CN114773924B - 一种采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，该配方由下列质量份数的原料制成：聚氯乙烯树脂20‑30份，增塑剂30‑40份，无机填料30‑50份，laponite XLS 0.4‑2份，增粘剂1‑3份。本发明选用laponite代替气相二氧化硅以调节涂装胶的粘度，很好地缓解了涂装胶在竖直放置和烘烤过程中出现的流挂和滑落问题。本发明还能够提高涂装胶的湿膜耐湿性，解决涂装胶加热固化过程中表面出现起泡的问题。

Description

一种采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干 起泡的方法
技术领域
本发明涉及一种PVC涂装胶，具体涉及一种采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法。
背景技术
PVC涂装胶是一种主要用于车身板材间焊缝和车身车底保护的胶粘剂，可以有效提高车身的防水、防漏性能，降低驾驶室内的噪声，减小汽车行驶过程中的振幅，提高车体的防锈蚀能力。PVC涂装胶是主要由聚氯乙烯树脂、增塑剂、稀释剂、无机填料、增粘剂等其他助剂组成的一种膏状胶料，加热固化后形成具有一定粘结能力的弹性体。
PVC涂装胶在使用过程中容易出现一些与电泳板配套不良的问题，其中流挂滑落是最常见和突出的现象之一，此缺陷往往会造成质量问题，影响涂装合格率。涂层的粘度越低，流动性越强，与电泳板间的附着力越差，在重力的影响下越容易发生流挂滑落现象；但要求完全不出现流挂滑落，则胶料粘度必须特别高，这将导致胶料的流动性变差，容易堵塞喷嘴，不利于涂装施工。
在PVC涂装胶的制作过程中，常用添加剂来调节胶料粘度，需要添加剂的粒子之间可相互作用形成三维网状结构，使体系粘度增加。在高剪切力下，相互作用被破坏，胶料粘度减小，提供较低的加工粘度；在低剪切力或无剪切力下，相互作用迅速形成，提供较高的使用粘度，胶料粘度增加，减小流挂和滑落现象的发生。添加剂的使用可以稳定胶料粘度，改善胶料挤涂、喷涂的均匀性和稳定性。汽车厂最常使用的添加剂是气相二氧化硅，二氧化硅粒子表面硅醇基上的羟基活性高，粒子之间可以形成三维网状结构，提高胶料粘度。但气相二氧化硅粒子表面的吸湿性较强，在空气中易潮解，无法长期存储，且水分的侵入还会影响胶料的力学性能和表面形貌，影响胶料的实际使用。
中国发明专利CN201010609459.3公开了一种氢化蓖麻油插层蒙脱土触变剂及其制备方法，其中，氢化蓖麻油插层蒙脱土触变剂，包括有机蒙脱土1～20份、氢化蓖麻油1～30份、无水甲苯20～1000份、活性氢清除剂3～10份。但该技术使用的蒙脱土为铵基蒙脱土，且采用有机物进行改性，改性工艺复杂，所用的有机物会影响基材的耐湿性和附着力，附着力的变差会导致滑落现象，无法很好地与汽车厂所用的聚氯乙烯胶料匹配。
中国发明专利申请CN201510951460.7公开了一种高触变低粘度的胶衣及制备方法，该发明的胶衣由不饱和聚酯树脂、色浆基体、触变剂、促进剂、交联单体、流平剂、防沉淀剂、色粉、消泡剂组成。通过对基体树脂和色浆基体树脂的分子结构和分子量的设计，选用改性蒙脱土作为触变剂，经过触变剂活化，分步研磨搅拌，从而达到高触变低粘度的胶衣。但该技术使用的蒙脱土经过十八烷基胺盐酸盐的改性，十八烷基胺盐酸盐是一种吸湿性极强的表面活性剂，添加到胶料中会影响其湿态的耐湿性和附着力，虽然解决了流挂，但附着力的变差却会加剧滑落，尤其是运用在附着力本就不好的聚氯乙烯糊树脂中，胶料很容易从电泳板上脱落。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，该方法所得的PVC涂装胶先在25℃温度下竖直放置15min，然后在140℃的温度下竖直放置加热20min，不会出现流挂滑落，提高涂装胶的湿膜耐湿性，解决涂装胶加热固化过程中表面出现起泡的问题，所得涂层综合性能优异。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，包括如下步骤：
1)将增塑剂、无机填料和laponite混合搅拌，控制胶料中的无机物质细度为60-80目，室温放置；
2)加入增粘剂，混合搅拌，控制胶料中的无机物质细度为60-80目，室温放置；
