术相比，本发明利用丙烯腈聚氨酯改变涂层力学性能，使其具有高韧性和延展性，当轮毂盖饰件受击打时吸能，减小击打力量，使涂层不易被破坏；加入马来酸酐改性氯化聚丙烯以改善多矿粉而出现的耐水不良问题；利用包覆型铝粉延缓被酸化，进而不会发生铝粉卷边、发黑现象。

Description

一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车轮毂盖饰件用涂料，尤其是涉及一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料及其制备方法。
背景技术
为打赢碳中和的硬仗，新能源汽车的发展如火如荼。减少对石油天然气的依赖，不仅是利于地球环境的改善，而且也可大大减少国家高速发展能源被卡脖子情况。
新能源汽车主要是变速电机驱动，靠的是电池充电蓄能后再放电转换动能的过程。在目前电池的密度无法更高提升的情况下，如何将汽车轻量化，如何降低风阻，进而延长续航里程。
传统的燃油车的轮毂都是合金制造，轮毂表面使用高温烘烤的氨基烤漆体系的涂料，大部分是高光泽的银色。使用氨基烤漆体系涂料，不仅可以增加轮毂的外观视觉效果，而且能防腐蚀，防碎石击等。涂料的高性能可以大大延长轮毂的使用寿命。可是这种类型轮毂存在两个问题：一是重，二是风阻大。因而新能源汽车采用铝轮毂替代合金轮毂，以进一步降低车身重量。如何更好的降低风阻，是新能源汽车在设计细节上的体现。将轮毂外面制作一个饰件，盖住镂空处，经过测试可以降低5％的风阻。
目前大部分新能源汽车在轮毂处都采用饰件遮蔽，称为“轮毂盖饰件”，材质通常采用各类塑料，如ABS/PC类、PA66类、PP类等。现有技术在传统的聚丙烯素材上，一般是底漆、色漆、清漆三个涂层结构，为外饰件常用技术路线；或者是直接一个色漆，没有底漆和清漆，为一个涂层结构，此性能偏差，一般为汽车内饰所用。由于轮毂盖饰件在车辆运行时，常会受到碎石击打、泥浆腐蚀性等问题，因此，其需要具备良好的耐碎石击打，抗路面的泥浆腐蚀性，以及抗冬天融雪盐等性能。由于塑料饰件涂料都是采用经过80°烘烤的聚氨酯涂料体系，因此，对于聚氨酯涂料中原材料的选择至关重要。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料及其制备方法，将三涂(三个涂层)改为二涂，有利于客户使用且降本增效；其次能满足PPM40硬质聚丙烯(PPM40指的是60％的聚丙烯和40％矿粉的混合物)的附着和耐水；再次具有很好的抗石击性，满足更高的抗石击要求。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明第一方面公开了一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，包括以下质量份的组分：
Figure BDA0003393195020000021
优选地，所述的丙烯腈聚氨酯通过如下步骤制备得到：HTBN(端羟基聚丁二烯丙烯腈)真空脱水后加入TDI(甲苯二异氰酸酯)，升温并滴加T-12(二月桂酸二丁基锡)发生反应，降至室温后加入EAC(醋酸乙酯)，搅拌均匀，得到所述的丙烯腈聚氨酯。
优选地，所述的HTBN分子量为2000，羟基含量为0.67mmol/g，丙烯腈含量为8.8％(质量含量，丙烯腈占所有单体总质量的百分含量)。
TBN为不饱和多元醇，分子主链含有腈基，极性强，附着力更佳。
优选地，所述的HTBN、TDI、T-12和EAC的质量比为(20-30):(10-15):(0.1-0.5):(50-70)。
优选地，所述的真空脱水为在70-80℃的条件下，HTBN真空脱水3h后降温至60℃。
优选地，所述的加入TDI为HTBN在氮气、常压和60℃的条件下，一次性加入TDI。
优选地，所述的升温并滴加T-12发生反应为升温至70-80℃后滴加T-12并反应1-2小时。
优选地，所述的氯化聚丙烯改性丙烯酸是利用马来酸酐对丙烯酸树脂进行改性，得到的含有马来酸酐的改性丙烯酸树脂。氯化聚丙烯改性丙烯酸能在PP类材质上具有较好的附着力。
