一种汽车零部件通用低温水性导电底漆及其制备方法及应用与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种汽车零部件通用低温水性导电底漆及其制备方法及应用。


背景技术：

2.随着全球汽车工业的迅速发展和对低voc涂料的推进汽车零部件喷涂的水性化已是必然趋势。
3.与传统商乘用车的保险杠、扰流板、后视镜、中控面板、车门内饰条等汽车内外饰零部件喷涂底漆相比，本发明产品可以达到极低的voc排放，甚至不排放voc的环保要求。
4.另外，对于保险杠这类聚丙烯为主的塑料，表面能极低，涂料附着较为困难，一般油性涂料都难施工和满足各项性能指标的基材，本发明可以较好的适应包括保险杠在内的各种汽车零部件塑料和非塑料基材的附着和性能。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种汽车零部件通用低温水性导电底漆。本发明产品可以达到极低的voc排放，甚至不排放voc的环保要求。且针对一般油性涂料都难施工和满足各项性能指标的基材，本发明可以较好的适应包括保险杠在内的各种汽车零部件塑料和非塑料基材的附着和性能。
6.本发明的目的之二在于提供一种汽车零部件通用低温水性导电底漆的制备方法。
7.本发明的目的之三在于提供一种汽车零部件通用低温水性导电底漆的应用。
8.不局限使用在汽车保险杠等难附着塑料件，也可用于abs/pc、pbt等常规塑料和smc、eg cf等人工合成材料以及电泳层上作为导电涂料在静电喷涂中的应用。
9.为了实现本发明的目的之一，所采用的技术方案是：
10.一种汽车零部件通用低温水性导电底漆，按重量份计算，包括如下组分：
11.丙烯酸乳液(pa)0-20份；
12.聚氨酯丙烯酸杂化共聚物(pua)0-20份；
13.聚氨酯分散体(pud)0-20份；
14.氯化聚烯烃乳液(poem)10-40份；
15.丙烯酸改性氯化聚烯烃乳液(poa)10-40份；
16.纯水(diw)10-40份；
17.助剂0-20份；
18.颜填料10-30份。
19.在本发明的一个优选实施例中，所述丙烯酸乳液为阴离子型自交联乳液。
20.在本发明的一个优选实施例中，所述聚氨酯丙烯酸杂化共聚物为脂肪族聚氨酯丙烯酸杂化物，通过脂肪族聚氨酯丙烯酸杂化物实现低温成膜。
21.在本发明的一个优选实施例中，所述聚氨酯分散体为阴离子型聚氨酯分散体，可
低温自干。
22.在本发明的一个优选实施例中，所述氯化聚烯烃乳液为氯化聚丙烯乳液。氯化聚丙烯乳液内不含有voc。
23.在本发明的一个优选实施例中，所述丙烯酸改性氯化聚烯烃乳液为自乳化丙烯酸改性氯化聚丙烯，水稀释良好且不含voc。
24.在本发明的一个优选实施例中，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、导电碳黑、气相二氧化硅、硅酸镁铝、膨润土、硫酸钡、三聚磷酸铝、硅藻土、高岭土、碳酸钙中的任意一种或多种。优选0.2-2份的导电碳黑。更优选1.6 份。
25.在本发明的一个优选实施例中，所述助剂包括表面活性剂、杀菌剂、流变助剂、ph调节剂、成膜助剂、助溶剂、增稠剂、抗盐雾助剂或憎水助剂中的任意一种或多种。
26.所述表面活性剂为润湿流平剂、润湿分散剂、消泡剂、抑泡剂或防浮色剂中的任意一种或多种。
27.所述流变助剂为有机类或无机类流变助剂，所述有机类流变助剂为聚氨酯缔和型、碱溶涨型、聚酰胺蜡或eva蜡型流变助剂中的任意一种或多种；
28.所述无机类流变助剂为硅酸镁铝、滑石粉、气相二氧化硅、凹凸棒或膨润土中的任意一种或多种。
29.为达到上述第二目的，本发明采用下述技术方案：
30.一种汽车零部件通用低温水性导电底漆的制备方法，包括以下步骤：
31.第一步，在低速搅拌下依次加入适量纯水、部分助剂，调节ph至设定范围内，然后加入所述pa/pua/poa中的一种或几种，
