CN116836613A - 一种车标涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及粉末涂料领域，具体公开了一种车标涂料及其制备方法。车标涂料包括以下质量份数的各组分：双酚A型环氧树脂45‑50份、酚醛环氧树脂15‑20份、固化剂12‑15份、颜料3‑5份、改性云母粉8‑20份、聚苯胺改性海泡石纤维3‑10份、偶联剂0.1‑2份、消泡剂0.1‑2份、催化剂0.5‑3份；其制备方法为：按配比，将双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂、颜料、改性云母粉、聚苯胺改性海泡石纤维、偶联剂、消泡剂、催化剂混合均匀，得到混合物料；将混合物料加入双螺杆挤出设备中挤出，冷却后破碎，再经研磨、过筛，得到车标涂料。本申请的车标涂料具有优异的耐腐蚀性能的优点。
Description
技术领域
本申请涉及粉末涂料领域，更具体地说，它涉及一种车标涂料及其制备方法。
背景技术
车标是指各种汽车品牌的标志，主要用于车辆识别。汽车车标一般都是ABS材质表面镀铬或者镀镍，以呈现出金属的高质感。为了保证车标的长期使用性能，通常需要通过涂料的涂装来对车标进行防腐和装饰保护，所用涂料大多为溶剂型涂料，少量使用水性涂料或粉末涂料。
粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料，具有无溶剂污染、成膜性好、能耗低的优点。相较于热塑性粉末涂料，热固型粉末涂料由于与金属的附着力更佳，在车标涂料领域应用更广。
然而，热固性粉末涂料经高温喷涂至车标上，固化后涂层内部的致密性较低，腐蚀性介质易渗透至涂层下的车标基层上，降低涂层的防护性能，故有待改善。
发明内容
为了提高粉末涂料的防腐性能，本申请提供一种车标涂料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种车标涂料，采用如下的技术方案：
一种车标涂料，包括以下质量份数的各组分：
双酚A型环氧树脂45-50份、
酚醛环氧树脂15-20份、
固化剂12-15份、
颜料3-5份、
改性云母粉8-20份、
聚苯胺改性海泡石纤维3-10份、
偶联剂0.1-2份、
消泡剂0.1-2份、
催化剂0.5-3份。
通过采用上述技术方案，改性云母粉的耐酸碱、耐腐蚀性能优异，片层型的改性云母粉层叠分布在涂料中，能够延长气体、水、离子等腐蚀性介质在涂层中的扩散路径，增强涂层对腐蚀性物质的阻隔作用，提高了涂层的抗渗透性能和防腐性能，并且能够有效屏蔽紫外线，减少涂层的光老化，提高涂层的耐候性能；
海泡石纤维的耐腐蚀、抗辐射、抗渗透性能好，比表面积大，管状通道和孔洞结构丰富，吸附性好，通过聚苯胺对海泡石纤维的进行改性，聚苯胺或沉积在海泡石纤维的通道、孔洞中，或对海泡石纤维进行包裹，赋予了聚苯胺改性海泡石纤维较好的导电性能，聚苯胺改性海泡石纤维分散在涂层中以形成导电纤维网络，能够阻碍电子从车标金属层向氧化物质的传递，起到电子传递屏蔽作用，提高了涂层的耐电化学腐蚀性能；
通过层叠排列的改性云母粉和由聚苯胺改性海泡石纤维形成的无机纤维网络，提高了固化后涂层内部的致密性，二者相配合，极大地提高了涂层的防腐耐候性能；采用双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂相配合作为环氧树脂基体，使涂料对车标金属基层具有优异的附着能力，并且耐热性、耐酸碱性能较好；固化剂用于促进双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂的交联固化，催化剂能够降低固化温度，提高固化效率；偶联剂提高颜填料与树脂基体之间的相容性，促进了颜料、改性云母粉、聚苯胺改性海泡石纤维的分散均匀程度；消泡剂能够减少涂料在喷涂、固化过程中产生空泡的可能性，并有利于提高涂层的致密度和均匀性。
优选的，所述聚苯胺改性海泡石纤维的制备方法包括以下步骤：
将海泡石纤维、苯胺单体分散于水中，加入有机酸并调节pH值为1-4，搅拌30-40min，得到混合溶液；将引发剂溶于水中，得到引发剂溶液；在0-5℃条件下将引发剂溶液加入混合溶液中，搅拌3-5h，离心沉降，无水乙醇洗涤2-3次，水洗2-3次，55-65℃条件下烘干，得到聚苯胺改性海泡石纤维；
所述海泡石纤维与苯胺单体的质量比为1：(1-3)，所述引发剂与苯胺单体的质量比为(1.2-1.5)：1。
优选的，所述海泡石纤维的直径为10-30nm，长度为2-6μm。