优选地，所述的包覆型铝粉是利用改性的丙烯酸类树脂对普通铝浆进行表面处理。包覆型铝粉更具有耐酸，耐碱等特性。
优选地，所述的定向剂是大分子的醋酸丁酸纤维素，协助在漆膜干燥的时候，帮助铝粉定向，排列。
优选地，所述的流平剂是有机硅流平剂，在漆膜干燥时，有效解决铝粉排列，防止发花。
优选地，所述的防沉剂是聚酰胺蜡防沉剂，通过与树脂形成的网状结构，有效降低铝粉的下沉。
优选地，所述的马来酸酐改性氯化聚丙烯具有较低的含氯，较强的极性，较好的附着力，适于用于本发明。
本发明第二方面公开了一种制备上述电动汽车轮毂盖饰件用涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：按质量份将包覆型铝粉、流平剂、醋酸丁酯、二甲苯依次加入容器中，低速搅拌至糊状，得到铝浆半成品；
S2：按质量份将氯化聚丙烯改性丙烯酸、自制丙烯腈聚氨酯、定向剂、防沉剂依次加入容器中，低速搅拌得到树脂基料；
S3：按质量份将步骤S1得到的铝浆半成品加入步骤S2得到的树脂基料中，持续低速搅拌得到半成品涂料；
S4：按质量份将马来酸酐改性氯化聚丙烯加入步骤S3得到的半成品涂料中，持续低速搅拌得到所述的涂料。
优选地，步骤S1中所述的低速搅拌的转速为100-200r/min，时间为10-20min。
优选地，步骤S2中所述的低速搅拌的转速为500-800r/min，搅拌时间为20-30min。
优选地，步骤S3中所述的低速搅拌的转速为500-800r/min，搅拌时间为10-20min。
优选地，步骤S4中所述的低速搅拌的转速为300-500r/min，搅拌时间为10-20min。
本发明在PPM40材质上制作只有两个涂层的涂料体系。难点在于：一、材质PPM40，比传统的聚丙烯含有更多的矿粉，达到40％，更多的矿粉意味着材质更硬，更疏松多孔，给涂料带来更难的耐水性和抗石击性；二、三涂改为二涂，将色漆赋予底漆的附着力功能并兼具有色漆的颜色特效；三、色漆配套高光清漆，高光清漆在交联时的收缩，色漆不会因此损失对素材的附着力，不会因此损失与清漆间的层间附着力。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、利用自制的丙烯腈聚氨酯预聚物，改变色漆的涂层力学性能，使其具有更高的韧性，更好的延展性，具有一定的弹性功能，当汽车轮毂盖饰件被碎石击打后，色漆存在一定的吸能效果，大大减小的碎石击打的力量，涂层不易被破坏；原有的氯化聚丙烯改性丙烯酸远远不能满足PPM40的耐水和附着力要求，因此加入马来酸酐改性氯化聚丙烯以改善PPM40因多矿粉而出现的耐水不良问题，以促进性能；由于使用了马来酸酐改性氯化聚丙烯，导致涂层体系的酸价过高，利用包覆型铝粉延缓被酸化，进而不会发生铝粉卷边、发黑现象。
2、本发明将三涂改为二涂，将色漆赋予底漆的功能，使色漆不仅具有颜色功效，美观耐看，更可以为整个涂料提供附着力；去掉底漆，利于客户使用且降本增效。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
以下实施例中所用的原材料和试剂均为市售产品，氯化聚丙烯改性丙烯酸选用市售的Allnex(湛新)的Setalux XCS 1516；包覆型铝粉选用市售的爱卡HCP系列(HCP系列即为包覆型产品)；定向剂选用市售的Eastman 381-2(20％溶解物)(伊士曼CAB 381-2)；流平剂选用市售的BYK-306(毕克化学)；防沉剂选用市售的Disparlon 6900-20X；马来酸酐改性氯化聚丙烯选用市售的日本制纸Superchlon 930S；HTBN为淄博齐龙化工生产，分子量在2000左右，羟基含量0.67mmol/g，丙烯腈含量8.8wt％；TDI为日本三井公司生产；T-12为AirProducts公司生产，其余采用本领域技术人员所使用的常规市售材料即可。
实施例1
一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，以下质量份的组分：
A组份：
Figure BDA0003393195020000051
B组份：
马来酸酐改性氯化聚丙烯10份。
