CN114806318B - 一种单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料生产技术领域，具体涉及一种单组份水性汽车底盘漆。本发明提供的水性汽车底盘漆包括：水性环氧酯分散体树脂30~50份，去离子水5~15份，乙二醇丁醚1~8份，分散剂0.5~5份，消泡剂0.1~1份，润湿剂0.1~1份，防闪锈剂0.1~1份，附着力促进剂0.5~1.5份，改性磷酸锌颜料5~15份，超细磷酸钙防锈颜料1~5份，超细滑石粉1~10份，超细硫酸钡5~18份，气相二氧化硅0.1~1份，炭黑0.8~5份，氧化铁黄0.1~1份。本发明提供的水性汽车底盘漆具有高耐性，耐盐雾可达420小时及以上，对各种金属的附着力和耐化学性优异，柔韧性良好，抗冲击性能好。
Description
技术领域
本发明属于涂料生产技术领域，具体涉及一种单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法。
背景技术
随着我国汽车工业的发展，对汽车底盘用漆的要求也越来越高，但是目前我国的汽车涂料仍以溶剂型为主，大量挥发性有机化合物(VOCs)在涂装过程中对生态环境造成了严重的污染，同时也对人类健康带来了极大的危害。随着人们环保意识的提高，各国政府都出台了大量相关的法规以限制VOCs的排放量。为了顺应时代的发展，汽车涂料正向环境友好型方向转变，其中环境友好型涂料包括了水性涂料、粉末涂料、UV固化涂料和高固体份涂料，而水性涂料以其优异的综合性能脱颖而出，是发展最快的一类。虽然水性环氧底漆在市场上出现多年，但因其耐磨性较差、耐水性差、耐腐蚀性较差，限制了它的使用。
中国专利申请CN106519900A公开了一种水性汽车底盘漆：具体组分和重量比例是：水性环氧树脂40％，防锈颜料10％，各种颜填料25％，去离子水22.8％，分散剂0.5％，润湿剂0.1％，pH值调节剂1％，附着力促进剂0.3％，防闪锈剂0.2％，防腐剂0.1％。中国专利申请 CN109880421A公开了一种耐腐蚀型水性汽车漆及其加工方法，所述汽车漆由稀释剂、色漆、固化剂按1～6:4～20:0～5的比例混合加工制成；所述稀释剂包括季戊二醇18～26份、丙酮3～5份、乙酸乙酯4～7份、硅酸钠0.5～1份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1～3份；所述色漆包括底漆80～100份、二氧化硅3～5份、环氧丙烯酸酯5～9份、滑石粉0.5～0.8份、抗腐蚀剂5～10份、丙二醇25～35份、柠檬酸2～4份、颜料1～3份；所述固化剂二苯基甲烷二异氰酸酯4～9份、十二烷基苯磺酸钠1～2份、双酚A环氧树脂3～6份、邻苯二甲酸酐0.6～0.9份。虽然上述公开的汽车底漆均为环保水性漆，挥发性有机物含量低，制备方法简单，但其耐候性，耐腐蚀性，耐酸碱性以及附着力等方面的性能还需要进一步提高。
因此，亟待开发一种具有耐腐蚀性高，并且具有优异的附着力和耐化学性的汽车底盘漆。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法。本发明提供的单组份水性汽车底盘漆具有高耐性，干膜40~60um，耐盐雾可达420小时以上，对各种金属的附着力及耐化学性优异，柔韧性良好，抗冲击性能好，适用于各种汽车底盘，零部件等的防护。
本发明的技术方案是：
一种单组份水性汽车底盘漆，包括如下组份及其重量份数：水性环氧酯分散体树脂30~50份，去离子水5~15份，乙二醇丁醚1~8份，分散剂0.5~5份，消泡剂0.1~1份，润湿剂0.1~1份，防闪锈剂0.1~1份，附着力促进剂0.5~1.5份，改性磷酸锌颜料5~15份，超细磷酸钙防锈颜料1~5份，超细滑石粉1~10份，超细硫酸钡5~18份，气相二氧化硅0.1~1份，炭黑0.8~5份，氧化铁黄0.1~1份。
更进一步地，所述的单组份水性汽车底盘漆，由如下组份及其重量份数组成：水性环氧酯分散体树脂45份，去离子水15份，乙二醇丁醚3份，分散剂1.5份，消泡剂0.3份，润湿剂0.3份，防闪锈剂0.5份，附着力促进剂1.2份，改性磷酸锌颜料8份，超细磷酸钙防锈颜料1.5份，超细滑石粉1.5份，超细硫酸钡15份，亲水改性气相二氧化硅1份，炭黑4.5份，氧化铁黄0.5份。
进一步地，所述水性环氧酯分散体树脂的制备方法包括如下步骤：