优选的，所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过氧化苯甲酰中的一种或多种的组合。
通过采用上述技术方案，海泡石纤维的吸附性强，能够吸附苯胺单体，苯胺单体在引发剂的作用下发生原位聚合，沉积在海泡石的通道、孔洞结构中，或沉积海泡石纤维表面并形成聚苯胺包裹层，使聚苯胺改性海泡石纤维具有较好的导电性和电子屏蔽性能，并且能够提高海泡石纤维与树脂基体之间的相容性，促进聚苯胺改性海泡石纤维的分散均匀性。
优选的，所述有机酸选自十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、萘磺酸、柠檬酸、对甲苯磺酸中的一种或多种的组合。
通过采用上述技术方案，有机酸为苯胺单体的原位聚合提供酸性环境，同时能够作为掺杂剂掺杂进聚苯胺长链中，进一步提高聚苯胺改性海泡石纤维的耐腐蚀性能。
优选的，所述改性云母粉为经纳米二氧化钛包覆改性的云母粉，所述改性云母粉制备方法包括以下步骤：
在超声条件下，将云母粉投入无水乙醇中，分散均匀后，加入纳米二氧化钛，充分搅拌，静置离心，烘干，煅烧，粉碎后得到改性云母粉。
优选的，所述云母粉与纳米二氧化钛的质量比为1：(1-3)。
通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛具有优异的抗菌性和紫外线屏蔽性能，纳米二氧化钛对云母粉进行包裹改性，有利于提高云母粉的分散性能，同时进一步提高了改性云母粉的紫外线屏蔽作用，降低车标涂料发生光氧化的可能性，进而有利于提高车标涂料的防腐耐候性能。
优选的，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
通过采用上述技术方案，聚醚改性有机硅消泡剂具有抑泡消泡能力强，效率高，成本低的优势。
优选的，所述催化剂为咪唑类化合物。
通过采用上述技术方案，咪唑类化合物能够促进环氧树脂开环，降低环氧树脂的固化温度并提高固化速率。
优选的，所述固化剂为酚羟基树脂。
通过采用上述技术方案，酚羟基树脂与环氧树脂的相容性好，高温下与环氧树脂的反应性强，能够促进环氧树脂的固化，使所形成的涂层柔韧致密。
第二方面，本申请提供一种车标涂料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种车标涂料的制备方法，包括以下步骤：
按配比，将双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂、颜料、改性云母粉、聚苯胺改性海泡石纤维、偶联剂、消泡剂、催化剂混合均匀，得到混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出设备中挤出，冷却后破碎，再经研磨、过筛，得到车标涂料。
通过采用上述技术方案，能够制得环保安全性好、附着力强、涂层致密性高、防腐耐候性能优异的车标涂料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请通过层叠排列的改性云母粉和由聚苯胺改性海泡石纤维形成的无机纤维网络，提高了固化后涂层内部的致密性，二者相配合，极大地提高了车标涂料的涂层致密性和防腐耐候性能；
2、本申请中采用聚苯胺对海泡石纤维进行改性，使聚苯胺改性海泡石纤维具有较好的导电性和电子屏蔽性能，阻碍了电子从车标金属层向氧化物质的传递，提高了车标涂料的耐电化学腐蚀性能，并且能够提高海泡石纤维与树脂基体之间的相容性，促进聚苯胺改性海泡石纤维的分散均匀性；
3、本申请采用纳米二氧化钛对云母粉进行包裹改性，有利于提高云母粉的分散性能，赋予了改性云母粉一定的抗菌性能，同时进一步提高了改性云母粉的紫外线屏蔽作用，降低车标涂料发生光氧化的可能性，进而有利于提高车标涂料的防腐耐候性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
本制备例提供了一种聚苯胺改性海泡石纤维，制备方法如下：
在超声条件下，将1重量份海泡石纤维、1重量份苯胺单体分散于100重量份水中，分散均匀后，加入有机酸调节pH值至2，搅拌30min，得到混合溶液；
按重量比苯胺单体：引发剂＝1:1.2，将引发剂溶解于100重量份水中，分散均匀，得到引发剂溶液；
在搅拌状态下，将引发剂溶液加入至混合溶液中，在4℃条件下不断搅拌4h，再离心沉降，用无水乙醇洗涤沉淀3次，再用水洗3次，在60℃下烘干，得到聚苯胺改性海泡石纤维。
