一种汽车轻量化铝质基材涂料及其制备方法与流程

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1.本发明属于涂料及其生产工艺技术领域，设及改性环氧树脂、颜料、聚酰胺固化剂组成的汽车轻量化铝质基材涂料及其制备方法。

背景技术：

2.汽车轻量化铝质基材涂料，由于铝板表面光滑，很多涂料涂覆在表面后容易出现掉漆的问题，主要是涂料的附着力表现较差，与铝基材结合不牢固。目前市场常用的涂料产品等都不可直接涂装于铝质基材的表面。
3.铝质基材表面的铝原子及部分残存的氧化铝易与富电子基团作用，基于此，在环氧树脂上嫁接富电子基团制备的改性环氧树脂制备成改性环氧类涂料将具有更好的附着力。本发明一种汽车轻量化铝质基材涂料，对于铝质基材具有优秀的附着力，漆膜不脱落；对底材无需打磨，使用溶剂擦洗表面去除油污即可施工，减少表面处理程序，节省人力物力成本；应用于铝材，可以对基材起到非常好的保护作用。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于为使汽车轻量化使用铝质基材，提升涂料对铝质基材的附着力，减少漆膜脱落，降低成本，节约能源。它是由改性环氧树脂、颜料、功能性填料、分散剂。偶联剂、有机溶剂和固化剂组成。
5.为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容：一种汽车轻量化铝质基材涂料，其特征在于该涂料由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的重量份数比为100:18-22；所述的主剂的主要原料配比如下:改性环氧树脂34-38份分散剂/byk-1630.15-0.25份膨润土膏7-9份钛白粉/r6618t10-15份磷酸锌11-16份滑石粉/400目11-16份重质碳酸钙/600目2-5份有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）10-13份偶联剂kh-5600.45-0.65份上述原料中的膨润土膏配比如下：膨润土a3078-10份乙醇3-5份有机溶剂二甲苯85-89份所述的固化剂的主要原料配比如下：
有机溶剂二甲苯43-46份有机溶剂正丁醇10-13份聚酰胺固化剂d8115a41-47份上述原料说明：所述改性环氧树脂为自制、分散剂为华凌涂料上的byk-163、海迪斯的膨润土a307、鑫标化学的钛白粉r6618t、湖南瑞石的磷酸锌、山东玉东的滑石粉400目和重质碳酸钙600目、灯塔销售的有机溶剂二甲苯、有机溶剂正丁醇和有机溶剂乙醇、北京申达的kh-560、上海君江的聚酰胺固化剂d8115a。
6.改性环氧树脂合成：（1）伯胺基环氧树脂制备：称取双酚a环氧树脂溶于水中后，向双酚a环氧树脂中滴加浓氨水，保证反应液中氨水的浓度在20～25%，60～80℃恒温搅拌反应2～4h，得到改性的氨基环氧树脂，其中，浓氨水和双酚a环氧树脂的质量比为（10～15）:100。
7.（2）仲胺基环氧树脂制备：称取双酚a环氧树脂溶于水中后，向双酚a环氧树脂中滴加甲胺，40～60℃恒温搅拌反应10～12h，得到改性的仲胺基环氧树脂，其中，甲胺和双酚a环氧树脂的质量比为（5～10）:100。
8.（3）含氯环氧树脂制备：称取双酚a环氧树脂溶于水中后，向双酚a环氧树脂中滴加5mol/l盐酸，40～60℃恒温搅拌反应1～2h，得到改性的含氯基环氧树脂，其中，hcl和双酚a环氧树脂的质量比为（5～10）:100。
9.主剂：（1）制作漆浆：配料罐中加入改性环氧树脂、有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），开低速搅拌（300-500转/分），按顺序缓慢加入分散剂byk-163、膨润土膏、颜料、填料、适量有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）。上磨研磨，根据细度要求研磨至合格；（2）制作成漆：将研磨合格漆浆转移至成品罐或不锈钢盆中，开300-500转/分低速搅拌，顺序添加有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）、偶联剂kh-560，调至粘度、固体份等控制指标至合格，合格后开高速搅拌（1200-1500转/分），搅拌时间为20分钟。
10.（3）所述的固化剂的制备：不锈钢盆中加入固化剂d8115a与有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），搅拌10分钟，最后制得成品。
11.（4）技术指标主要技术指标
本发明进一步公开了汽车轻量化铝质基材涂料在用于提高漆膜对铝质基材附着力方面的应用，实验结果证明：本发明汽车轻量化铝质基材涂料对铝质基材的附着力优异，伯氨基改性树脂涂料的附着力能达到2h。
12.本发明自制改性环氧树脂通过富含电子基团与铝质基材有更加的附着力；选用膨润土a307制成预凝胶，比干粉具有更高的使用效率；选用的分散剂为润湿分散剂byk-163，在防腐颜料之前添加助剂byk-163，高分子量通过空间位阻可防止后续添加的颜料絮凝，降低粘度进而增强流平性，进一步增强涂膜的附着力；选用的颜料钛白粉r6618t为金红石型，用于涂料中具有优良的耐候性、分散性和漆膜固化性，很好的遮盖力和着力，减少颜料添加量降低成本；磷酸锌作为一种化学防锈颜料，具有化学活性，能依靠化学反应形成隔离层起到防护作用，进一步保护涂层；选用400目滑石粉，具有良好的化学稳定性、耐酸碱性的特点；填料重钙粉起到填平涂膜间隙的作用，具有良好的经济性；有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇混合使用，二甲苯、正丁醇有助溶和促进环氧固化的作用，通过对树脂的溶解力增强涂料的稳定性；选用偶联剂kh-560，有利于树脂在铝板材表面的浸润和展开，改善树脂对板材的润湿能力，使树脂与铝板材较好地粘合在一起，进一步提高漆膜附着力；聚酰胺固化剂d8115a，使优良的改性环氧树脂增韧固化剂，能使改性环氧树脂在室温或加热条件下起交联反应，具有附着力强和防锈效果好的特点，兼具优异的柔韧性和化学稳定性。
13.本发明主要解决了汽车轻量化铝质基材涂料附着力不佳的问题，重点考察了不同结构改性环氧树脂对铝质基材的附着力，主要的难点在于对环氧树脂的选用和改性合成。
