CN115851047B - 一种铝车身用低比重抗石击涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝车身用低比重抗石击涂料及其制备方法和应用，属于车用涂料技术领域；本发明提供的铝车身用低比重抗石击涂料包括以下质量份的组分：PVC糊树脂10‑25份、PVC掺混树脂10‑15份、环氧附着力促进剂1‑5份、聚氨酯附着力促进剂1‑5份、热膨胀微球0.5‑1份、填料25‑50份、增塑剂15‑30份、吸湿剂3‑5份；所述填料为纳米碳酸钙和重质碳酸钙的混合物，所述纳米碳酸钙和重质碳酸钙的质量比为纳米碳酸钙：重质碳酸钙＝(14‑26)：(14‑28)。本发明提供的涂料具有优异的抗石击性能和机械性能，还具有低比重、高附着力的特点；另外，本发明提供的涂料的制备方法简单，有利于实际生产。

Description

一种铝车身用低比重抗石击涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于车用涂料技术领域，尤其涉及一种铝车身用低比重抗石击涂料及其制备方法和应用。

背景技术

汽车在复杂路面行驶过程中，汽车底盘、轮罩等车底部位很容易受砂石的撞击和污水的冲刷。若不采取保护措施，底盘等部位很容易腐蚀生锈，因此在汽车主机厂涂装车间需用抗石击涂料对汽车底部进行喷涂。根据不同汽车厂商的汽车设计及要求，通常要在车身轮罩、下纵梁、底板、挡泥板、车门踏板等的下表面部位喷涂0.5-2mm厚度不等的车底抗石击涂料，烘烤固化后能起到优良的密封、防腐蚀以及降噪减震的作用。

随着汽车制造技术的不断发展和汽车涂装技术的不断进步，特别是随着新能源汽车的发展，车企对汽车的减重要求越来越高，且部分车型大量采用铝材代替钢材，目前，车底抗石击涂料也在朝着环保高效、轻量化、铝材粘接的方向发展。这对抗石击涂料的技术要求也越来越高。

目前市场主流的抗石击涂料作业厚度要求1-1.5mm左右，比重达到1.5左右，额外增加了车身自重；且一般配方设计针对电泳漆钢板开发，对电泳漆板附着力好但对裸铝材附着力较差。同时，PVC抗石击底涂的机械性能和抗石击性能也普遍不高，一般拉伸强度在0.6MPa-1.0MPa之间，断裂伸长率在30-100％之间，碎石冲击等级一般为1.5-2.0等级。因此，发展铝材车身专用的的低比重抗石击涂料，以及提高PVC抗石击涂料的机械性能和抗石击性能成为亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有优异的抗石击性能、低比重以及优异的机械性能和附着力的铝车身用低比重抗石击涂料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铝车身用低比重抗石击涂料，所述铝车身用低比重抗石击涂料包括以下质量份的组分：PVC糊树脂10-25份、PVC掺混树脂10-15份、环氧附着力促进剂1-5份、聚氨酯附着力促进剂1-5份、热膨胀微球0.5-1份、填料25-50份、增塑剂15-30份、吸湿剂3-5份；所述填料为纳米碳酸钙和重质碳酸钙的混合物，所述纳米碳酸钙和重质碳酸钙的质量比为纳米碳酸钙：重质碳酸钙＝(14-26)：(14-28)。

本发明提供的一种铝车身用低比重抗石击涂料通过环氧附着力促进剂和聚氨酯附着力促进剂配合热膨胀微球发挥协同作用，从而能够实现产品优异的抗石击性能和低比重的特点，得到的抗石击性能为0.5级或1级，干膜比重在0.89以下；同时通过添加纳米碳酸钙和重质碳酸钙组成的填料进一步强化上述性能，且能保证得到的产品具有优异的机械性能和附着力，得到的附着力都为4级，机械性能中，拉伸强度在1.21MPa以上、断裂伸长率在131％以上、剪切强度在1.33MPa以上；具体地，选择上述质量比的纳米碳酸钙和重质碳酸钙组成的填料，两者以上述质量比混合时能够实现微观空间的堆叠填充，进而提升整体的分散性，在提升产品的机械性能的基础上也能够改善抗石击性能、降低比重。