该涂料的制备方法采用以下步骤：
(1)在70℃下，将20份的HTBN真空脱水3h，降温至60℃，恒压下一次性加入15份的TDI，升温至70℃，缓慢滴加0.2份的T-12，反应2小时。反应结束，迅速降温至室温，加入65份的EAC，搅拌均匀，得到自制丙烯腈聚氨酯预聚物ITBN。
(2)将步骤(1)得到的丙烯腈聚氨酯预聚物、氯化聚丙烯改性丙烯酸、定向剂、防沉剂依次加入容器中，低速500r/min，搅拌20min，得到树脂基料。
(3)将包覆型铝粉、流平剂、醋酸丁酯、二甲苯依次加入容器中，以100r/min低速搅拌10min至糊状，得到铝浆半成品；
(4)将步骤(3)得到的铝浆半成品，缓慢加入步骤(2)得到的树脂基料中，持续以500r/min低速搅拌10min，得到A组份涂料；
(5)将B组份，缓慢加入步骤(4)得到的A组份中；持续以300r/min低速搅拌10min，得到可用于喷涂的、满足性能的涂料混合物。
步骤(2)，步骤(3)，步骤(4)和步骤(5)中，各物料按照如下质量比，氯化聚丙烯改性丙烯酸：自制丙烯腈聚氨酯：包覆型铝粉：定向剂：流平剂：防沉剂：醋酸丁酯：二甲苯：马来酸酐改性氯化聚丙烯＝30：23：6：10：0.2：0.8：15：15：10。
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：
表1实施例1制得涂料性能测试
Figure BDA0003393195020000061
实施例2
一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，以下质量份的组分：
A组份：
Figure BDA0003393195020000062
Figure BDA0003393195020000071
B组份：
马来酸酐改性氯化聚丙烯15份。
该涂料的制备方法采用以下步骤：
(1)在74℃下，将30份的HTBN真空脱水3h，降温至60℃，恒压下一次性加入10份的TDI，升温至74℃，缓慢滴加0.5份的T-12，反应1.5小时。反应结束，迅速降温至室温，加入60份的EAC，搅拌均匀，得到自制丙烯腈聚氨酯预聚物ITBN。
(2)将步骤(1)得到的丙烯腈聚氨酯预聚物、氯化聚丙烯改性丙烯酸、定向剂、防沉剂依次加入容器中，以600r/min低速搅拌25min，得到树脂基料。
(3)将包覆型铝粉、流平剂、醋酸丁酯、二甲苯依次加入容器中，以150r/min低速搅拌15min至糊状，得到铝浆半成品；
(4)将步骤(3)得到的铝浆半成品，缓慢加入步骤(2)得到的树脂基料中，持续以600r/min低速搅拌15min，得到A组份涂料；
(5)将B组份，缓慢加入步骤(4)得到的A组份中；持续以400r/min低速搅拌15min，得到可用于喷涂的、满足性能的涂料混合物。
步骤(2)，步骤(3)，步骤(4)和步骤(5)中，各物料按照如下质量比，氯化聚丙烯改性丙烯酸：自制丙烯腈聚氨酯：包覆型铝粉：定向剂：流平剂：防沉剂：醋酸丁酯：二甲苯：马来酸酐改性氯化聚丙烯＝35：25：7：15：0.2：1.0：10：10：15。
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：
表2实施例2制得涂料性能测试
Figure BDA0003393195020000072
Figure BDA0003393195020000081
实施例3
一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，以下质量份的组分：
A组份：
Figure BDA0003393195020000082
B组份：
马来酸酐改性氯化聚丙烯12份。
该涂料的制备方法采用以下步骤：
(1)在77℃下，将25份的HTBN真空脱水3h，降温至60℃，恒压下一次性加入12份的TDI，升温至77℃，缓慢滴加0.1份的T-12，反应2小时。反应结束，迅速降温至室温，加入50份的EAC，搅拌均匀，得到自制丙烯腈聚氨酯预聚物ITBN。
(2)将步骤(1)得到的丙烯腈聚氨酯预聚物、氯化聚丙烯改性丙烯酸、定向剂、防沉剂依次加入容器中，以700r/min低速搅拌30min，得到树脂基料。