在本实施例中，海泡石纤维的直径为10-30nm，长度为2-6μm。在本实施例中，引发剂为过氧化苯甲酰，有机酸为柠檬酸。
制备例2
本制备例与制备例1的不同之处仅在于，聚苯胺改性海泡石纤维的制备方法如下：
在超声条件下，将1重量份海泡石纤维、2重量份苯胺单体分散于100重量份水中，分散均匀后，加入有机酸调节pH值至2，搅拌30min，得到混合溶液；
按重量比苯胺单体：引发剂＝1:1.2，将引发剂溶解于100重量份水中，分散均匀，得到引发剂溶液；
在搅拌状态下，将引发剂溶液加入至混合溶液中，在4℃条件下不断搅拌4h，再离心沉降，用无水乙醇洗涤沉淀3次，再用水洗3次，在60℃下烘干，得到聚苯胺改性海泡石纤维。
制备例3
本制备例与制备例1的不同之处仅在于，聚苯胺改性海泡石纤维的制备方法如下：
在超声条件下，将1重量份海泡石纤维、3重量份苯胺单体分散于100重量份水中，分散均匀后，加入有机酸调节pH值至2，搅拌30min，得到混合溶液；
按重量比苯胺单体：引发剂＝1:1.2，将引发剂溶解于100重量份水中，分散均匀，得到引发剂溶液；
在搅拌状态下，将引发剂溶液加入至混合溶液中，在4℃条件下不断搅拌4h，再离心沉降，用无水乙醇洗涤沉淀3次，再用水洗3次，在60℃下烘干，得到聚苯胺改性海泡石纤维。
制备例4
本制备例与制备例1的不同之处仅在于，聚苯胺改性海泡石纤维的制备方法如下：
在超声条件下，将1重量份海泡石纤维、4重量份苯胺单体分散于100重量份水中，分散均匀后，加入有机酸调节pH值至2，搅拌30min，得到混合溶液；
按重量比苯胺单体：引发剂＝1:1.2，将引发剂溶解于100重量份水中，分散均匀，得到引发剂溶液；
在搅拌状态下，将引发剂溶液加入至混合溶液中，在4℃条件下不断搅拌4h，再离心沉降，用无水乙醇洗涤沉淀3次，再用水洗3次，在60℃下烘干，得到聚苯胺改性海泡石纤维。
制备例5
本制备例与制备例1的不同之处仅在于，引发剂为过硫酸铵。
制备例6
本制备例与制备例1的不同之处仅在于，有机酸为对甲苯磺酸。
制备例7
本制备例与制备例1的不同之处仅在于，有机酸为十二烷基苯磺酸。
制备例8
本制备例提供了一种改性云母粉，制备方法如下：
在超声条件下，将1重量份云母粉加入5重量份无水乙醇中，分散均匀后，在搅拌状态下加入1重量份纳米二氧化钛，充分搅拌3h，静置，离心，烘干后在1200℃条件下煅烧5min，粉碎研磨，得到改性云母粉。
在本实施例中，云母粉的平均粒径为5μm，纳米二氧化钛的平均粒径为5nm。
制备例9
本制备例与制备例8的不同之处仅在于，改性云母粉的制备方法如下：
在超声条件下，将1重量份云母粉加入5重量份无水乙醇中，分散均匀后，在搅拌状态下加入2重量份纳米二氧化钛，充分搅拌3h，静置，离心，烘干后在1200℃条件下煅烧5min，粉碎研磨，得到改性云母粉。
制备例10
本制备例与制备例8的不同之处仅在于，改性云母粉的制备方法如下：
在超声条件下，将1重量份云母粉加入5重量份无水乙醇中，分散均匀后，在搅拌状态下加入3重量份纳米二氧化钛，充分搅拌3h，静置，离心，烘干后在1200℃条件下煅烧5min，粉碎研磨，得到改性云母粉。
实施例
实施例1
本实施例公开了一种车标涂料，包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂4.8kg、酚醛环氧树脂1.7kg、固化剂1.4kg、颜料0.4kg、改性云母粉1kg、聚苯胺改性海泡石纤维0.6kg、偶联剂0.1kg、消泡剂0.1kg、催化剂0.2kg。
在本实施例中，双酚A型环氧树脂的型号为E-12，酚醛环氧树脂的型号为F-44；固化剂为酚羟基树脂，具体为spf-308线性双酚A酚醛树脂；颜料为炭黑；改性云母粉由制备例8制得；聚苯胺改性海泡石纤维由制备例1制得；偶联剂为KH550硅烷偶联剂；消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，型号为B-0626；催化剂为咪唑类化合物，具体为2-甲基咪唑。
车标涂料的制备方法包括以下步骤：