3)加入PVC树脂，混合搅拌，控制胶料中的无机物质细度为60-80目，室温放置，得到抗流挂滑落的涂装胶；
按质量份数计，原料的配方组成为：PVC树脂20-30份，增塑剂30-40份，无机填料30-50份，laponite XLS 0.4-2份，增粘剂1-3份。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的PVC树脂的聚合度为1000±100，挥发份小于1wt％。
优选地，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和己二酸酯中的一种或多种。
优选地，所述的无机填料为氧化钙、氧化钛和氧化锌中的一种或多种。
优选地，所述的laponite型号为BYK公司生产的laponite XLS。
优选地，所述的增粘剂为α-蒎烯萜烯树脂、β-蒎烯萜烯树脂、柠檬萜烯树脂中的一种或多种。
优选地，按质量份数计，所述的laponite XLS的用量1-1.5份，PVC树脂的用量为20-25份。
优选地，步骤1)、步骤2)和步骤3)中所述的室温放置的时间为10-20min
优选地，步骤1)、步骤2)和步骤3)中所述的室温放置的时间为10-15min。
优选地，步骤1)、步骤2)和步骤3)中所述的控制胶料中的无机物质细度为70-80目。
与气相二氧化硅体系相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明利用laponite在涂装胶中的特殊结构变化，提高了粘度，改善了PVC涂装胶的流挂和滑落现象。
2)区别于原体系中二氧化硅具有的吸湿性，该体系具有良好的耐湿性能，能减少因胶料在湿膜状态下吸收的水分，减轻加热固化后的起泡现象，提升涂装胶的品质和使用安全。
3)laponite XLS不溶于水，在搅拌条件下容易分散成片状晶体，晶体表面带有负电荷，边缘因为粒子的部分吸收而带有正电荷，因此不同晶体边缘的正电荷与晶体表面负电荷相互吸引，堆叠形成具有稳定三维结构的凝胶，能够有效增大涂装胶的粘度，改善流挂和滑落现象。
4)相较于现有技术，本发明中使用的laponite XLS为纯无机物，吸湿性较弱，没有通过有机物或表面活性剂进行改性，通过自身结构特点形成相互作用以调节粘度，对胶料的吸湿性和附着力影响较小。
5)本发明采用的配方，以及控制各个制备步骤中控制胶料中的无机物质细度为60-80目，可以控制PVC涂装胶先在25℃温度下竖直放置15min，然后在140℃的温度下竖直放置加热20min，不会出现流挂滑落，而且涂装胶综合性能优异，烘干后表面不起泡。
附图说明
图1为实施例1所得采用laponite的涂装胶流挂滑落测试图片(右边)与对比例采用气相二氧化硅的涂装胶流挂滑落测试图片(左边)的对比；
图2为实施例1的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；
图3为实施例2所得采用laponite的涂装胶流挂滑落测试图片(右边)与对比例采用气相二氧化硅的涂装胶流挂滑落测试图片(左边)的对比；
图4为实施例2的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；
图5为实施例3所得采用laponite的涂装胶流挂滑落测试图片(右边)与对比例采用气相二氧化硅的涂装胶流挂滑落测试图片(左边)的对比；
图6为实施例3的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；
图7为实施例4所得采用laponite的涂装胶流挂滑落测试图片(右边)与对比例采用气相二氧化硅的涂装胶流挂滑落测试图片(左边)的对比；
图8为实施例4的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；
图9为实施例5所得采用laponite的涂装胶流挂滑落测试图片(右边)与对比例采用气相二氧化硅的涂装胶流挂滑落测试图片(左边)的对比；
图10为实施例5的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比图。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合对比例和实施例对本发明做进一步的说明，但本发明实施方式不限于此。