(3)将包覆型铝粉、流平剂、醋酸丁酯、二甲苯依次加入容器中，以180r/min低速搅拌20min至糊状，得到铝浆半成品；
(4)将步骤(3)得到的铝浆半成品，缓慢加入步骤(2)得到的树脂基料中，持续以700r/min低速搅拌20min，得到A组份涂料；
(5)将B组份，缓慢加入步骤(4)得到的A组份中；持续以500r/min低速搅拌20min，得到可用于喷涂的、满足性能的涂料混合物。
步骤(2)，步骤(3)，步骤(4)和步骤(5)中，各物料按照如下质量比，氯化聚丙烯改性丙烯酸：自制丙烯腈聚氨酯：包覆型铝粉：定向剂：流平剂：防沉剂：醋酸丁酯：二甲苯：马来酸酐改性氯化聚丙烯＝40：30：8：12：0.1：0.5：13：12：12。
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：
表3实施例3制得涂料性能测试
Figure BDA0003393195020000091
实施例4
一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，以下质量份的组分：
A组份：
Figure BDA0003393195020000101
B组份：
马来酸酐改性氯化聚丙烯15份。
该涂料的制备方法采用以下步骤：
(1)在80℃下，将28份的HTBN真空脱水3h，降温至60℃，恒压下一次性加入14份的TDI，升温至80℃，缓慢滴加0.4份的T-12，反应1时。反应结束，迅速降温至室温，加入65份的EAC，搅拌均匀，得到自制丙烯腈聚氨酯预聚物ITBN。
(2)将步骤(1)得到的丙烯腈聚氨酯预聚物、氯化聚丙烯改性丙烯酸、定向剂、防沉剂依次加入容器中，以800r/min低速搅拌30min，得到树脂基料。
(3)将包覆型铝粉、流平剂、醋酸丁酯、二甲苯依次加入容器中，以200r/min低速搅拌20min至糊状，得到铝浆半成品；
(4)将步骤(3)得到的铝浆半成品，缓慢加入步骤(2)得到的树脂基料中，持续以800r/min低速搅拌20min，得到A组份涂料；
(5)将B组份，缓慢加入步骤(4)得到的A组份中；持续以500r/min低速搅拌20min，得到可用于喷涂的、满足性能的涂料混合物。
步骤(2)，步骤(3)，步骤(4)和步骤(5)中，各物料按照如下质量比，氯化聚丙烯改性丙烯酸：自制丙烯腈聚氨酯：包覆型铝粉：定向剂：流平剂：防沉剂：醋酸丁酯：二甲苯：马来酸酐改性氯化聚丙烯＝33：20：6：14：0.1：0.6：15：14：15。
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：
表4实施例4制得涂料性能测试
Figure BDA0003393195020000111
对比例
一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，以下质量份的组分：
A组份：
Figure BDA0003393195020000112
B组份：
马来酸酐改性氯化聚丙烯15份。
该涂料的制备方法采用以下步骤：
(1)将氯化聚丙烯改性丙烯酸、定向剂、防沉剂依次加入容器中，以800r/min低速搅拌30min，得到树脂基料。
(2)将包覆型铝粉、流平剂、醋酸丁酯、二甲苯依次加入容器中，以200r/min低速搅拌20min至糊状，得到铝浆半成品；
(3)将步骤(2)得到的铝浆半成品，缓慢加入步骤(1)得到的树脂基料中，持续以800r/min低速搅拌20min，得到A组份涂料；
(5)将B组份，缓慢加入步骤(3)得到的A组份中；持续以500r/min低速搅拌20min，得到可用于喷涂的、满足性能的涂料混合物。
步骤(1)，步骤(2)，步骤(3)和步骤(4)中，各物料按照如下质量比，氯化聚丙烯改性丙烯酸：包覆型铝粉：定向剂：流平剂：防沉剂：醋酸丁酯：二甲苯：马来酸酐改性氯化聚丙烯＝53：6：14：0.1：0.6：15：14：15。
对本对比例制得的漆膜进行相关性能测试，结果如下表所示：
表5对比例制得涂料性能测试
