CN1194048C - 高强度、低遮盖厚度高级车用纳米面漆及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强度、低遮盖厚度高级车用纳米面漆及其生产方法，是将纳米粉体材料经包覆剂包敷处理后按一定比例填加到树脂漆中制成的纳米面漆。用纳米钛粉或纳米镍粉或(和)纳米铝粉或纳米金刚石粉或(和)未经分离的纳米金刚石与无定形碳混合粉作为填加组分，经偶联剂包敷处理后按一定比例填加到传统的丙烯酸型、聚胺脂型及丙烯酸-聚胺脂型车用金属光泽漆或普通漆中，对其进行改性。制成硬度高、耐磨、抗冲击、漆膜附着力强、耐候性好、光泽和鲜映性好、遮盖膜厚度指标减薄的高级车用纳米面漆。不仅各项性能优异，而且经济性好。
Description
技术领域：
本发明涉及一种金属面漆，尤其是高强度、低遮盖厚度高级车用纳米面漆及其生产方法，属于金属涂料技术领域。
背景技术：
通常在金属面漆涂料中通过向高分子材料中填加不熔、不溶的无机、有机填料，可以起到提高高分子块体材料的刚性、韧性及耐磨等力学性能。也可以提高高分子涂料与基体间的粘着力。例如，在树脂中填加氧化物、碳酸钙、金属、碳黑等细粒度粉体(粒度一般在微米级)或玻璃纤维。前者虽然能够在一定程度上提高高分子材料的硬度和耐磨性，并在一定程度上提高与无机基体的粘着力，但却使高分子材料变脆，甚至一些填料(如未经包敷或顿化处理的铜、铁等金属填料)加速了高分子材料的老化。后者虽然能提高高分子材料的抗拉强度，但难以明显提高其硬度和耐磨性。两者结合也不能明显兼顾材料的多方面力学性能。并且如上制得的面漆还存在光泽和鲜映性不佳、遮盖膜厚度指标偏厚等弱点。
发明内容：
本发明公开一种高强度、低遮盖厚度高级车用纳米面漆及其生产方法，解决了现有金属面漆涂料存在的粘着力、材料力学及遮盖膜厚度兼顾性差的问题。
本发明的技术解决方案如下：用纳米粉体材料经包覆剂包敷处理后按一定比例填加到传统的丙烯酸型、聚胺脂型及丙烯酸-聚胺脂型车用金属光泽漆或普通漆中，对其进行改性。
其配方基本组成如下(按重量份数比)：
纳米粉体1、包覆剂0.02～0.12、稀释剂4～12、树脂漆70～100。
包覆剂为有机硅偶联剂与有机钛偶联剂按1∶1～3(重量比)配制；或有机钛偶联剂与有机铝偶联剂按1∶8～12(重量比)配制。
其中有机硅偶联剂包括KH-570、KH-560，有机钛偶联剂包括KHT-203、KHT-301、KHT-303、KHT-305，有机铝偶联剂包括DL-411、XL-955。
稀释剂由环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丁醇、丙二醇单甲醚、甲基正戊基酮在室温下均匀混合而成，配制比例(体积份数)为：环己酮10-20、乙酸乙酯10-20、乙酸丁酯5-10、二甲苯20-30、丁醇5-10、丙二醇单甲醚15-25、甲基正戊基酮10-20。
具体生产工艺包括以下步骤：
1、包覆剂的配制
按上述比例称取有机盐偶联剂将该比例液体在搅拌器中边升温边搅拌，转速为600-1000转/分，升温至50-90度后恒温搅拌5-10分钟，制成包覆剂。
2、以纳米金属为填料制作纳米面漆
将纳米金属粉体按比例兑入包覆剂和稀释剂的混合液中，勾兑比例为每公斤纳米金属粉体兑0.02-0.12公斤包覆剂和4-12立升稀释剂，将兑好的纳米金属粉体混合液体在室温下进行砂磨分散处理6-10小时，以无纳米金属粉体的团聚为处理终点；将预处理后的纳米金属粉体分散液体按比例兑入树脂漆中，勾兑比例为纳米金属粉体：树脂漆＝1-6∶100(重量比)。再把兑好的纳米金属-树脂漆混合物在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1200-1600转/分，搅拌分散时间为20-40分钟，即成为以纳米金属粉体为填加组分的纳米面漆。
3、以纳米金刚石或纳米金刚石-无定形碳混合物为填料制作纳米面漆：