取双酚A环氧树脂5~10份、BCS（乙二醇丁醚）2~6份、正丁醇2~6份入釜，升温到110~125℃，滴加混合MMA（甲基丙烯酸甲酯）5~15份、AAEM（甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯）2~5份、SM（苯乙烯）3~10份、BA（甲基丙烯酸丁酯）3~10份、引发剂BPO（过氧化二苯甲酰）0.1~0.8份的混合物，3小时滴加完成，然后保温2小时，再升温到140~150℃，加入油酸5~10份、顺酐1~5份和有机锡催化剂0.005份，反应2~3小时后，降温到45~60℃，加入2~6份二甲基乙醇胺，再加入去离子水40~60份，搅拌1~2小时，得水性环氧酯分散体树脂。
进一步地，所述的有机锡催化剂为辛酸亚锡。
进一步地，所述附着力促进剂包括如下组份及其重量份数：己二酸20~50份，己二醇5~30份，三羟甲基丙烷5~30份，单端双羟基硅油2~6份，马来酸酐1~10份，乙二醇丁醚10~30份，二甲基乙醇胺2~6份。
更进一步地，所述附着力促进剂由如下组份及其重量份数组成：己二酸35份，己二醇20份，三羟甲基丙烷20份，单端双羟基硅油4份，马来酸酐6份，乙二醇丁醚20份，二甲基乙醇胺4份。
更进一步地，所述单端双羟基硅油为Silok 8866。
更进一步地，所述附着力促进剂的制备方法如下：将己二酸、己二醇、三羟甲基丙烷加入烧瓶，升温至140~180℃反应，酸价为20~80mg KOH/g时，加入单端双羟基硅油，反应1~3h后加入马来酸酐，继续反应1~3h，加入乙二醇丁醚，搅拌均匀，降温60℃以下，加入二甲基乙醇胺调节pH为7~8，即得附着力促进剂。
本发明提供的水性汽车底盘漆以水性环氧酯分散体树脂为主要成膜物质，采用本发明的方法制得的水性环氧酯分散体树脂具有较高的极性、附着力，耐腐蚀性等，同时与本发明提供的附着力促进剂配合使用，可以大大增加漆膜对各种金属的附着力和耐化学性，具有柔韧性良好，抗冲击性能好等特点，这是由于本发明中提供的附着力促进剂为特殊制备得到的硅单体改性聚酯，可以有效增强对金属底材的结合力，同时与分散剂、消泡剂、润湿剂、防闪锈剂及其他填料相配合，进一步提高了漆膜的性能，特别是显著提高了漆膜的耐候性，耐水性，耐酸碱性耐盐雾也有了较大的提高，适用于在汽车底盘、汽车零部件中的防护。另外，本发明还提供了所述单组份水性汽车底盘漆的制备方法和使用方法，该制备方法环保经济，操作步骤简单，可工业化大规模生产。
进一步地，所述分散剂为BYK-190；所述消泡剂为迪高TEGO 901W；所述润湿剂为迪高TEGO 254；所述防闪锈剂为海明斯德谦FA179；所述气相二氧化硅为德固赛气相二氧化硅A200。
进一步地，所述超细滑石粉的目数为1250目，超细硫酸钡的目数为1250目。
另外，本发明还提供了所述的单组份水性汽车底盘漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、向去离子水中边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、改性磷酸锌颜料、超细磷酸钙防锈颜料、超细滑石粉、超细硫酸钡、炭黑、氧化铁黄、气相二氧化硅，砂磨至细度为25μm以下，温度为50℃以下，得到水浆；
S2、将步骤S1所得的水浆冷却至室温后，加入到水性环氧酯分散体树脂中，以300~600转/分钟的速度搅拌10~20分钟，得混合物；
S3、向步骤S2所得的混合物中加入湿润剂、附着力促进剂、防闪锈剂，以500~700转/分钟的速度搅拌5~10分钟，即得。
更进一步地，所述步骤S1中的搅拌时的搅拌速率为900~1200转/分钟，研磨时的流量为10~15L/分钟。
进一步地，本发明还提供了所述的单组份水性汽车底盘漆的使用方法：将所述的单组份水性汽车底盘漆与去离子水按照重量比为100:15~25的比例进行稀释。
采用本发明的组分及制备方法制得的漆膜喷涂后经80℃烘30min，漆膜具有高耐性，干膜厚度40~60um，根据本发明的试验检测结果表明，发现添加一定量的本发明制备的附着力促进剂，与本发明中的水性环氧酯分散体树脂协同作用，能够有效提高本发明水性汽车底盘漆对金属的附着力，耐热水（40℃）15天以上，耐盐雾可达420小时，并且经耐盐雾实验（360h）后，本发明实施例制得的漆膜在钢板的划格测附着力仍为0~1级；同时，本发明漆膜可以大大增加对各种金属的附着力和耐化学性，具有柔韧性良好，抗冲击性能好，可做单涂使用，既有优良的耐腐蚀性能，又有良好的外观、流平性，消泡性优良。
与现有技术相比，本发明提供的单组份水性汽车底盘漆具有以下优势：
（1）本发明提供的单组份水性汽车底盘漆具备优良的附着力，以及优异的耐水、耐酸、耐碱、耐汽油等超高耐性，柔韧性高，耐盐雾性强，不易脱落。
（2）本发明提供的单组份水性汽车底盘漆为水性环保涂料，制备过程中不会产生有机污染物(VOCs)，无毒，环保，符合国家环保要求；同时该制备方法操作步骤简单，实用性强，施工性能良好，可工业化大规模生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
