專利名稱：耐刮擦的納米水性汽車涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐刮擦的納米水性汽車涂料的制備方法，屬化工涂料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車車身涂有一層漆膜，起到保護(hù)和裝飾作用，但在使用期間，車身常會與硬質(zhì)物體接觸碰撞。例如汽車在行駛過程中，受到路上碎石子的撞擊；在洗刷車身時，水中雜質(zhì)對漆膜的沖刷；還有受到金屬、樹枝等物體的刮傷，從而影響了汽車車身的美觀。
同時，隨著汽車涂料朝著環(huán)保化，具有低VOC的水性涂料成為未來汽車涂料的主流之一。因此，開發(fā)具有優(yōu)異的、耐劃傷、抗石擊的水性涂料成為汽車涂料科研人員的一項重要課題。
由于納米粉體具有大的比表面積和很強的界面相互作用產(chǎn)生的量子效應(yīng)和表面效應(yīng)，使納米材料不但表現(xiàn)出不同于一般宏觀復(fù)合材料的性能；還可能具有原組分不具備的特性性能和功能。納米材料用在涂料中，可以提高漆膜的力學(xué)性能，同時可以保持較高的透明性。
研制耐刮擦性較高的汽車涂料，傳統(tǒng)方法是開發(fā)新型樹脂。據(jù)文獻(xiàn)報道，美國Van Der Linde等人曾研制出一種耐刮擦性較高的汽車涂料，該涂料是以聚酯樹脂為成膜物質(zhì)，配上清漆和色漆，其耐刮傷性為89～95％。但是其制造成本較高，且性能傳未達(dá)到理想要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有汽車用涂料的缺陷，提供一種耐刮擦、抗石擊的水性納米汽車涂料及其制備方法。
本發(fā)明一種耐刮擦的納米水性汽車涂料，其特征在于該水性涂料具有以下的組成及重量百分比涂料成膜基料，60～70％；包括有聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯和聚酯，選擇其中的任一種；納米粉體，5～15％；包括有二氧化硅、二氧化鈦、硫酸鋇、重晶石、碳酸鈣和氧化鋁，選擇其中的任一種；納米粉體的粒徑為20～80nm；溶劑水，20～25％；為去離子水；助劑，0.5～1.0％；包括增稠劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑；選擇其中的三種或三種以上；交聯(lián)劑，以制得的納米復(fù)合乳液為基準(zhǔn)，其加入量的重量比例為0.9∶1～1∶1；交聯(lián)劑包括有六甲氧基羥甲基三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、導(dǎo)丁基化三聚氰胺、混合的甲基化和丁基化三聚氰胺；選擇其中的任一種。
本發(fā)明的一種耐刮擦的納米水性汽車涂料的制備方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟a.按上述配方比例準(zhǔn)備好的原料，首先將納米粉體放入容器中，隨后加入分散劑、消泡劑和一定量的溶劑去離子水，經(jīng)高速攪拌機進(jìn)行預(yù)分散10分鐘，之后用高速振蕩機振蕩1小時，制得納米粉體分散液；b.將上述納米粉體分散液漿料加入于涂料成膜基料的樹脂聚合物中，隨后加入成膜助劑和余下的消泡劑進(jìn)行混合，用高速攪拌機再進(jìn)行分散30分鐘，制得納米復(fù)合乳液；c.然后將交聯(lián)劑加入至已制得的上述納米復(fù)合乳液中；加入的交聯(lián)劑與上述乳液的重量比例為0.9∶1～1∶1；在25～30℃溫度下進(jìn)行攪拌混合，并隨時加余下的溶劑去離子水，調(diào)節(jié)粘度至20S，即制得納米水性汽車涂料。
本發(fā)明的優(yōu)點是采用的原料其VOC含量低，符合汽車涂料的環(huán)保要求，并且為水性涂料，使用方便；本發(fā)明方法制得的汽車涂料具有優(yōu)良的耐刮擦性、抗石擊性能；其耐刮擦性或耐刮傷性用保光率表示，可達(dá)96～99％。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。
實施例1首先選定的汽車涂料的組成配方，其中涂料成膜基料聚氨酯丙烯酸酯用量為70％，納米粉體二氧化鈦用量為8％，溶劑去離子水用量為21％，助劑用量為1％。