针对PVC树脂涂装胶的流挂滑落问题，要求在标准试验条件下竖直悬挂，不会出现流挂滑落现象。本发明中的laponite XLS是一种人工合成的硅酸镁锂盐产品，又称硅藻土，现由BYK公司生产，现有技术中主要将laponite XLS的作为增稠剂。
对比例
图1、3、5、7、9左图为目前汽车厂所使用的PVC涂装胶配方(对比例)的流挂滑落测试结果，添加气相二氧化硅调节粘度，其胶料的制作方法包括如下步骤：
步骤一：以质量份数计，向搅拌机料筒内分别加入30份的邻苯二甲酸二异丁酯增塑剂，30份的无机碳酸钙填料，0.4份气相二氧化硅，高速混合搅拌30min。
步骤二：在步骤一的基础上，以质量份数计，继续加入2份的α-蒎烯萜烯树脂增粘剂，高速混合搅拌20min。
步骤三：在步骤二的基础上，以质量份数计，继续加入21份的PVC树脂，高速混合搅拌20min。
步骤四：在步骤三的基础上，将所得PVC涂装胶进行真空脱泡，然后进行铺板，铺板时选择中空倒“L”型模板，模板外围长宽为120×70mm，内部倒“L”型的尺寸从大到小为：100×90×50×40×10mm，厚度为5mm。
步骤五：在步骤四的基础上，先将胶料在25℃下竖直放置15min，再将胶料放在140℃的烘箱内竖直加热至少20min，冷却至室温后测量胶料流挂滑落的情况。
实施例1：
步骤一：以质量份数计，向搅拌机料筒内分别加入30份的邻苯二甲酸二异丁酯增塑剂，30份的无机碳酸钙填料，0.4份laponite XLS，高速混合搅拌30min。
步骤二：在步骤一的基础上，以质量份数计，继续加入2份的α-蒎烯萜烯树脂增粘剂，高速混合搅拌20min。
步骤三：在步骤二的基础上，以质量份数计，继续加入21份的PVC树脂，高速混合搅拌20min。
步骤四：在步骤三的基础上，将所得PVC涂装胶进行真空脱泡，然后进行铺板，铺板时选择中空倒“L”型模板，模板外围长宽为120×70mm，内部倒“L”型的尺寸从大到小为：100×90×50×40×10mm，厚度为5mm。
步骤五：在步骤四的基础上，先将胶料在25℃下竖直放置15min，再将胶料放在140℃的烘箱内竖直加热至少20min，冷却至室温后测量胶料流挂滑落的情况。
图1左边为对比例涂装胶的流挂滑落测试图片，右边为本实施例加入laponite的涂装胶流挂滑落测试图片。可以看出采用本实施例得到的PVC涂装胶的流挂滑落现象得到解决。
图2为实施例1的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；从图中可见，本实施例所得涂装胶烘干后表面平整光滑，没有任何起泡，而对比例涂装胶烘干后可见明显的起泡，本实施例可见本发明的涂装胶解决了由于吸湿所造成的烘干起泡问题。
实施例2：
步骤一：以质量份数计，向搅拌机料筒内分别加入32份的邻苯二甲酸二异丁酯增塑剂，34份的无机碳酸钙填料，0.8份laponite XLS，高速混合搅拌30min。
步骤二：在步骤一的基础上，以质量份数计，继续加入1.7份的β-蒎烯萜烯树脂增粘剂，高速混合搅拌20min。
步骤三：在步骤二的基础上，以质量份数计，继续加入21份的PVC树脂，高速混合搅拌20min。
步骤四：在步骤三的基础上，将所得PVC涂装胶进行真空脱泡，然后进行铺板，铺板时选择中空倒“L”型模板，模板外围长宽为120×70mm，内部倒“L”型的尺寸从大到小为：100×90×50×40×10mm，厚度为5mm。
步骤五：在步骤四的基础上，先将胶料在25℃下竖直放置15min，再将胶料放在140℃的烘箱内竖直加热至少20min，冷却至室温后测量胶料流挂滑落的情况。
图3左边为对比例涂装胶的流挂滑落测试图片，右边为本实施例加入laponite的涂装胶流挂滑落测试图片。可以看出采用本实施例得到的PVC涂装胶的流挂滑落现象得到解决。
图4为实施例1的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；从图中可见，本实施例所得涂装胶烘干后表面平整光滑，没有任何起泡，而对比例涂装胶烘干后可见明显的起泡，本实施例可见本发明的涂装胶解决了由于吸湿所造成的烘干起泡问题。
实施例3：
步骤一：以质量份数计，向搅拌机料筒内分别加入34份的邻苯二甲酸二异丁酯增塑剂，32份的无机碳酸钙填料，1.2份laponite XLS，高速混合搅拌30min。