选用纳米碳粉体如纳米金刚石或纳米金刚石-无定形碳混合物(以下简称混合粉)，混合粉中纳米金刚石含量为30％-40％，余量为无定形碳，混合粉经酸处理提纯得到纯纳米金刚石粉。纳米金刚石的颗粒尺寸范围为6-12纳米。
将纳米金刚石或混合粉置于真空加热炉中，抽真空至小于5Pa，加热温度为120～140℃，在真空状态下保温2～4小时进行去湿处理。随炉冷，待温度降至室温后取出，按比例兑入包覆剂和稀释剂的混合液。勾兑比例为每公斤纳米金刚石粉或混合粉兑0.8-1.2公斤包覆剂和18-22立升稀释剂。将兑好的液体在室温下进行砂磨分散处理10-12小时，以无团聚为处理终点。将处理后的纳米金刚石粉或混合粉分散液体按比例兑入树脂漆中，勾兑比例为纳米金刚石粉或混合粉∶树脂漆＝1-5∶100(重量比)。再把兑好的纳米金刚石或混合粉-树脂漆混合物在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1400-1800转/分，搅拌时间为20-40分钟，即成为以纳米金刚石或混合粉为填加组分的纳米面漆。
本发明的积极效果在于：用纳米钛粉或纳米镍粉或(和)纳米铝粉或纳米金刚石粉或(和)未经分离的纳米金刚石与无定形碳混合粉作为填加组分，经偶联剂包敷处理后按一定比例填加到传统的丙烯酸型、聚胺脂型及丙烯酸-聚胺脂型车用金属光泽漆或普通漆中，对其进行改性。制成硬度高、耐磨、抗冲击、漆膜附着力强、耐候性好、光泽和鲜映性好、遮盖膜厚度指标减薄的高级车用纳米面漆。不仅各项性能优异，而且经济性好。
具体实施方式：
实施例1
将1公斤有机硅偶联剂KH-570与2公斤有机钛偶联剂KHT-203放入搅拌器中边升温边搅拌，转速为600-1000转/分，升温至50-70度后恒温搅拌5-10分钟，制成纳米金属粉体包覆剂。
实施例2
将1公斤有机钛偶联剂KHT-203与10公斤有机铝偶联剂DL-411混合，在搅拌器中边升温边搅拌，转速为600-1000转/分，升温至80-90度后恒温搅拌5-10分钟，制成纳米碳粉体包覆剂。
实施例3
取环己酮15kg、乙酸乙酯15kg、乙酸丁酯7kg、二甲苯25kg、丁醇7kg、丙二醇单甲醚20kg、甲基正戊基酮15kg混合搅拌均匀制成稀释液。
实施例4
将3公斤纳米钛粉兑入0.15公斤实施例1包覆剂和27立升实施例3稀释剂的混合液，将兑好的纳米钛金属粉混合液体在室温下进行砂磨分散处理10小时，用400倍光学显微镜对处理物进行观察，以无纳米金属粉的团聚为处理终点。
将处理后的纳米钛金属粉分散液体兑入100kg的丙烯酸金属光泽树脂漆中，在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1500转/分，搅拌分散时间为35分钟，即成为以纳米金属粉为填加组分的纳米面漆。
该配方按工艺过程制得的纳米面漆的性能指标如下(括号内为标准指标)：
絮凝 无 (无)
硬度 0.9 (≥0.65)
附着力1mm 100/100 (100/100)
抗冲击Kg·cm 45 (≥20)
光泽(60度)％ 103 (≥92)
遮盖膜厚度μm 11 (15-20)
实施例5
将3公斤纳米镍粉兑入0.075公斤实施例1包覆剂和15立升实施例3稀释剂的混合液，将兑好的纳米钛金属粉混合液体在室温下进行砂磨分散处理8小时，用400倍光学显微镜对处理物进行观察，以无纳米金属粉的团聚为处理终点。
将处理后的纳米镍金属粉分散液体兑入100kg的丙烯酸金属光泽树脂漆中，在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1500转/分，搅拌分散时间为35分钟，即成为以纳米金属粉为填加组分的纳米面漆。
该配方按工艺过程制得的纳米面漆的性能指标如下(括号内为标准指标)：
絮凝 无 (无)
硬度 0.88 (≥0.65)
附着力1mm 100/100 (100/100)
抗冲击Kg·cm 45 (≥20)