将上述质量的双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂、颜料、改性云母粉、聚苯胺改性海泡石纤维、偶联剂、消泡剂、催化剂投入高速混料机中，混料30min，得到混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出设备中，挤出，冷却后破碎，再经研磨、200目过筛，得到车标涂料。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处仅在于，车标涂料包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂4.5kg、酚醛环氧树脂1.5kg、固化剂1.2kg、颜料0.3kg、改性云母粉0.8kg、聚苯胺改性海泡石纤维0.3kg、偶联剂0.01kg、消泡剂0.01kg、催化剂0.5kg。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处仅在于，车标涂料包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂5kg、酚醛环氧树脂2kg、固化剂1.5kg、颜料0.5kg、改性云母粉2kg、聚苯胺改性海泡石纤维1kg、偶联剂0.2kg、消泡剂0.2kg、催化剂0.3kg。
实施例4-9
实施例4-9与实施例1基本相同，不同之处仅在于，聚苯胺改性海泡石纤维由制备例2-7制得。
实施例10-11
实施例10-11与实施例1基本相同，不同之处仅在于，聚苯胺改性海泡石纤维由制备例9-10制得。
对比例
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，车标涂料包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂6.3kg、酚醛环氧树脂1.7kg、固化剂1.4kg、颜料0.4kg、偶联剂0.1kg、消泡剂0.1kg、催化剂0.2kg。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，车标涂料包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂4.8kg、酚醛环氧树脂1.7kg、固化剂1.4kg、颜料0.4kg、改性云母粉1.5kg、偶联剂0.1kg、消泡剂0.1kg、催化剂0.2kg。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，车标涂料包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂4.8kg、酚醛环氧树脂1.7kg、固化剂1.4kg、颜料0.4kg、聚苯胺改性海泡石纤维1.5kg、偶联剂0.1kg、消泡剂0.1kg、催化剂0.2kg。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，将改性云母粉替换为等量的未改性云母粉。即车标涂料包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂4.8kg、酚醛环氧树脂1.7kg、固化剂1.4kg、颜料0.4kg、云母粉1kg、聚苯胺改性海泡石纤维0.6kg、偶联剂0.1kg、消泡剂0.1kg、催化剂0.2kg。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，将聚苯胺改性海泡石纤维替换为替换为等量的未改性海泡石纤维。即车标涂料包括以下质量分数的各组分：双酚A型环氧树脂4.8kg、酚醛环氧树脂1.7kg、固化剂1.4kg、颜料0.4kg、改性云母粉1kg、海泡石纤维0.6kg、偶联剂0.1kg、消泡剂0.1kg、催化剂0.2kg。
性能检测试验
将各实施例、各对比例的粉末涂料分别静电喷涂至标准金属板上，得到测试样1-12、对比样1-3，进行如下测试：
测试一：参考GB/T9286检测各测试样1-11、各对比样1-5的车标涂料涂层的附着力(常温)和水煮附着力(2h)，并按照GB/T9286对试样结果进行分级，其中0级表示附着力最佳，5级表示附着力最差；
测试二：将各测试样1-11、各对比样1-5分别浸入6％氯化钠溶液中，检测各车标涂料涂层开始出现起泡、开裂、剥离、生锈等情况时的最大浸泡时长(天)；
测试三：参考GB/T 14522-2008，检测各测试样1-11、各对比样1-5的车标涂料涂层耐紫外线老化性能(1000h)，观察车标涂料涂层有无出现起泡、开裂、剥落。
结果记录至表1。
表1
结合测试样1-3并结合表1可以看出，根据本申请公开的配方和方法制得的车标涂料具有涂层附着力高，耐水煮性、耐盐水腐蚀性和耐紫外线老化性能优异的优势，耐腐蚀性能强，进而有利于提高车标的外观效果和使用寿命，扩大了车标涂料的应用范围。
