一種抗衝擊汽車鋼板彈簧塗料及其製備方法與流程
2023-06-01 20:29:26 3
本發明涉及防腐蝕塗料技術領域，尤其涉及一種抗衝擊汽車鋼板彈簧塗料及其製備方法。
背景技術：
丙烯酸單體常在水性丙烯酸樹脂的聚合過程中被採用，由於丙烯酸上的親水性羧基的存在，使得聚合物乳液穩定性增強，在幹膜的條件下，羧基能夠與底材緊密的粘附在一起，大大提高了塗層間的附著力；但是在潮溼環境中，由於丙烯酸上的羧基親水，與水之間的締合作用很強烈，水分子容易通過毛細管吸附進入塗層與金屬的界面中，導致羧基與金屬基材表面的作用力大大降低，潮溼狀態附著力表現不佳，耐水性降低，隨之也會影響塗膜的防腐性能。功能磷酸酯單體是磷酸單酯、磷酸二酯和少量磷酸的混合物；磷酸單酯可以與金屬基材發生反應生成磷酸單酯鐵鹽，形成緻密的保護膜，這樣樣磷酸酯就被牢固地連接到基材上，從而提高了塗膜的附著力；
近年來，因為功能磷酸酯在提高塗膜防鏽性能以及抗閃鏽方面的奇效，使得他越來越受到重視，隨著越來越多的研發工作者開始研究它在水性丙烯酸防腐塗料中的應用。將其作為添加劑提高的防腐蝕性能明顯，並且操作過程簡單、方便，已經成為今後水性防腐塗料研究的一個重要發展方向；
然而，功能性磷酸酯單體多為進口，價格比較昂貴，磷酸酯單體製備的工藝較為複雜，國內對其合成過程系統的研究比較少，這些不利因素局限了磷酸酯在水性丙烯酸防腐塗料中的應用發展。然而發性能更優、更便宜的磷酸酯進展緩慢，所以，簡化磷酸酯的製備工藝以及儘量提高功能磷酸酯單體的利用率成為目前切實可行的方法；環氧樹脂對丙烯酸樹脂的改性對漆膜的硬度以及耐水性有顯著的提高；
磷酸酯功能單體對丙烯酸樹脂的改性能夠高效的提高漆膜的防鏽性能，而且操作簡便。由於目前含氟乳化劑與氟單體價格昂貴，接枝效率低。本發明考慮到汽車鋼板彈簧塗裝的特殊要求，採用磷酸酯單體以及環氧丙烯酸單體改性丙烯酸樹脂為主體樹脂；
汽車鋼板彈簧的塗裝過程是：一片一片鋼板彈簧進行塗裝，然後總成鎖在一起再進行塗裝的。如果塗層厚，鎖在一起的過程中，兩彈簧片之間的塗層就會擠壓出來，甚至破壞塗層。如果塗層太薄，一般的塗料防鏽性能差，不足以保護汽車鋼板彈簧片，這就需要製得的新塗料塗層較薄的情況下擁有儘可能高的防鏽性能。目前國內外汽車鋼板彈簧的塗層均較厚，或多或少的存在塗層總成過程中太厚擠壓的破壞，這些破壞處會進一步成為鏽蝕點，嚴重的影響汽車鋼板彈簧塗層的質量，儘可能提高單位厚度塗層的防鏽性正逐漸成為急需解決的難題。於是，本發明採用丙烯酸樹脂作為主體樹脂，用環氧樹脂對它進行改性，這就使得新塗料既具有環氧樹脂優異的防腐性能、附著力，又具有丙烯酸樹脂優異的耐化學品性以及柔韌性，極大的提高了單位厚度塗層的防鏽性能。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種抗衝擊汽車鋼板彈簧塗料及其製備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種抗衝擊汽車鋼板彈簧塗料，它是由下述重量份的原料組成的：
高嶺土6-9、順丁烯二酸二丁酯2-4、三異丙醇胺0.4-1、甲基丙烯酸羥乙酯7-9、五氧化二磷0.8-1、對甲氧基苯酚2-3、四丁基溴化銨0.6-2、丙烯酸17-20、甲基丙烯酸甲酯6-8、環氧樹脂e-51140-150、過硫酸銨0.07-0.1、碳酸氫鈉2-3、十二烷基苯磺酸鈉0.6-1、四甲氧基甲基甘脲0.8-1、氧化石墨烯3-5、雙癸基二甲基溴化銨1.7-2、六甲基環三矽氧烷0.3-1、棕櫚酸鈣2-3、二硫化二苯並噻唑0.4-1。
一種所述的抗衝擊汽車鋼板彈簧塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）將上述棕櫚酸鈣加入到其重量7-10倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為70-76℃，保溫攪拌10-20分鐘，加入上述高嶺土，繼續保溫攪拌10-15分鐘，加入上述三異丙醇胺，攪拌至常溫，過濾，將沉澱水洗3-4次，在40-50℃下真空乾燥1-2小時，磨成細粉，得改性高嶺土粉；
（2）取上述對甲氧基苯酚重量的65-70%，與上述甲基丙烯酸羥乙酯混合，升溫溫度為30-35℃、1000-1200轉/分下保溫攪拌10-13分鐘，加入上述五氧化二磷，升高溫度為70-75℃，保溫攪拌100-120分鐘，加入混合體系重量4-6%的水，送入87-90℃的恆溫水浴中，保溫攪拌2.7-3小時，出料冷卻，得羥基磷酸酯；
（3）將上述雙癸基二甲基溴化銨加入到其重量30-34倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為60-70℃，保溫攪拌4-7分鐘，加入上述氧化石墨烯，超聲6-10分鐘，得石墨烯分散液；