取平均粒徑40nm的二氧化鈦放于容器中，隨后名入分散劑TENLO 70、消泡劑聚二甲基硅氧烷，一定量的溶劑去離子水，經(jīng)高速攪拌機進(jìn)行預(yù)分散10分鐘，之后用高速振蕩機振蕩1小時，制得納米粉體分散液；將該納米粉體分散液漿料加入于涂料成膜基料聚氨酯丙烯酸酯中，隨后加入成膜助劑Texanol醇酯及部分余下的消泡劑聚二甲基硅氧烷進(jìn)行混合，用高速攪拌機再進(jìn)行分散30分鐘，制得納米復(fù)合乳液；然后將交聯(lián)劑六甲氧基羥甲基三聚氰胺加入上述已制得的納米復(fù)合乳液中；加入的交聯(lián)劑與上述乳液的重量比例為0.01∶1；在28℃溫度下進(jìn)行攪拌混合，并隨時加入余下的部分溶劑去離子水，調(diào)節(jié)粘度至20S，即制得納米水性汽車涂料。
將所制涂料均勻噴涂于馬口鐵上，涂膜厚為25±5μm，在60℃下烘烤30分鐘，得預(yù)涂板試樣A，留作性能評價試驗。
實施例2本實施例中選定涂料的組成配方基本同上述實施例1。但納米粉體采用60nm的二氧化鈦，其用量為12wt％，成膜基料聚氨酯丙烯酸酯的用量為66wt％。本實施例的制備過程和步驟完全與上述實施例1相同。
將最終所制得的涂料均勻噴涂于馬口鐵上，涂膜厚度為25±5μm，在60℃下烘烤30分鐘，得預(yù)涂板試樣B，留作性能評價試驗。
實施例3首先選定好汽車涂料的組成配方，其中涂料成膜基料聚氨酯丙烯酸酯用量為70％，納米粉體二氧化硅用量為8％，溶劑去離子水用量為21％、助劑用量為1％。
取平均粒徑40nm的二氧化硅放于容器中，隨后加入分散劑TENLO 70、消泡劑聚二甲基硅氧烷、一定量的溶劑去離子水，經(jīng)高速攪拌機進(jìn)行預(yù)分散10分鐘，之后用高速振蕩機振蕩1小時，制得納米粉體分散液；將該納米粉體分散液漿料加入于涂料成膜基料聚氨酯丙烯酸酯中，隨后加入成膜助劑Texanol醇酯及部分余下的消泡劑聚二甲基硅氧烷進(jìn)行混合，用高速攪拌機再進(jìn)行分散30分鐘，制得納米復(fù)合乳液；然后將交聯(lián)劑丁基化三聚氰氨加入上述制得的納米復(fù)合乳液中；加入的交聯(lián)劑與上述乳液的重量比例為0.91∶1；在28℃溫度下進(jìn)行攪拌混合，并隨時加入余的部分溶劑去離子水，調(diào)節(jié)粘度至20S，即制得納米水性汽車涂料。
將所制涂料均勻噴涂于馬口鐵上，涂膜厚度為25±5μm，在60℃下烘烤30分鐘，得預(yù)涂板試樣C，留作性能評價試驗。
實施例4本實施例中選定的組成配方基本同上述實施例1，但納米粉體采用40nm的二氧化硅，其用量為12wt％，成膜基料采用環(huán)氧丙烯酸酯，其用量為66wt％。本實施例的制備過程和步驟完全與上述實施例1相同，不同的是交聯(lián)劑采用混合的甲基化和丁基化三聚氰胺，加入的交聯(lián)劑與乳液的重量比例為0.91∶1。
最終制得納米水性汽車涂料。將所制得涂料均勻噴涂于馬口鐵上，涂膜厚度為25±5μm，在60℃下烘烤30分鐘，得預(yù)涂板試樣D，留作性能評價試驗。
實施例5本實施例中選定的組成配方基本同上述實施例1，但納米粉體采用50nm的硫酸鋇，其用量為8％，成膜基料采用環(huán)氧丙烯酸酯，其用量為70wt％。本實施例的制備過程和步驟完全與上述實施例1相同，但是交聯(lián)劑采用異丁基化三聚氰胺、加入的交聯(lián)劑與乳液的重量比例為0.91∶1。
最終制得納米水性汽車涂料。將所制得涂料均勻噴涂于馬口鐵上，涂膜厚度為25±5μm，在60℃下烘烤30分鐘，得預(yù)涂板試樣E，留作性能評價試驗。
實施例6本實施例中選定的組成配方基本同上述實施例1，但納米粉體采用40nm的重晶石，其用量為10wt％，成膜基料采用環(huán)氧丙烯酸酯，其用量為68wt％。本實施例的制備過程和步驟完全與上述實施例1相同，不同的是交聯(lián)劑采用丁基化三聚氰胺。
最終制得納米水性汽車涂料。按上述同樣方法制得預(yù)涂板試樣F，留作性能評價試驗。
實施例7本實施例中選定的組成配方基本同上述實施例1，但納米粉體采用60nm的重晶石，其用量為15wt％，成膜基料采用聚氨酯，其用量為63wt％。本實施例的制備過程和步驟完全與上述實施例1相同，不同的是交聯(lián)劑采用混合的甲基化和丁基化三聚氰胺。
最終制得納米水性汽車涂料。按上述同樣方法制得預(yù)涂板試樣G，留作性能評價試驗。
實施例8本實施例中選定的組成配方基本同上述實施例1，但納米粉體采用40nm的氧化鋁，其用量為11wt％，成膜基料采用聚酯，其用量為67wt％。本實施例的制備過程和步驟完全與上述實施例1相同，不同的是交聯(lián)劑采用六甲氧基羥甲基三聚氰胺，加入的交聯(lián)劑與乳液的重量比例為1∶1。
最終制得納米水性汽車涂料。將所制涂料按上述同樣方法制得預(yù)涂板試樣H。
實施例9本實施例中選定的組成配方基本同上述實施例1，但納米粉體采用50nm的碳酸鈣，其用量為11wt％，成膜基料采用聚酯，其用量為67wt％。本實施例的制備過程和步驟完全與上述實施例1相同，不同的是交聯(lián)劑采用混合的甲基化和丁基化三聚氰胺，加入的交聯(lián)劑與乳液的重量比例為0.91∶1。