光泽(60度)％ 102 (≥92)
遮盖膜厚度μm 12 (15-20)
实施例6
将5公斤纳米铝粉兑入0.5公斤实施例1包覆剂和55立升实施例3稀释剂的混合液，将兑好的纳米钛金属粉混合液体在室温下进行砂磨分散处理8小时，用400倍光学显微镜对处理物进行观察，以无纳米金属粉的团聚为处理终点。
将处理后的纳米铝金属粉分散液体兑入100kg的丙烯酸金属光泽树脂漆中，在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1200转/分，搅拌分散时间为35分钟，即成为以纳米铝金属粉为填加组分的纳米面漆。
该配方按工艺过程制得的纳米面漆的性能指标如下(括号内为标准指标)：
絮凝 无 (无)
硬度 0.87 (≥0.65)
附着力1mm 100/100 (100/100)
冲击Kg·cm 40 (≥20)
光泽(60度)％ 99 (≥92)
遮盖膜厚度μm 11 (15-20)
实施例7
将3公斤纳米铝粉和3公斤纳米镍粉兑入0.4公斤实施例1包覆剂和37立升实施例3稀释剂的混合液，将兑好的纳米钛金属粉混合液体在室温下进行砂磨分散处理8小时，用400倍光学显微镜对处理物进行观察，以无纳米金属粉的团聚为处理终点。
将处理后的纳米铝粉和镍粉分散液体兑100kg的丙烯酸-聚胺脂金属光泽树脂漆中，在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1600转/分，搅拌分散时间为35分钟，即成为以纳米铝纳米镍粉为填加组分的纳米面漆。
该配方按工艺过程制得的纳米面漆的性能指标如下(括号内为标准指标)：
絮凝 无 (无)
硬度 0.91 (≥0.65)
附着力1mm 100/100 (100/100)
抗冲击Kg·cm 45 (≥20)
光泽(60度)％ 102 (≥92)
遮盖膜厚度μm 10 (15-20)
实施例8
纳米金刚石的颗粒尺寸范围为6-12纳米。
将纳米金刚石3公斤置于真空加热炉中，抽真空至小于5Pa，加热温度为120～140℃，在真空状态下保温2～4小时进行去湿处理。随炉冷，待温度降至室温后取出，按比例兑入3公斤包覆剂和60立升稀释剂的混合液。将兑好的液体在室温下进行砂磨分散处理10小时，以无团聚为处理终点。将处理后的纳米金刚石粉液体按比例兑入100公斤丙烯酸金属光泽树脂漆中进行高速搅拌分散，转速为1500转/分，搅拌时间为30分钟，即成为以纳米金刚石为填加组分的纳米面漆。
该配方按工艺过程制得的纳米面漆的性能指标如下(括号内为标准指标)：
絮凝 无 (无)
硬度 0.98 (≥0.65)
附着力1mm 100/100 (100/100)
抗冲击Kg·cm ＞50 (≥20)
光泽(60度)％ 107 (≥92)
遮盖膜厚度μm 13 (15-20)
实施例9
将金刚石混合粉4公斤置于真空加热炉中，抽真空至小于5Pa，加热温度为120～140℃，在真空状态下保温4小时进行去湿处理。随炉冷，待温度降至室温后取出，按比例兑入4公斤包覆剂和80立升稀释剂的混合液。将兑好的液体在室温下进行砂磨分散处理12小时，以无团聚为处理终点。将处理后的纳米金刚石粉或混合粉分散液体按比例兑入100公斤丙烯酸金属光泽树脂漆中进行高速搅拌分散，转速为1600转/分，搅拌时间为350分钟，即成为以纳米金刚石或混合粉为填加组分的纳米面漆。
该配方按工艺过程制得的纳米面漆的性能指标如下(括号内为标准指标)：
絮凝 无 (无)
硬度 0.98 (≥0.65)
附着力1mm 100/100 (100/100)
抗冲击Kg·cm ＞50 (≥20)
光泽(60度)％ 104.5 (≥92)
遮盖膜厚度μm 7 (15-20)
实施例10