步骤二：在步骤一的基础上，以质量份数计，继续加入2.1份的β-蒎烯萜烯树脂增粘剂，高速混合搅拌20min。
步骤三：在步骤二的基础上，以质量份数计，继续加入23份的PVC树脂，高速混合搅拌20min。
步骤四：在步骤三的基础上，将所得PVC涂装胶进行真空脱泡，然后进行铺板，铺板时选择中空倒“L”型模板，模板外围长宽为120×70mm，内部倒“L”型的尺寸从大到小为：100×90×50×40×10mm，厚度为5mm。
步骤五：在步骤四的基础上，先将胶料在25℃下竖直放置15min，再将胶料放在140℃的烘箱内竖直加热至少20min，冷却至室温后测量胶料流挂滑落的情况。
图5左边为对比例涂装胶的流挂滑落测试图片，右边为本实施例加入laponite的涂装胶流挂滑落测试图片。可以看出采用本实施例得到的PVC涂装胶的流挂滑落现象得到解决。
图6为实施例1的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；从图中可见，本实施例所得涂装胶烘干后表面平整光滑，没有任何起泡，而对比例涂装胶烘干后可见明显的起泡，本实施例可见本发明的涂装胶解决了由于吸湿所造成的烘干起泡问题。
实施例4：
步骤一：以质量份数计，向搅拌机料筒内分别加入36份的邻苯二甲酸二辛酯增塑剂，38份的无机碳酸钙填料，1.6份laponite XLS，高速混合搅拌30min。
步骤二：在步骤一的基础上，以质量份数计，继续加入2.4份的柠檬萜烯树脂增粘剂，高速混合搅拌20min。
步骤三：在步骤二的基础上，以质量份数计，继续加入26份的PVC树脂，高速混合搅拌20min。
步骤四：在步骤三的基础上，将所得PVC涂装胶进行真空脱泡，然后进行铺板，铺板时选择中空倒“L”型模板，模板外围长宽为120×70mm，内部倒“L”型的尺寸从大到小为：100×90×50×40×10mm，厚度为5mm。
步骤五：在步骤四的基础上，先将胶料在25℃下竖直放置15min，再将胶料放在140℃的烘箱内竖直加热至少20min，冷却至室温后测量胶料流挂滑落的情况。
图7左边为对比例涂装胶的流挂滑落测试图片，右边为本实施例加入laponite的涂装胶流挂滑落测试图片。可以看出采用本实施例得到的PVC涂装胶的流挂滑落现象得到解决。
图8为实施例1的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；从图中可见，本实施例所得涂装胶烘干后表面平整光滑，没有任何起泡，而对比例涂装胶烘干后可见明显的起泡，本实施例可见本发明的涂装胶解决了由于吸湿所造成的烘干起泡问题。
实施例5：
步骤一：以质量份数计，向搅拌机料筒内分别加入38份的邻苯二甲酸二辛酯增塑剂，45份的无机碳酸钙填料，2份laponite XLS，高速混合搅拌30min。
步骤二：在步骤一的基础上，以质量份数计，继续加入1.5份的柠檬萜烯树脂增粘剂，高速混合搅拌20min。
步骤三：在步骤二的基础上，以质量份数计，继续加入29份的PVC树脂，高速混合搅拌20min。
步骤四：在步骤三的基础上，将所得PVC涂装胶进行真空脱泡，然后进行铺板，铺板时选择中空倒“L”型模板，模板外围长宽为120×70mm，内部倒“L”型的尺寸从大到小为：100×90×50×40×10mm，厚度为5mm。
步骤五：在步骤四的基础上，先将胶料在25℃下竖直放置15min，再将胶料放在140℃的烘箱内竖直加热至少20min，冷却至室温后测量胶料流挂滑落的情况。
图9左边为对比例涂装胶的流挂滑落测试图片，右边为本实施例加入laponite的涂装胶流挂滑落测试图片。可以看出采用本实施例得到的PVC涂装胶的流挂滑落现象得到解决。
图10为实施例1的吸湿图片(右边)与对比例的吸湿图片(左边)的对比；从图中可见，本实施例所得涂装胶烘干后表面平整光滑，没有任何起泡，而对比例涂装胶烘干后可见明显的起泡，本实施例可见本发明的涂装胶解决了由于吸湿所造成的烘干起泡问题。
表1为对比例配方胶料与5个实施例配方胶料的各项性能测试。
测试方法：