Figure BDA0003393195020000121
由对比例和实施例的比较可以明显看出，在不使用自制丙烯腈聚氨酯预聚物ITBN时，制备得到的涂料的耐水性和抗石击性都无法满足规定或者客户的要求，并且百格附着力也略差于本发明制备得到的涂料样品，说明本发明的涂料配方使涂料的性能得到有效提高，能够满足客户的需求；并且本发明本身已将三涂改为二涂，能够为客户进一步降本增效。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，包括以下质量份的组分：
Figure FDA0003393195010000011
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，所述的丙烯腈聚氨酯通过如下步骤制备得到：HTBN真空脱水后加入TDI，升温并滴加T-12发生反应，降至室温后加入EAC，搅拌均匀，得到所述的丙烯腈聚氨酯。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，所述的HTBN分子量为2000，羟基含量为0.67mmol/g，丙烯腈含量为8.8wt％。
4.根据权利要求2所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，所述的HTBN、TDI、T-12和EAC的质量比为(20-30):(10-15):(0.1-0.5):(50-70)。
5.根据权利要求2所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，所述的真空脱水为在70-80℃的条件下，HTBN真空脱水3h后降温至60℃。
6.根据权利要求2所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，所述的加入TDI为HTBN在氮气、常压和60℃的条件下加入TDI。
7.根据权利要求2所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，所述的升温并滴加T-12发生反应为升温至70-80℃后滴加T-12并反应1-2小时。
8.根据权利要求1所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料，其特征在于，包括如下一项或多项：
(i)所述的氯化聚丙烯改性丙烯酸是利用马来酸酐对丙烯酸树脂进行改性，得到的含有马来酸酐的改性丙烯酸树脂；
(ii)所述的包覆型铝粉是利用改性的丙烯酸类树脂对普通铝浆进行表面处理；
(iii)所述的定向剂是醋酸丁酸纤维素；
(iv)所述的流平剂是有机硅流平剂；
(v)所述的防沉剂是聚酰胺蜡防沉剂。
9.一种制备如权利要求1-8任一所述的电动汽车轮毂盖饰件用涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按质量份将包覆型铝粉、流平剂、醋酸丁酯、二甲苯依次加入容器中，低速搅拌至糊状，得到铝浆半成品；
S2：按质量份将氯化聚丙烯改性丙烯酸、自制丙烯腈聚氨酯、定向剂、防沉剂依次加入容器中，低速搅拌得到树脂基料；
S3：按质量份将步骤S1得到的铝浆半成品加入步骤S2得到的树脂基料中，持续低速搅拌得到半成品涂料；
S4：按质量份将马来酸酐改性氯化聚丙烯加入步骤S3得到的半成品涂料中，持续低速搅拌得到所述的涂料。
10.根据权利要求9所述的一种电动汽车轮毂盖饰件用涂料的制备方法，其特征在于，包括如下一项或多项：
(i)步骤S1中所述的低速搅拌的转速为100-200r/min，时间为10-20min；
(ii)步骤S2中所述的低速搅拌的转速为500-800r/min，搅拌时间为20-30min；
(iii)步骤S3中所述的低速搅拌的转速为500-800r/min，搅拌时间为10-20min；
(iv)步骤S4中所述的低速搅拌的转速为300-500r/min，搅拌时间为10-20min。
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