32.后中速搅拌均匀，再依次加入所述颜填料，用纯水调整粘度至适合后高速分散30-60min；
33.第二步，将第一步中所得预混浆研磨细度至10μm后过滤出研磨浆，计算重量和得率；
34.第三步，将步骤二当中所得浆料加入适量的助剂，以及所述poem/pud/pua 中的一种或几种，后加入剩余助剂，调整固含、粘度、ph值至合格即得所述水性导电底漆。
35.在本发明的一个优选实施例中，所述低速为100-300rpm，中速为 500-800rpm，高速为不低于800rpm；
36.所述ph至设定范围为8-9。
37.在本发明的一个优选实施例中，所述粘度包括t-4#杯粘度和blockfield 粘度，低剪(250刀秒)下粘度为100-200mpa/s，高剪(2000刀秒)下粘度为60-120mpa/s。
38.一种汽车零部件通用低温水性导电底漆的应用，所述应用为喷涂于汽车保险杠、pet/pbt、abs/pc塑料件上，或在smc、eg cf人工合成材料以及电泳层上用作静电喷涂的低温水性导电底漆。
39.本发明的有益效果在于：
40.1、针对保险杠基材无需火焰处理，且施工voc≤5％，非常环保；
41.2、可以做到低温(80℃)烘烤且不加固化剂下满足常规耐水、附着力等性能；
42.3、制备工艺相对简单，灵活性高，无需特殊(如密封性、氮气保护、水浴、高压等)处理，与传统油性类产品生产工艺没有差别，非常适宜工业化量产；
43.4、基材适用性宽，单产线生产效率极高，无须换产线；因为本发明不局限使用在汽车保险杠上，在汽车内外饰常见基材如：pbt/pbt、abs/pc等塑料件上，以及smc、eg cf等人工合成材料，甚至电泳层上，也可以用作静电喷涂或非静电喷涂使用。
具体实施方式
44.为了更加清楚地说明本发明，下面结合优选的实施例对本发明进一步地阐述。有经验的该行业领域技术人员应该能了解清楚，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应该以此限制本发明的保护范围。
45.上述技术方案中，可简化为粘合剂(binder)构建，颜填料组合和助剂组合三部分。
46.粘合剂(binder)构建：
47.pa和pua可提供高效的颜料润湿、定向、包裹作用，以及对非pp基材上提供附着力；pud作用是增进漆膜的柔韧、重涂和耐水性等关键机械性能，及与上层涂料的配套性等；poa和poem是对pp为主的基材提供主要附着力的载体，同时也是在pp类基材上抵御耐水和耐汽油的关键原料；
48.颜填料组合：包括钛白粉、滑石粉、导电碳黑、气相二氧化硅、硅酸镁铝、膨润土、硫酸钡、三聚磷酸铝、硅藻土、高岭土、碳酸钙等，作用有提供导电性的、填充性的、着色性的、增强对底材的遮盖能力的、表面爽滑的、表面平整细腻度。
49.助剂组合：水基助剂分表面活性类、流变类、ph调节剂、杀菌防霉剂、成膜助剂、抗盐雾助剂、憎水助剂等。
50.表面活性类有包括降低水基表面张力，促进对基材的润湿流平和涂料的表面铺展，有包括是促进颜色与在体系中的分散及稳定性，防止浮色发花，有包括对体系的消泡和抑泡作用。
51.流变助剂包括有机类和无机类，如聚氨酯缔和型、碱溶涨型、聚酰胺蜡和eva蜡型等有机类，和硅酸镁铝、滑石粉、气相二氧化硅、凹凸棒、膨润土等无机类，其作用结果无论有机无机，都是为了增加流变性特点，如防流挂性、防沉降(软沉降和硬沉降区别应用)、防施工喷涂发花性、以及针对静电喷涂旋杯的抗高速剪切的作用等，每个流变助剂种类作用原理各有特点，针对这点，有经验的涂料应用工程师可以自行试验，找出最佳适合的体系流变助剂。
52.成膜助剂、ph调节剂、杀菌防霉剂提供油漆较好施工性、储存和稳定性能；抗盐雾剂和憎水剂等功能型添加助剂与其名字作用一致，添加量较少，对整体性能辅助作用。
53.以下结合若干实施案例对本发明做更详细的描述：