最終制得納米水性汽車涂料。將所制涂料按上述同樣方法制得預(yù)涂板試樣I。
性能評價試驗1.干抗刮傷性在試樣板的透明涂層上涂以Bon Ami磨料薄層(該磨料由Faultloss Starch/BonAmi公司供應(yīng))，隨后套上絕色毛氈指套，抵住接觸試樣板，進(jìn)行往返10次的擦試，以試驗其刮傷情況?？构蝹允峭ㄟ^測定涂層板的刮傷區(qū)域相對未刮傷區(qū)域的20°視角的光澤度的相對比率，即光澤保百分率來表示。
2.濕抗刮傷性采用上述相似的程序，只是用濕氧化鋁淤漿替代Bon Ami磨料。該氧化鋁淤漿是由294份去離子水、21份ASE-60增稠劑、25份氨基甲基丙醇的AMP 95％水溶液以及7份氧化鋁(120#棱角砂)組成。
測試結(jié)果見下表1。
表1各涂層樣板的性能評價結(jié)果

由實驗結(jié)果可見，與未加納米粉體的常規(guī)涂料涂層相比，經(jīng)納米材料改性的水性透明涂料涂層的耐刮傷性和抗石擊性能有顯著提高。
權(quán)利要求
1.一種耐刮擦的納米水性汽車涂料，其特征在于該水性涂料具有以下的組成及重量百分比；涂料成膜基料，60～70％；包括有聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯和聚酯，選擇其中的任一種；納米粉體，5～15％；包括有二氧化硅、二氧化鈦、硫酸鋇、重晶石、碳酸鈣和氧化鋁，選擇其中的任一種；納米粉體的粒徑為20～80nm；溶劑水，20～25％；為去離子水；助劑，0.5～1.0％；包括增稠劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑；選擇其中的三種或三種以上；交聯(lián)劑，以制得的納米復(fù)合乳液為基準(zhǔn)，其加入量的重量比例為0.9∶1～1∶1；交聯(lián)劑包括有六甲氧基羥甲基三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、導(dǎo)丁基化三聚氰胺、混合的甲基化和丁基化三聚氰胺；選擇其中的任一種。
2.權(quán)利要求1所述的一種耐刮擦的納米水性汽車涂料的制備方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟a.按上述配方比例準(zhǔn)備好的原料，首先將納米粉體放入容器中，隨后加入分散劑、消泡劑和一定量的溶劑去離子水，經(jīng)高速攪拌機進(jìn)行預(yù)分散10分鐘，之后用高速振蕩機振蕩1小時，制得納米粉體分散液；b.將上述納米粉體分散液漿料加入于涂料成膜基料的樹脂聚合物中，隨后加入成膜助劑和余下的消泡劑進(jìn)行混合，用高速攪拌機再進(jìn)行分散30分鐘，制得納米復(fù)合乳液；c.然后將交聯(lián)劑加入至已制得的上述納米復(fù)合乳液中；加入的交聯(lián)劑與上述乳液的重量比例為0.9∶1～1∶1；在25～30℃溫度下進(jìn)行攪拌混合，并隨時加余下的溶劑去離子水，調(diào)節(jié)粘度至20S，即制得納米水性汽車涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐刮擦、抗石擊的水性納米汽車涂料的制備方法，屬化工涂料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明把水性涂料的低VOC的環(huán)保特性與納米粒子的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)的性質(zhì)相結(jié)合，制備出耐刮擦的水性涂料。本發(fā)明的水性涂料具有以下的組成及重量百分比涂料成膜基料60～70％，納米粉體5～15％，溶劑水20～25％，助劑0.5～1.0％；助劑有增稠劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑；另外采用交聯(lián)劑，其用量以納米復(fù)合乳液為基準(zhǔn)，其比例為0.9∶1～1∶1；交聯(lián)劑主要為三聚氰胺系的化學(xué)物質(zhì)。涂料涂層的耐刮傷指標(biāo)可達(dá)96～99％(用光澤保持率表示)。
文檔編號B05D7/14GK1970663SQ200610117309
公開日2007年5月30日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者施利毅, 張清濤, 張震宇, 杭建忠, 徐夏章 申請人:上海大學(xué), 江門市銀帆化學(xué)有限公司