14.本发明公开的汽车轻量化铝质基材涂料及其制备方法与现有技术相比所具有的积极效果在于：（1）自制改性环氧树脂富含电子基团，可更好的与铝质基材作用，具有极佳的附着力。
15.（2）选用的固化剂有良好的增韧作用，可快速固化，提高防腐性能，形成渗透性好的稳定涂料体系，从而有效提高漆膜的附着力，施工性能优异。
16.（3）通过加入膨润土凝胶，对比干粉加入，层间膨胀、分散效果优异，防止无机填料沉淀，具有良好的增稠型和触变性，有效解决了铝板涂料沉淀、流挂问题，提升涂装生产效率。
17.（4）添加硅烷偶联剂kh-560，可在无机物和有机物界面之间形成结合层，在界面处产生偶联作用，提高涂料和铝板材之间的粘结强度，增强涂料的耐水性能。
18.（5）涂料中不含铅、铬等重金属，对人体健康无危害，符合欧盟溶剂排放标准；可配套多种涂料，如氟碳漆、聚氨酯漆、环氧漆等，涂装体系多样。
具体实施方式
19.下面通过具体的实施方案叙述本发明，本发明实施例中的技术方法进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅有权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
20.实施例中所用到的原料的来源：华凌涂料的分散剂byk-163、海迪斯的膨润土a307、鑫标化学的钛白粉r6618t、湖南瑞石的磷酸锌、山东玉东的滑石粉400目和重质碳酸钙600目、灯塔销售的有机溶剂二甲苯、有机溶剂正丁醇和有机溶剂乙醇、北京申达的kh-560、上海君江的聚氨酯固化剂d8115a。
21.实施例1一种汽车轻量化铝质基材涂料，该涂料由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的重量份数比为100:20；其中主剂的主要原料配比如下：改性环氧树脂36.23分散剂/byk-1630.20膨润土膏8.44钛白粉/r6618t12.83磷酸锌13.25滑石粉/400目13.80重质碳酸钙/600目3.10有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）11.65偶联剂kh-5600.5上述原料中的膨润土膏配比如下：膨润土a30710乙醇5有机溶剂二甲苯85所述的固化剂的主要原料配比如下：有机溶剂二甲苯44.91有机溶剂正丁醇11.44聚酰胺固化剂d8115a43.65主剂：（1）制作漆浆：配料罐中加入改性环氧树脂、有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），开低速搅拌（500转/分），按顺序缓慢加入分散剂byk-163、膨润土膏、颜料、填料、适量有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），加齐后高速搅拌（1500转/分），搅拌1小时。上磨研磨，根据细度要求研磨至合格；（2）制作成漆：将研磨合格漆浆转移至成品罐或不锈钢盆中，开300转/分低速搅拌，顺序添加有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）、偶联剂kh-560，调至粘度、固体份等控制指标至合格，合格后开高速搅拌（1500转/分），搅拌时间为20分钟。所述的固化剂的制备：不锈钢盆中加入固化剂d8115a与有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），搅拌10分钟。得到产品，按控制指标进行检测。
22.实施例2一种汽车轻量化铝质基材涂料，该涂料由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的重量份数比为100:20；
其中主剂的主要原料配比如下：改性环氧树脂38分散剂/byk-1630.20膨润土膏8.44钛白粉/r6618t13.45磷酸锌14.0滑石粉/400目10.66重质碳酸钙/600目3.10有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）11.65偶联剂kh-5600.5上述原料中的膨润土膏配比如下：膨润土a30710乙醇5有机溶剂二甲苯85所述的固化剂的主要原料配比如下：有机溶剂二甲苯43.21有机溶剂正丁醇11.01聚酰胺固化剂d8115a45.78主剂：（1）制作漆浆：配料罐中加入改性环氧树脂、有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），开低速搅拌（500转/分），按顺序缓慢加入分散剂byk-163、膨润土膏、颜料、填料、适量有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），加齐后高速搅拌（1500转/分），搅拌1小时。上磨研磨，根据细度要求研磨至合格；（2）制作成漆：将研磨合格漆浆转移至成品罐或不锈钢盆中，开300转/分低速搅拌，顺序添加有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）、偶联剂kh-560，调至粘度、固体份等控制指标至合格，合格后开高速搅拌（1500转/分），搅拌时间为20分钟。所述的固化剂的制备：不锈钢盆中加入固化剂d8115a与有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），搅拌10分钟。得到产品，按控制指标进行检测。
23.主要技术参数：
从检测结果可以看到在环氧树脂上嫁接富电子基团得到的改性环氧树脂涂料可以达到在铝质基材上的优异附着力，特别是伯胺基环氧树脂涂料表现出更优异的附着性同时保持了涂膜的柔韧性、耐水性、耐酸碱性、耐盐雾性等优异性能。
24.本发明制备的涂料用在实际汽车轻量化铝质基材的例子：结论：本发明的汽车轻量化铝质基材涂料，主要通过改性环氧树脂、填料、偶联剂与固化剂及有机溶剂的合理搭配。特别是通过嫁接富电子基团的环氧树脂制备改性环氧树脂涂料，解决了汽车轻量化铝质基材涂料的附着力较差的关键问题。本发明在改性环氧树脂、聚酰胺固化剂进行了优化选择，涂膜反应后具有良好附着力的同时还具有很高的交联密度，确保涂膜相对致密、坚固、硬度高而还赋有韧性。本发明的汽车轻量化铝质基材涂料适合汽车轻量化发展过程的应用，有效促进了汽车轻量化的发展。