54.实施例1
55.一种汽车零部件通用低温水性导电底漆的制备方法如表1中实施例1原料配方组成：
56.具体包括如下制备步骤，具体配比见表1：
57.第一步，在低速搅拌下依次加入适量纯水、部分助剂，调节ph至设定范围内，然后加入所述pa/pua/poa中的一种或几种，
58.后中速搅拌均匀，再依次加入所述颜填料，用纯水调整粘度至适合后高速分散30-60min；
59.第二步，将第一步中所得预混浆研磨细度至10μm后过滤出研磨浆，计算重量和得率；
60.第三步，将步骤二当中所得浆料加入适量的助剂，以及所述poem/pud/pua 中的一种或几种，后加入剩余助剂，调整固含、粘度、ph值至合格即得所述水性导电底漆。
61.实施例2
62.相对实施例1，将pa减至5％，poa减至5％，流变助剂当中的聚酰胺蜡减至0.5％，poem增加到30％，新增5％的pua和0.5％的膨润土，其他均没有变化。制造工艺同实施例1。
63.实施例3
64.相对实施例1，去除了pa，并将poa增加到30％，poem减至10％，遮盖介质减至7％，且新增加了5％的pua和3％的硅土，其他没有变化，制造工艺同实施例1。
65.实施例4
66.相对实施例1，去除了poa，并将poem增至30％，新增5％的pua和4％的硅土以及1％的硫酸钡，并将遮盖介质减至5％，其他原料重量份同实施例1，制造工艺同实施例1。
67.其中表1当中的导电介质为导电碳黑，遮盖介质为钛白粉。
68.乙二醇丁醚做主要成膜助剂，异丙醇为助溶剂。
69.hv30为碱溶胀型增稠剂。
70.表1：各实施例和对比例的原料组成与配方重量份列表
71.[0072][0073]
对比例1
[0074]
相对实施例1，变化点在于pa增至20％，新增20％的pua，去除poem，并将poa由20％将至5％，其他原料重量份同实施例1，制造工艺同实施例1。
[0075]
对比例2
[0076]
相对实施例2，去除了5％的pud和0.5％膨润土，将聚酰胺蜡由0.5％增至 1％，其他原料重量份没有变动，制造工艺同实施例2。
[0077]
基材制板的性能验证
[0078]
该项目的在于测试各实施例与对比例的单次喷涂和返工喷涂件的性能，一次件(3c3b)制版工艺烘烤时间统一为：80℃*40min，重涂件常温下放置 10天后返喷；性能测试前养护条件为：60℃*2天或者80℃*8h；测试基材为pp板粒子型号：ef119aec-9502，abs/pc板粒子型号：abs-xr404。详细测试项目和方法如下表2所示，实施例1-4以及对比例1-2的测试结果如下表3 所示。
[0079]
表2：涂层关键性能测试项目和测试方法
[0080][0081]
表3：各实施例与对比例性能测试对比
[0082][0083]
由表3中各实施例和对比例结果可以得到：
[0084]
1.pud对重涂耐指扣和漆膜的耐折弯耐以及高压冲水、落锤冲击有明显提升作用。
[0085]
2.当poa或poem加量≤5％时在pp基材的附着力出现不良，尤其在pu 层重涂时，容易被撕拉掉。
[0086]
3.导电介质量不变，其他颜填料的替换和变更，总体颜基比不变下，不影响干膜导电性大小。
[0087]
4.保持合理的粘合剂(binder)价格是持有良好的机械和化学性能的关键，四个实施例的结果其架构都是：pa/pua组合 poa/poem组合 pud，因此如本发明的权利要求所述，其亮点在于粘合剂(binder)的组合。
[0088]
显然，本发明的上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域的行业技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形
式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。