作为本发明所述铝车身用低比重抗石击涂料的优选实施方式，所述环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂和热膨胀微球的质量比为环氧附着力促进剂：聚氨酯附着力促进剂：热膨胀微球＝(2-3)：(2-3)：1。

发明人研究发现，当进一步优选环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂和热膨胀微球的质量比为(2-3)：(2-3)：1时，得到的产品的抗石击性能更为优异，并且得到的产品的比重更低，机械性能也更为优异。

作为本发明所述铝车身用低比重抗石击涂料的优选实施方式，所述环氧附着力促进剂为含有两个以上环氧基团的环氧树脂，其中环氧当量≥200g/ep。

本发明中添加的PVC糊树脂和PVC掺混树脂，本身具有的极性基团对铝材等金属基材的表面粘接性能较差，通过进一步优选上述环氧当量的环氧附着力促进剂时，能够显著的提升对铝等难粘接基材的粘接效果，并且能够实现产品良好的抗石击性能、低比重性能和机械性能。

作为本发明所述铝车身用低比重抗石击涂料的优选实施方式，所述聚氨酯附着力促进剂为封闭型异氰酸酯改性的聚氨酯树脂。

本发明添加的封闭型异氰酸酯改性的聚氨酯树脂中含有的氨基、异氰酸酯基等极性基团不仅可以直接增进涂料对基材的附着力，还可以作为环氧附着力促进剂的固化剂，环氧附着力促进剂自身需要与固化剂反应才可以交联固化，从而形成有效的粘接结构；其中聚氨酯中的氨基可以与环氧树脂中的环氧基发生开环反应，而异氰酸酯可以和环氧树脂中的羟基或开环反应生成的羟基反应，而使环氧树脂固化，或可与基材表面的羟基反应起到粘接效果；进一步考虑到异氰酸酯基团的活泼性，在低温或常温下就可以与环氧基团反应，因此，本发明优选封闭型的异氰酸酯改性的聚氨酯树脂，能够保证在高温下解封起效，从而能够进一步兼顾产品的存储稳定性。

作为本发明所述铝车身用低比重抗石击涂料的优选实施方式，所述热膨胀微球的热膨胀起始温度为110～130℃之间。

热膨胀微球是以热可塑性高分子为壳体、内含液状低沸点碳氢化合物的微珠，热膨胀微球在加热后体积膨大到原来的50-100倍，从而能够使得涂层达到50-100％的发泡率，并且热膨胀微球的物理发泡不会使涂层内部产生孔隙，因此对产品的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性等都不会产生负面影响；并且，热膨胀微球在发泡膨胀后表面壳体的强度仍然较高，高分子壳体与PVC树脂基体的相容性好，能够很好与两种附着力促进剂进行复配；且进一步的优选上述热膨胀起始温度，能够进一步提升附着力、抗石击性和机械性能且能够方便后续的制备。

作为本发明所述铝车身用低比重抗石击涂料的优选实施方式，所述PVC糊树脂为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂和氯乙烯均聚树脂的混合物。

优选地，所述PVC糊树脂中，氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂和氯乙烯均聚树脂的质量比为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂：氯乙烯均聚树脂＝(10-12)：(5-13)。

作为本发明所述铝车身用低比重抗石击涂料的优选实施方式，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的至少一种。

作为本发明所述铝车身用低比重抗石击涂料的优选实施方式，所述吸湿剂为氧化钙。

另外，本发明还提供了一种所述铝车身用低比重抗石击涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将填料、吸湿剂及75％的增塑剂加入行星搅拌釜中，搅拌30min；

(2)将PVC糊树脂、PVC掺混树脂、环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂、热膨胀微球和剩余增塑剂加入行星搅拌釜中，继续搅拌30min，随后抽真空搅拌1.5h；