粘度按照日本丰田测试标准《M323-86 9.5a》测试方法进行测定。使用美国Brookfield公司的TC-502旋转粘度计(使用7号转子，设定转速SSN为20r/min，数据间隔DCI为20s，等待时间WTI为71s)进行测试。将约500ml的试料放入容器中并除去气泡，盖上盖子，放入恒温水浴中使其温度恒定在20±1℃；接着将粘度计转轮小心放入试料中，至中刻度标识处，注意不要混入气泡，使转轮旋转2min后读取仪表指示的数据，转轮数和转速要控制在指示针指示范围的15-85％范围内。
按照GB/T528标准用SHIMADZU万能试验机测试改性PVC胶板的拉伸强度和断裂伸长率，拉伸速度设置为50mm/min。
由公式1-1计算拉伸强度：
Figure GDA0003849357070000111
式中：στ——拉伸强度，单位：MPa
P——最大负荷或断裂负荷，N
b——试样宽度，mm
d——试样厚度，mm
由公式1-2计算断裂伸长率：
Figure GDA0003849357070000112
式中：ετ——断裂伸长率，％
G——试样原始标距，mm
G0——试样断裂时标线间距离，mm
表1气相二氧化硅配方对比例和上述实施例的性能测试
Figure GDA0003849357070000113
Figure GDA0003849357070000121
综上，本发明中PVC涂装胶的制备，利用laponite XLS调节粘度，在不严重干扰其他性能和增加成本的前提下，改善了PVC涂装胶的流挂滑落现象。与对比例中的气相二氧化硅相比，laponite XLS在胶料体系中具有更稳定的结构，能维持更高的使用粘度。并且由于晶体表面没有大量易吸湿的基团，胶料的湿膜耐湿性也有所提高，解决了由于吸湿所造成的烘干起泡问题。更稳定的胶料结构和起泡问题的解决，使涂装胶的抗拉强度和断裂伸长率都得到了提高，增加了可用性。
本发明制备方法简单，不含有对人体和环境危害很大的物质，所制备的胶料对环境和人体危害非常小，属环境友好型材料，且制备过程简单，原料易得，有利于实现产业化生产。
需要说明的是，本发明保护范围不受上述实施例限制，凡本领域的技术人员利用发明的技术方案对上述实施例作出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将增塑剂、无机填料和laponite混合搅拌，控制胶料中的无机物质细度为60-80目，室温放置；
2)加入增粘剂，混合搅拌，控制胶料中的无机物质细度为60-80目，室温放置；
3)加入PVC树脂，混合搅拌，控制胶料中的无机物质细度为60-80目，室温放置，得到抗流挂滑落的涂装胶；
按质量份数计，原料的配方组成为：PVC树脂20-30份，增塑剂30-40份，无机填料30-50份，laponite XLS 0.4-2份，增粘剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，所述的PVC树脂的聚合度为1000±100，挥发份小于1wt％。
3.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和己二酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，所述的无机填料为氧化钙、氧化钛和氧化锌中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，所述的增粘剂为α-蒎烯萜烯树脂、β-蒎烯萜烯树脂、柠檬萜烯树脂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，按质量份数计，所述的laponite XLS的用量1-1.5份，PVC树脂的用量为20-25份。
7.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，步骤1)、步骤2)和步骤3)中所述的室温放置的时间为10-20min。
8.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，步骤1)、步骤2)和步骤3)中所述的室温放置的时间为10-15min。
9.根据权利要求1所述的采用laponite改善汽车涂装胶流挂滑落及吸湿造成烘干起泡的方法，其特征在于，步骤1)、步骤2)和步骤3)中所述的控制胶料中的无机物质细度为70-80目。
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