CN116042026A - 一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，每组分物料按照质量份数计算，具体包括如下：聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂20‑30份；饱和聚酯树脂10‑30份；超耐候饱和聚酯树脂10‑20份；复合氧化铁及锌系填料20‑30份；复合硅烷偶联剂5‑10份；沉淀硫酸钡1‑10份；石墨烯1‑10份。本发明降低粉末涂料固化温度,提高喷涂效率和喷涂效果，同时提高粉末涂料的力学机构稳定性和防腐性能，增大汽车平衡块涂料的表面张力系数。
Description
技术领域
本发明属于特殊涂料技术领域，特别涉及一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，对汽车的性能要求也越来越高。汽车平衡块是车辆系统中安装在车轮上的重要配件，其质量的优劣严重影响了汽车的安全性能。而汽车平衡块的表面喷涂质量是影响汽车平衡块质量的一个重要部分。
粉末涂料由于其良好的环保性和优异的耐腐蚀性能逐渐在汽车零部件行业里快速发展。但是常规的粉末涂料在汽车平衡块的实际应用过程中仍存在以下缺陷：
(1)常规粉末涂料的固化条件为200℃/10min，烘烤温度较高、时间较长，在实际应用当中能耗较高；
(2)一般传统的低温固化粉末涂料，通过传统加入催化剂方法，虽然解决了低温固化，但由于粉末在固化速度过快，对温度太敏感，导致在汽车平衡块喷涂过程中流平性不好，无法满足汽车平衡块的表面平整度要求。
(3)常规粉末涂料的表面张力低，快速固化平面涂料达因值低，无法满足汽车平衡块粘结性要求，导致平衡块脱胶严重的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料及其制备方法，降低粉末涂料固化温度,提高喷涂效率和喷涂效果，同时提高粉末涂料的力学机构稳定性和防腐性能，增大汽车平衡块涂料的表面张力系数。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，每组分物料按照质量份数计算，具体包括如下：
优选地，所述复合硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂、微米级二氧化硅和聚乙烯醇缩丁醛树脂。
优选地，所述硅烷偶联剂、微米级二氧化硅和聚乙烯醇缩丁醛树脂的质量比为2:1:1
优选地，所述复合氧化铁及锌系填料包括氧化铁红、氧化锌，磷酸锌和磷酸二氢铝。
优选地，所述复合氧化铁及锌系填料中，氧化铁红：氧化锌：磷酸锌：磷酸二氢铝的质量比为1:1:1:2。
优选地，所述石墨烯为层数为小于5的层状石墨烯，且层状石墨烯的横向尺寸小于0.01μm。
一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料的制备方法，具体步骤如下：
S1、将按比例称取各组分物料依次加入到混料罐中，先以200-300rpm低速搅拌混合8min，再以1000-1200rpm高速混合6min得到预混物；
S2、将预混料加入到挤出机中进行熔融挤出得到半成品，其中，挤出温度分区设置；
S3、将挤出后的半成品加入到研磨机进行研磨分级，控制成品粒径分布满足D50为25-30um，即得目标产品。
优选地，所述S2中，从输料端开始依次设置一区挤出温度为90-100℃；二区挤出温度为110-115℃；三区挤出温度为115-120℃
有益效果：本发明公开了一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料及其制备方法，具有如下优点：
(1)本发明通过控制石墨烯和金属氧化物的添加量，提高涂料熔融固化速度，在涂料高温固化未形成链式结合前，调整涂料熔融速率及涂料熔融阶段表面的状态，从而增大汽车平衡块涂层的表面张力系数，充分满足了汽车平衡块粘结性要求，达到平衡块不易脱胶的技术效果。
(2)本发明制得的粉末涂料利用石墨烯导热特性，与复合氧化铁及锌系填料协同作用，可以提高粉末涂料的热辐射性能，仅需150℃/5min即可满足粉末涂料的固化条件，大大提高了喷涂效率。
(3)本发明制得的粉末涂料利用石墨烯、以间苯二甲酸为主体酸的饱和聚酯树脂中的羟基(-OH)，在涂层表面形成一个致密网状界面，表面分子结构更加致密，相比于常规粉末涂料，不仅大大提高了涂层的力学结构稳定性，而且更有利于帮助汽车平衡块阻隔酸碱物质、氯离子、紫外线等腐蚀，显著提升了涂层防腐性能。
具体实施方式
一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料的制备方法，具体步骤如下：
S1、将按比例称取各组分物料依次加入到混料罐中，先以200-300rpm低速搅拌混合8min，再以1000-1200rpm高速混合6min得到预混物；
S2、将预混料加入到挤出机中进行熔融挤出得到半成品，其中，挤出温度分区设置，从输料端开始依次设置一区挤出温度为90-100℃；二区挤出温度为110-115℃；三区挤出温度为115-120℃；
S3、将挤出后的半成品加入到研磨机进行研磨分级，控制成品粒径分布满足D50为25-30um，即得目标产品。
根据表1所示的配方采用上述制备方法分别制备实施例1、实施例2、实施例3和对比例。
表1各试样的配方表