其中，本发明所用试剂均为常用试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。
实施例1~5本发明单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法
如下表1所示，列举了本发明单组份水性汽车底盘漆的5个实施例的重量配比表。
表1
| 组分（以kg为单位） | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 水性环氧酯分散体树脂 | 30 | 45 | 45 | 48 | 50 |
| 乙二醇丁醚 | 1 | 3 | 3 | 6 | 8 |
| 分散剂（BYK-190） | 0.5 | 3 | 1.5 | 4 | 5 |
| 消泡剂（迪高TEGO 901W） | 0.1 | 0.6 | 0.3 | 0.7 | 1 |
| 润湿剂（迪高TEGO 254） | 0.1 | 0.5 | 0.3 | 0.8 | 1 |
| 防闪锈剂（海明斯德谦FA179） | 0.1 | 0.6 | 0.5 | 0.8 | 1 |
| 附着力促进剂 | 0.5 | 1.3 | 1.2 | 1.4 | 1.5 |
| 改性磷酸锌颜(广西新晶） | 5 | 11 | 8 | 13 | 15 |
| 超细磷酸钙防锈颜料（青岛宝利多） | 1 | 3 | 1.5 | 4 | 5 |
| 超细滑石粉（1250目） | 1 | 5 | 1.5 | 8 | 10 |
| 超细硫酸钡（1250目） | 5 | 12 | 15 | 16 | 18 |
| 气相二氧化硅（德固赛A200） | 0.1 | 0.6 | 1 | 0.7 | 0.9 |
| 炭黑（卡博特1400） | 0.8 | 2.5 | 4.5 | 3.5 | 5 |
| 氧化铁黄 | 0.1 | 0.5 | 0.5 | 0.8 | 1 |
| 去离子水 | 5 | 12 | 15 | 13 | 14 |
如下表2所示，列举了本发明单组份水性汽车底盘漆中水性环氧酯分散体树脂的5个实施例的重量配比表。
表2
| 组分（以kg为单位） | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 双酚A环氧树脂（南亚E-20） | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 |
| BCS | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 正丁醇 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| MMA | 5 | 8 | 10 | 12 | 15 |
| AAEM | 2 | 3 | 4 | 4 | 5 |
| SM | 3 | 5 | 7 | 8 | 10 |
| BA | 3 | 5 | 8 | 9 | 10 |
| BPO引发剂 | 0.1 | 0.3 | 0.6 | 0.7 | 0.8 |
| 油酸 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 |
| 顺酐 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 有机锡催化剂（辛酸亚锡） | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
| 二甲基乙醇胺 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 去离子水 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
所述实施例1~5中水性环氧酯分散体树脂的制备方法如下：
取双酚A环氧树脂、BCS、正丁醇入釜，升温到120℃，滴加混合MMA、AAEM、SM、BA、BPO引发剂的混合物，3小时滴加完成，保温2小时，然后升温到145℃，加入油酸、顺酐、有机锡催化剂反应2.5小时后，降温到55℃，加入二甲基乙醇胺，再加入去离子水，搅拌1.5小时，即得。
如下表3所示，列举了本发明单组份水性汽车底盘漆中附着力促进剂的5个实施例的重量配比表。
表3
| 组分（以kg为单位） | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 己二酸 | 20 | 25 | 35 | 40 | 50 |