将金刚石混合粉2公斤置于真空加热炉中，抽真空至小于5Pa，加热温度为140℃，在真空状态下保温4小时进行去湿处理。随炉冷，待温度降至室温后取出，按比例兑入2公斤包覆剂和40立升稀释剂的混合液。将兑好的液体在室温下进行砂磨分散处理12小时，以无团聚为处理终点。将处理后的纳米金刚石粉或混合粉分散液体按比例兑100公斤丙烯酸金属光泽树脂漆中进行高速搅拌分散，转速为1600转/分，搅拌时间为350分钟，即成为以纳米金刚石或混合粉为填加组分的纳米面漆。
该配方按工艺过程制得的纳米面漆的性能指标如下(括号内为标准指标)：
絮凝 无 (无)
硬度 0.95 (≥0.65)
附着力1mm 100/100 (100/100)
抗冲击Kg·cm ＞50 (≥20)
光泽(60度)％ 103.5 (≥92)
遮盖膜厚度μm 9 (15-20)
Claims (5)
1、一种高强度、低遮盖厚度高级车用纳米面漆，是由以下物质按重量份数比组成制成的纳米面漆：
纳米粉体1、包覆剂0.02～0.12、稀释剂4～12、树脂漆70～100；
所述的纳米粉体选自纳米金刚石、纳米钛粉、纳米镍粉、纳米铝粉、纳米镍-纳米铝混合粉、纳米金刚石-无定型碳混合粉的一种；
所述的包覆剂选自有机钛偶联剂与有机硅偶联剂或有机铝偶联剂中的任意一种混合。
2、根据权利要求1所述的纳米面漆，其特征在于：包覆剂为有机钛偶联剂与有机硅偶联剂按1∶1～3重量份数配制而成。
3、根据权利要求1所述的纳米面漆，其特征在于：包覆剂为有机钛偶联剂与有机铝偶联剂按1∶8～12重量份数配制而成。
4、根据权利要求1所述的纳米面漆，其特征在于：稀释剂由环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丁醇、丙二醇单甲醚、甲基正戊基酮在室温下均匀混合而成，配制比例为体积份数：环己酮10-20、乙酸乙酯10-20、乙酸丁酯5-10、二甲苯20-30、丁醇5-10、丙二醇单甲醚15-25、甲基正戊基酮10-20。
5、根据权利要求1所述的纳米面漆的生产方法，是将纳米粉体材料经包覆剂包敷处理后按一定比例填加到树脂漆中制成的，具体生产工艺包括以下步骤：
1)包覆剂的配制
按上述比例称取有机钛偶联剂与有机硅偶联剂或有机铝偶联剂中的任意一种混合，将该比例液体在搅拌器中边升温边搅拌，转速为600-1000转/分，升温至50-90度后恒温搅拌5-10分钟，制成包覆剂；
然后通过步骤2)或步骤3)制成纳米漆；
2)以纳米金属为填料制作纳米面漆
将纳米金属粉体按比例兑入包覆剂和稀释剂的混合液中，勾兑比例为每公斤纳米金属粉体兑0.02-0.12公斤包覆剂和4-12立升稀释剂，将兑好的纳米金属粉体混合液体在室温下进行砂磨分散处理6-10小时，以无纳米金属粉体的团聚为处理终点；将预处理后的纳米金属粉体分散液体按比例兑入树脂漆中，勾兑比例为重量比纳米金属粉体∶树脂漆＝1-6∶100；再把兑好的纳米金属-树脂漆混合物在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1200-1600转/分，搅拌分散时间为20-40分钟，即成为以纳米金属粉体为填加组分的纳米面漆；
3)以纳米金刚石或纳米金刚石-无定形碳混合物为填料制作纳米面漆：
将纳米金刚石或混合粉置于真空加热炉中，抽真空至小于5Pa，加热温度为120～140℃，在真空状态下保温2～4小时进行去湿处理。随炉冷，待温度降至室温后取出，按比例兑入包覆剂和稀释剂的混合液；勾兑比例为每公斤纳米金刚石粉或混合粉兑0.8-1.2公斤包覆剂和18-22立升稀释剂；将兑好的液体在室温下进行砂磨分散处理10-12小时，以无团聚为处理终点，将处理后的纳米金刚石粉或混合粉分散液体按比例兑入树脂漆中，勾兑比例为重量比纳米金刚石粉或混合粉∶树脂漆＝1-5∶100，再把兑好的纳米金刚石或混合粉-树脂漆混合物在搅拌器中进行高速搅拌分散，转速为1400-1800转/分，搅拌时间为20-40分钟，即成为以纳米金刚石或混合粉为填加组分的纳米面漆。
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