(3)放置12h以上熟化后，再抽真空和搅拌1.5h，随后出料封装，得铝车身用低比重抗石击涂料。

另外，本发明还提供了一种所述铝车身用低比重抗石击涂料在汽车底部喷涂上的应用。

作为本发明所述应用的优选实施方式，所述汽车底部包括汽车底盘、轮罩下表面、下纵梁、底板、挡泥板、车门踏板。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的铝车身用低比重抗石击涂料通过环氧附着力促进剂和聚氨酯附着力促进剂配合热膨胀微球发挥协同作用，进一步添加特定的填料，从而能够实现大多数PVC难粘基材特别是对铝材的优良的粘结性能，且存储稳定性优异，并且产品具有优异的抗石击性能和机械性能，还具有低比重的特点，从而能够在保证抗石击效果和力学效果的基础上实现车身重量减轻的目的；另外，本发明提供的铝车身用低比重抗石击涂料的制备方法简单，有利于实际生产。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本领域常规试剂、方法和设备；且实施例和对比例若无特别说明，使用的组分一致。

氯乙烯均聚树脂：SY-Z140，工业级，唐山三友；

氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂：KCH-15，工业级，韩国韩华；

PVC掺混树脂：PB-1000，工业级，新疆中泰；

环氧附着力促进剂1：环氧当量为250g/ep，EM-1057，工业级，上海络合新材；

环氧附着力促进剂2：环氧当量为150g/ep，EL-9041，工业级，东莞易立安；

聚氨酯附着力促进剂1：封闭型异氰酸酯改性的聚氨酯树脂，NWIITC C66，工业级，广州万骏化工；

聚氨酯附着力促进剂2：硅烷改性的聚氨酯树脂，CS-40，工业级，东莞春水新材；

热膨胀微球1：热膨胀起始温度为120～130℃，JH-PG20，工业级，韩国东进；

热膨胀微球2：热膨胀起始温度为133～143℃，JH-PG07，工业级，韩国东进；

增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯，市售。

实施例1-7和对比例1-6

本发明实施例1-7和对比例1-6提供一种铝车身用低比重抗石击涂料，所述铝车身用低比重抗石击涂料的组分(重量份)含量如表1-2所示；

表1

表2

实施例1-7和对比例1-6中的铝车身用低比重抗石击涂料的制备方法如下(若没有相关组分，则不加入即可)：

(1)将填料、吸湿剂及75％的增塑剂加入行星搅拌釜中，搅拌30min；

(2)将PVC糊树脂、PVC掺混树脂、环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂、热膨胀微球和剩余增塑剂加入行星搅拌釜中，继续搅拌30min，随后抽真空搅拌1.5h；

(3)放置12h以上熟化后，再抽真空搅拌1.5h，随后出料封装，得铝车身用低比重抗石击涂料。

效果例

本效果例验证实施例1-7和对比例1-6中制备得到的铝车身用低比重抗石击涂料的性能，若制备样件时，将得到的样件放置于烘箱中140℃烘烤30min后进行性能测试，性能测试包括以下方面：

1、比重：根据GB/T 13354-1992，采用比重杯法进行测试；

2、拉伸强度和断裂伸长率：根据GB/T 528-2009，设置拉力机夹具移动速度200±2mm/min，试样标距25mm；

3、剪切强度：根据GB/T 7124-2008，基材6061T5铝材，胶层尺寸25mm*25mm*2mm，拉伸速率50±1mm/min；

4、附着力：基材6061T5铝材，手撕法测试附着力，附着力可分为4等级，1-4等级，4等级最好，1等级最差；

5、抗石击性：按照DIN EN ISO 20567-1规定的测试方法进行测试，选用测试方法A；根据标准，按冲击痕迹面积大小分为10等级，0.5-5等级，0.5等级最好，5等级最差；

得到的性能测试结果如表3所示；

表3

从表3中可以看出，当采用本发明的技术方案时，得到的铝车身用低比重抗石击涂料具有优异的抗石击性能、机械性能、附着性能以及低比重的特点，具体地，得到的产品的抗石击性能为0.5级或1级，拉伸强度在1.21MPa以上，断裂伸长率在131％以上，剪切强度在1.33MPa以上，附着力都为4级，且干膜比重在0.89以下；