| 己二醇 | 5 | 15 | 20 | 25 | 28 |
| 三羟甲基丙烷 | 5 | 15 | 20 | 25 | 28 |
| 单端双羟基硅油（Silok 8866） | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 马来酸酐 | 1 | 3 | 6 | 8 | 10 |
| 乙二醇丁醚 | 10 | 12 | 20 | 26 | 30 |
| 二甲基乙醇胺 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
所述实施例1~5中附着力促进剂的制备方法如下：
取配方量的己二酸，己二醇，三羟甲基丙烷加入烧瓶，升温至160℃反应，酸价为50mg KOH/g时，加入单端双羟基硅油，反应2h后加入马来酸酐，继续反应2h，加入乙二醇丁醚，搅拌均匀，降温60℃以下，加入二甲基乙醇胺调节pH为7，即得。
所述实施例1~5中单组份水性汽车底盘漆的制备方法如下：
S1、依次投入配方量的去离子水，然后边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、改性磷酸锌颜料、超细磷酸钙防锈颜料、超细滑石粉、超细硫酸钡、炭黑、氧化铁黄、气相二氧化硅，所述搅拌速度为1000转/分，并且在温度50℃以下，流量12L/分钟的条件下砂磨至细度为25μm以下，得到水浆；
S2、将步骤S1所得的水浆冷却至室温后，加入到水性环氧酯分散体树脂中，以500转/分钟的速度搅拌15分钟，得混合物I；
S3、向步骤S2所得的混合物I中加入湿润剂、附着力促进剂、防闪锈剂，以600转/分钟的速度搅拌7分钟，即得。
所述实施例1~5中单组份水性汽车底盘漆的使用方法为：将实施例1~5制得的单组份水性汽车底盘漆与去离子水按照重量比为100:20的比例进行稀释。
对比例1 一种单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法
与实施例3的相比，对比例1的区别在于，所述分散剂为TEGO Dispers 760W，其他参数和操作与实施例3相同。
对比例2 一种单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法
与实施例3的相比，对比例2的区别在于，将所述水性环氧酯分散体树脂替换为AB-EP-44（W55），其他参数和操作与实施例3相同。
对比例3 一种单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法
与实施例3的相比，对比例3的区别在于，所述附着力促进剂采用BYK 4509（不含有机硅），其他参数和操作与实施例3相同。
对比例4 一种单组份水性汽车底盘漆及其制备方法和使用方法
与实施例3的相比，所述附着力促进剂采用德谦1051附着力促进剂（为含有环氧基的硅烷化合物），其他参数和操作与实施例3相同。
试验例一、性能检测
1.试验材料：将本发明实施例1~5，对比例1~4制备的单组份水性汽车底盘漆与去离子水按照重量比为100:20的比例进行稀释。
2.试验结果及检测方法：本发明实施例1~5和对比例1~4制备的单组份水性汽车底盘漆的性能检测数据及检测方法如表4和表5所示。
表4
表5
由表4和表5可知，本发明实施1~5制得的单组份水性汽车底盘漆，干燥速度快，表干时间仅为8~15min，同时具有良好的耐水性、耐冲击性、耐酸碱性及耐汽油性强，耐盐雾性可达320~420h，并且经耐盐雾实验（360h）后，本发明实施制得的漆膜在钢板的划格测附着力仍为0~1级，以实施例3的综合性能最佳，为本发明的最佳实施例。而对比例1~4与实施例的实验结果相比，其各方面性能均有了不同程度的下降。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种单组份水性汽车底盘漆，其特征在于，包括如下组份及其重量份数：水性环氧酯分散体树脂30~50份，去离子水5~15份，乙二醇丁醚1~8份，分散剂0.5~5份，消泡剂0.1~1份，润湿剂0.1~1份，防闪锈剂0.1~1份，附着力促进剂0.5~1.5份，改性磷酸锌颜料5~15份，超细磷酸钙防锈颜料1~5份，超细滑石粉1~10份，超细硫酸钡5~18份，气相二氧化硅0.1~1份，炭黑0.8~5份，氧化铁黄0.1~1份；
所述水性环氧酯分散体树脂的制备方法包括如下步骤：