注：表1中复合氧化铁及锌系填料包括氧化铁红、氧化锌，磷酸锌和磷酸二氢铝，且各组分的质量比为1:1:1:2。复合硅烷偶联剂助剂包括苯胺甲基三乙氧基硅烷、SiO2和聚乙烯醇缩丁醛树脂，且各组分的质量比为2:1:1。以间苯二甲酸为主体酸的饱和聚酯树脂采用超耐候聚酯树脂SJ-4588(神剑新材料股份有限公司)；饱和聚酯树脂的型号为SJ-4E(神剑新材料股份有限公司)。
分别对实施例1、2、3和对比例的粉末涂料进行性能测试，其中，实施例1和对比例的涂层厚度为40-70μm，实施例2-3的涂层厚度为70-80μm，具体测试结果如表2所示：
表2为各试样的性能测试结果
| 性能 | 测试方法 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 |
| 铅笔硬度 | GB/T6739-2006 | H | 2H | 2H | H |
| 达因值 | 达因笔 | 30-32 | 32-34 | 36-38 | 28-32 |
| 附着力 | GB/T 9286-98 | 0级 | 0级 | 0级 | 1级 |
| 耐冲击性 | GB/T 1732-93 | 50cm | 50cm | 50cm | 30cm |
| 弯曲测试 | GB/T 6742-07 | 2mm | 2mm | 2mm | 5mm |
| 酸性盐雾试验 | GB/T10125-2012 | 800h | 1500h | 1000h | 240h |
| 固化条件 | 恒温箱 | 150℃/5min | 150℃/5min | 150℃/5min | 200℃/15min |
从表2所示的测试结果中可以得出以下结论：
(1)实施例1-3的耐冲击性能、抗弯曲性能以及耐腐蚀性能均要优于对比例，这是由于石墨烯、涂料组成的羟基(-OH)及聚四氟乙烯树脂在涂层表面形成一个致密网状界面，使得涂层表面分子结构更加致密，更有利于提高涂层的力学结构稳定性和耐腐蚀能力。
(2)实施例1-3的附着力性能以及达因值均要优于对比例。这是由于复合氧化铁及锌系填料提高涂料体系的Tg值，而石墨烯降低了涂料的固化温度，且通过控制石墨烯和复合氧化铁及锌系填料的添加量，使得涂料温度达到或略高于涂料TG值的温度时即能固。这样使得固化时间是全过程固化，从表2中也能看出，实施例1-3的固化条件明显低于对比例，避免在实际生产时由于固化条件不够产生表面致密性和固化充分程度不足的问题。此外，较高的Tg值和较大的黏度可以进一步提高涂层的表面张力。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，其特征在于，每组分物料按照质量份数计算，具体包括如下：
聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂 20-30份；
饱和聚酯树脂 10-30份；
超耐候饱和聚酯树脂 10-20份；
复合氧化铁及锌系填料 20-30份；
复合硅烷偶联剂 5-10份；
沉淀硫酸钡 1-10份；
石墨烯 1-10份。
2.根据权利要求1所述的用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，其特征在于，所述复合硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂、微米级二氧化硅和聚乙烯醇缩丁醛树脂。
3.根据权利要求2所述的用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂、微米级二氧化硅和聚乙烯醇缩丁醛树脂的质量比为2:1:1。
4.根据权利要求1所述的用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，其特征在于，所述复合氧化铁及锌系填料包括氧化铁红、氧化锌，磷酸锌和磷酸二氢铝。
5.根据权利要求4所述的用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，其特征在于，所述复合氧化铁及锌系填料中，氧化铁红：氧化锌：磷酸锌：磷酸二氢铝的质量比为1:1:1:2。
6.根据权利要求1所述的用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，其特征在于，所述石墨烯为层数为小于5的层状石墨烯，且层状石墨烯的横向尺寸小于0.01μm。
7.根据权利要求1所述的用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料，其特征在于，所述超耐候饱和聚酯为以间苯二甲酸为主体酸的饱和聚酯树脂。
8.权利要求1-7任一所述用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、将按比例称取各组分物料依次加入到混料罐中，先以200-300rpm低速搅拌混合8min，再以1000-1200rpm高速混合6min得到预混物；
S2、将预混料加入到挤出机中进行熔融挤出得到半成品，其中，挤出温度分区设置；
S3、将挤出后的半成品加入到研磨机进行研磨分级，控制成品粒径分布满足D50 为25-30um，即得目标产品。
9.根据权利要求8所述的用于汽车平衡块的石墨烯粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述S2中，从输料端开始依次设置一区挤出温度为90-100℃；二区挤出温度为110-115℃；三区挤出温度为115-120℃。
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