技术特征：

1.一种汽车轻量化铝质基材涂料，其特征在于该涂料由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的重量份数比为100：18-22；所述主剂的原料配比如下：改性环氧树脂34-38份分散剂/byk-1630.15-0.25份膨润土膏7-9份钛白粉/r6618t10-15份磷酸锌11-16份滑石粉/400目11-16份重质碳酸钙/600目2-5份有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）10-13份偶联剂kh-5600.45-0.65份上述原料中的膨润土膏配比如下：膨润土a3078-10份乙醇3-5份有机溶剂二甲苯85-89份所述的固化剂的主要原料配比如下：有机溶剂二甲苯43-46份有机溶剂正丁醇10-13份聚酰胺固化剂d8115a41-47份所述的改性环氧树脂指的是：伯胺基环氧树脂、仲胺基环氧树脂、含氯环氧树脂；其中：（1）伯胺基环氧树脂制备：称取双酚a环氧树脂溶于水中后，向双酚a环氧树脂中滴加浓氨水，保证反应液中氨水的浓度在20～25%，60～80℃恒温搅拌反应2～4h，得到改性的氨基环氧树脂，其中，浓氨水和双酚a环氧树脂的质量比为10～15:100；（2）仲胺基环氧树脂制备：称取双酚a环氧树脂溶于水中后，向双酚a环氧树脂中滴加甲胺，40～60℃恒温搅拌反应10～12h，得到改性的仲胺基环氧树脂，其中，甲胺和双酚a环氧树脂的质量比为5～10:100；（3）含氯环氧树脂制备：称取双酚a环氧树脂溶于水中后，向双酚a环氧树脂中滴加5mol/l盐酸，40～60℃恒温搅拌反应1～2h，得到改性的含氯基环氧树脂，其中，hcl和双酚a环氧树脂的质量比为5～10:100。2.权利要求1所述汽车轻量化铝质基材涂料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：主剂的制备：（1）制作漆浆：配料罐中加入改性环氧树脂、有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），开300-500转/分低速搅拌，按顺序缓慢加入分散剂byk-163、膨润土膏、颜料、填料、适量有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），上磨研磨，根据细度要求研磨至合格；（2）制作成漆：将研磨合格漆浆转移至成品罐或不锈钢盆中，开300-500转/分低速搅拌，顺序添加有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比）、偶联剂kh-560，调至粘度、固体份控制指标至合格，合格后开高速1200-1500转/分搅拌，搅拌时间为20分钟；
所述的固化剂的制备：（3）不锈钢盆中加入固化剂d8115a与有机溶剂二甲苯/有机溶剂正丁醇=7/3（体积比），搅拌10分钟，制得成品。3.权利要求1所述汽车轻量化铝质基材涂料在用于提高漆膜对铝质基材附着力方面的应用。

技术总结

本发明涉及一种用于汽车轻量化铝质基材的涂料及其制备方法。它是由主剂和固化剂组成，其中主剂是由改性环氧树脂、颜料、填料、助剂和有机溶剂组成，固化剂为聚酰胺固化剂。主剂和固化剂的重量分数比是100：18-22。本发明是通过改性环氧树脂搭建的涂料体系，添加分散剂增强涂料润湿效果和漆膜附着力。满足汽车轻量化材质涂装，达到节能减排效果。达到节能减排效果。