结合测试样1和对比样1-3并结合表1可以看出，添加改性云母粉和聚苯胺改性海泡石纤维作为填料，车标涂料的耐盐雾腐蚀性和耐紫外线老化性能更佳，表明层叠排列的改性云母粉和聚苯胺改性海泡石纤维网络相配合，能够显著提高车标涂料的耐腐蚀性能。
结合测试样1、测试样4-6、对比样5并结合表1可以看出，聚苯胺对海泡石纤维的包覆改性有利于提高车标涂料的耐腐蚀性能，并且提高了海泡石纤维与树脂基体的相容性，提高了海泡石纤维的分散性能，进而有助于促进涂层附着力的提高；在本申请公开的范围内，苯胺单体添加量的增加促进了车标涂层耐腐蚀性的提高；当苯胺单体过量时，车标耐腐蚀性能的变化较不明显，这可能是由于海泡石纤维对苯胺单体的吸附和负载能力有限；因此在本申请公开的范围内确定苯胺单体的添加量，有助于促进车标涂料耐腐蚀性的提高并节省成本。同时结合实施例7-9可以看出，选用不同种类的引发剂、有机酸，对车标涂层耐腐蚀性能无明显影响。
结合测试样1、测试样10-11、对比样4并结合表1可以看出，通过纳米二氧化钛对云母粉进行包裹改性，有助于减少云母粉发生团聚的可能性，提高云母粉的分散性能，促进了涂层附着力的提高，并且纳米二氧化钛与云母粉相配合，促进了车标涂料耐紫外老化性能的提高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种车标涂料，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：
双酚A型环氧树脂45-50份、
酚醛环氧树脂15-20份、
固化剂12-15份、
颜料3-5份、
改性云母粉8-20份、
聚苯胺改性海泡石纤维3-10份、
偶联剂0.1-2份、
消泡剂0.1-2份、
催化剂0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的车标涂料，其特征在于：所述聚苯胺改性海泡石纤维的制备方法包括以下步骤：
将海泡石纤维、苯胺单体分散于水中，加入有机酸并调节pH值为1-4，搅拌30-40min，得到混合溶液；将引发剂溶于水中，得到引发剂溶液；在0-5℃条件下将引发剂溶液加入混合溶液中，搅拌3-5h，离心沉降，无水乙醇洗涤2-3次，水洗2-3次，55-65℃条件下烘干，得到聚苯胺改性海泡石纤维；
所述海泡石纤维与苯胺单体的质量比为1：(1-3)，所述引发剂与苯胺单体的质量比为（1.2-1.5）：1；所述海泡石纤维的直径为10-30nm，长度为2-6µm。
3.根据权利要求2所述的车标涂料，其特征在于：所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过氧化苯甲酰中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求2所述的车标涂料，其特征在于：所述有机酸选自十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、萘磺酸、柠檬酸、对甲苯磺酸中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的车标涂料，其特征在于：所述改性云母粉为经纳米二氧化钛包覆改性的云母粉，所述改性云母粉制备方法包括以下步骤：
在超声条件下，将云母粉投入无水乙醇中，分散均匀后，加入纳米二氧化钛，充分搅拌，静置离心，烘干，煅烧，粉碎后得到改性云母粉。
6.根据权利要求5所述的车标涂料，其特征在于：所述云母粉与纳米二氧化钛的质量比为1：(1-3)。
7.根据权利要求1所述的车标涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
8.根据权利要求1所述的车标涂料，其特征在于：所述催化剂为咪唑类化合物。
9.根据权利要求1所述的车标涂料，其特征在于：所述固化剂为酚羟基树脂。
10.一种如权利要求1-9任一所述的车标涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
按配比，将双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂、颜料、改性云母粉、聚苯胺改性海泡石纤维、偶联剂、消泡剂、催化剂混合均匀，得到混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出设备中挤出，冷却后破碎，再经研磨、过筛，得到车标涂料。
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