从实施例1和对比例1-3中可以看出，当无论是减少环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂或者是热膨胀微球中的任何一种时，得到的产品的综合性能都显著下降，其中得到的抗石击性能变成了2.0级或2.5级，附着力变成了1级或2级，同时机械性能也呈现出明显的下降趋势，与实施例1相比，对比例1-3中拉伸强度的下降幅度为25.8％、34.8％、40％，断裂伸长率的下降幅度为33.8％、42.6％、41.2％，剪切强度的下降幅度为26.7％、36％、43.5％；并且干膜比重也呈现出明显的上升趋势，尤其是当不添加热膨胀系数时，上升趋势更为显著，与实施例1相比，上升幅度达100％；即本发明添加的环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂和热膨胀微球三者之间具有明显的协同增效的作用，三者合用才能达到优异的抗石击性能、机械性能、附着力以及低比重的效果。从实施例1和实施例4中可以看出，环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂和热膨胀微球三者的质量比也会对产品的性能带来影响，当进一步优选三者的质量比为(2-3)：(2-3)：1时，得到的产品的综合性能更优，其中抗石击性能等级为0.5级、拉伸强度为1.55MPa，断裂伸长率为148％，剪切强度为1.61MPa、干膜比重为0.73。从实施例1、实施例5-7中也可以看出，选择的环氧附着力促进剂中的环氧当量、聚氨酯附着力促进剂中改性基团的选择和热膨胀微球中热膨胀起始温度的性能参数也会对产品的性能带来影响，当进一步优选本发明中的性能参数时，得到的产品的综合效果更为优异。

从实施例1和对比例4-6中可以看出，本发明添加的填料也会对产品的性能带来明显影响，无论是只添加纳米碳酸钙还是重质碳酸钙，亦或是添加的纳米碳酸钙和重质碳酸钙的质量比不在本发明给出的范围内时，得到的产品的综合效果都明显下降，其中得到的抗石击性能变成了.15级或2.0级，附着力变成了2级或3级，同时机械性能也呈现出明显的下降趋势，与实施例1相比，对比例4-6中拉伸强度的下降幅度为21.9％、23.9％、19.4％，断裂伸长率的下降幅度为20.3％、27.7％、13.5％，剪切强度的下降幅度为14.3％、25.5％、15.5％；并且干膜比重也呈现出明显的上升趋势，上升幅度达6.8％、27.4％、13.7％。

最后应当说明的是，以上实施例以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种铝车身用低比重抗石击涂料，其特征在于，所述铝车身用低比重抗石击涂料包括以下质量份的组分：PVC糊树脂10-25份、PVC掺混树脂10-15份、环氧附着力促进剂1-5份、聚氨酯附着力促进剂1-5份、热膨胀微球0.5-1份、填料25-50份、增塑剂15-30份、吸湿剂3-5份；

所述填料为纳米碳酸钙和重质碳酸钙的混合物，所述纳米碳酸钙和重质碳酸钙的质量比为纳米碳酸钙：重质碳酸钙＝(14-26)：(14-28)；

所述环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂和热膨胀微球的质量比为环氧附着力促进剂：聚氨酯附着力促进剂：热膨胀微球＝(2-3)：(2-3)：1；

所述环氧附着力促进剂为含有两个以上环氧基团的环氧树脂，其中环氧当量≥200g/ep；

所述聚氨酯附着力促进剂为封闭型异氰酸酯改性的聚氨酯树脂；

所述热膨胀微球的热膨胀起始温度为110℃～130℃之间。

2.根据权利要求1所述的铝车身用低比重抗石击涂料，其特征在于，所述PVC糊树脂为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂和氯乙烯均聚树脂的混合物。

3.根据权利要求1所述的铝车身用低比重抗石击涂料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的铝车身用低比重抗石击涂料，其特征在于，所述吸湿剂为氧化钙。

5.如权利要求1-4任一项所述铝车身用低比重抗石击涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将填料、吸湿剂及75％的增塑剂加入行星搅拌釜中，搅拌30min；

(2)将PVC糊树脂、PVC掺混树脂、环氧附着力促进剂、聚氨酯附着力促进剂、热膨胀微球和剩余增塑剂加入行星搅拌釜中，继续搅拌30min，随后抽真空搅拌1.5h；

(3)放置12h以上熟化后，再抽真空搅拌1.5h，随后出料封装，得铝车身用低比重抗石击涂料。

6.如权利要求1-4任一所述铝车身用低比重抗石击涂料在汽车底部喷涂上的应用。