取双酚A环氧树脂5~10份、BCS 2~6份、正丁醇2~6份入釜，升温到110~125℃，滴加混合MMA5~15份、AAEM 2~5份、SM3~10份、BA3~10份、引发剂BPO 0.1~0.8份的混合物，3小时滴加完成，保温2小时，升温到140~150℃，加入油酸5~10份、顺酐1~5份和有机锡催化剂0.005份，反应2~3小时，降温到45~60℃加入2~6份二甲基乙醇胺，再加入去离子水40~60份，搅拌1~2小时，得水性环氧酯分散体树脂；
所述附着力促进剂包括如下组份及其重量份数：己二酸20~50份，己二醇5~30份，三羟甲基丙烷5~30份，单端双羟基硅油2~6份，马来酸酐1~10份，乙二醇丁醚10~30份，二甲基乙醇胺2~6份；
所述附着力促进剂的制备方法如下：将己二酸、己二醇、三羟甲基丙烷加入烧瓶，升温至140~180℃反应，酸价为20~80 mg KOH/g时，加入单端双羟基硅油，反应1~3h后加入马来酸酐，继续反应1~3h，加入乙二醇丁醚，搅拌均匀，降温60℃以下，加入二甲基乙醇胺调节pH为7~8，即得附着力促进剂。
2.如权利要求1所述的单组份水性汽车底盘漆，其特征在于，由如下组份及其重量份数组成：水性环氧酯分散体树脂45份，去离子水15份，乙二醇丁醚3份，分散剂1.5份，消泡剂0.3份，润湿剂0.3份，防闪锈剂0.5份，附着力促进剂1.2份，改性磷酸锌颜料8份，超细磷酸钙防锈颜料1.5份，超细滑石粉1.5份，超细硫酸钡15份，亲水改性气相二氧化硅1份，炭黑4.5份，氧化铁黄0.5份。
3.如权利要求1或2所述的单组份水性汽车底盘漆，其特征在于，所述附着力促进剂由如下组份及其重量份数组成：己二酸35份，己二醇20份，三羟甲基丙烷20份，单端双羟基硅油4份，马来酸酐6份，乙二醇丁醚20份，二甲基乙醇胺4份。
4.如权利要求1或2所述的单组份水性汽车底盘漆，其特征在于，所述分散剂为BYK-190；所述消泡剂为迪高TEGO 901W；所述润湿剂为迪高TEGO 245；所述防闪锈剂为海明斯德谦FA179；所述气相二氧化硅为德固赛气相二氧化硅A200。
5.如权利要求1~4任一项所述的单组份水性汽车底盘漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、向去离子水中边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、改性磷酸锌颜料、超细磷酸钙防锈颜料、超细滑石粉、超细硫酸钡、炭黑、氧化铁黄、气相二氧化硅，砂磨至细度为25μm以下，温度为50℃以下，得到水浆；
S2、将步骤S1所得的水浆冷却至室温后，加入到水性环氧酯分散体树脂中，以300~600转/分钟的速度搅拌10~20分钟，得混合物I；
S3、向步骤S2所得的混合物I中加入湿润剂、附着力促进剂、防闪锈剂，以500~700转/分钟的速度搅拌5~10分钟，即得。
6.如权利要求5所述的单组份水性汽车底盘漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的搅拌时的搅拌速率为900~1200转/分钟，研磨时的流量为10~15L/分钟。
7.一种如权利要求1~4任一项所述的单组份水性汽车底盘漆使用方法，其特征在于，将如权利要求1~4任一所述的单组份水性汽车底盘漆与去离子水按照重量比为100:15~25的比例进行稀释。
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Denomination of invention: A one-component water-based automotive chassis paint and its preparation and use method Effective date of registration: 20230314 Granted publication date: 20221125 Pledgee: Guangdong Development Bank Co.,Ltd. Heshan Sub branch Pledgor: Yatu high tech materials Co.,Ltd. Registration number: Y2023980034865 |
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Date of cancellation: 20231220 Granted publication date: 20221125 Pledgee: Guangdong Development Bank Co.,Ltd. Heshan Sub branch Pledgor: Yatu high tech materials Co.,Ltd. Registration number: Y2023980034865 |