（4）將上述四丁基溴化銨、剩餘的對甲氧基苯酚混合，加入到上述丙烯酸中，升高溫度為50-60℃，加入上述六甲基環三矽氧烷，保溫攪拌20-30分鐘，得丙烯酸分散液；
（5）取上述環氧樹脂e-51，與上述二硫化二苯並噻唑混合，送入到100-110℃的油浴中，滴加上述丙烯酸分散液，保溫攪拌3-4小時，出料冷卻，得環氧丙烯酸酯單體；
（6）將上述石墨烯分散液、十二烷基苯磺酸鈉混合，加入到混合料重量6-9倍的去離子水中，在50-60℃下保溫攪拌6-10分鐘，加入上述環氧丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸甲酯，攪拌至常溫，得預乳液；
（7）將上述碳酸氫鈉加入到其重量18-20倍的去離子水中，在70-75℃下攪拌均勻，加入上述過硫酸銨，升高溫度為80-85℃，滴加上述預乳液，滴加完畢後加入上述改性高嶺土粉、羥基磷酸酯，繼續保溫攪拌50-60分鐘，降低溫度為60-65℃，加入剩餘各原料，保溫30-40分鐘，調節ph為6-7，研磨至細度小於50μm，即得。
本發明的優點是：
使用方法：在使用前將本發明的塗料與其重量20-30%的anquamine2771固化劑混合，攪拌均勻，即可進行塗裝；
本發明通過核殼乳液聚合的方法，將環氧丙烯酸酯的環氧基固定在核殼結構的核層，甲基丙烯酸作為親水交聯劑固定在核殼乳膠粒的外層，其中甲基丙烯酸上的羧基在乳液聚合的過程中先用有機胺中和封閉住，使得乳液在聚合以及貯存的過程中不會過早的發生環氧基與羧基的反應，隨著水分蒸發，乳膠粒粒子接觸、堆積、變形、塌陷，聚合物大分子得到充分的混合，又隨著有機胺的揮發，越來越多的羧基被解封，於是分布在不同層中的環氧基和羧基相遇發生了交聯反應，構成了本發明的自交聯乳液的交聯體系，漆膜的交聯度和緻密性得到極大的提高；
本發明將含有大量磷羥基能夠與金屬的表面形成絡合物的磷酸酯單體引入到丙烯酸酯乳液中，磷酸酯單體中磷羥基與金屬表面有較強的螯合作用，可以與多價金屬作用形成磷酸鹽絡合物，並以共價鍵的形式把聚合物牢固地連接到金屬基材上，溼附著力明顯提高，大量的磷羥基分布在核殼乳液的殼層，殼層的磷羥基能夠第一時間與金屬表面接觸，防止「閃蝕」現象的出現，使得乳液具有類似磷化作用的功能，既為汽車鋼板彈簧塗層省去了磷化處理這道工序，又不會產生磷化廢液而汙染環境，降低了成本，解決了汽車鋼板彈簧塗層現階段「落地量」大、不環保、防鏽能力差的問題；本發明的塗料加入了氧化石墨烯、高嶺土等，有效的提高了成品塗膜表面的硬度和抗衝擊強度。
具體實施方式
一種抗衝擊汽車鋼板彈簧塗料，它是由下述重量份的原料組成的：
高嶺土6、順丁烯二酸二丁酯2、三異丙醇胺0.4、甲基丙烯酸羥乙酯7、五氧化二磷0.8、對甲氧基苯酚2、四丁基溴化銨0.6、丙烯酸17、甲基丙烯酸甲酯6、環氧樹脂e-51140、過硫酸銨0.07、碳酸氫鈉2、十二烷基苯磺酸鈉0.6、四甲氧基甲基甘脲0.8、氧化石墨烯3、雙癸基二甲基溴化銨1.7、六甲基環三矽氧烷0.3、棕櫚酸鈣2、二硫化二苯並噻唑0.4。
一種所述的抗衝擊汽車鋼板彈簧塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）將上述棕櫚酸鈣加入到其重量7倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為70℃，保溫攪拌10分鐘，加入上述高嶺土，繼續保溫攪拌10分鐘，加入上述三異丙醇胺，攪拌至常溫，過濾，將沉澱水洗3次，在40℃下真空乾燥1小時，磨成細粉，得改性高嶺土粉；
（2）取上述對甲氧基苯酚重量的65%，與上述甲基丙烯酸羥乙酯混合，升溫溫度為30℃、1000轉/分下保溫攪拌10分鐘，加入上述五氧化二磷，升高溫度為70℃，保溫攪拌100分鐘，加入混合體系重量4%的水，送入87℃的恆溫水浴中，保溫攪拌2.7小時，出料冷卻，得羥基磷酸酯；
（3）將上述雙癸基二甲基溴化銨加入到其重量30倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為60℃，保溫攪拌4分鐘，加入上述氧化石墨烯，超聲6分鐘，得石墨烯分散液；
（4）將上述四丁基溴化銨、剩餘的對甲氧基苯酚混合，加入到上述丙烯酸中，升高溫度為50℃，加入上述六甲基環三矽氧烷，保溫攪拌20分鐘，得丙烯酸分散液；
（5）取上述環氧樹脂e，與上述二硫化二苯並噻唑混合，送入到100℃的油浴中，滴加上述丙烯酸分散液，保溫攪拌3小時，出料冷卻，得環氧丙烯酸酯單體；
（6）將上述石墨烯分散液、十二烷基苯磺酸鈉混合，加入到混合料重量6倍的去離子水中，在50℃下保溫攪拌6分鐘，加入上述環氧丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸甲酯，攪拌至常溫，得預乳液；
（7）將上述碳酸氫鈉加入到其重量18倍的去離子水中，在70℃下攪拌均勻，加入上述過硫酸銨，升高溫度為80℃，滴加上述預乳液，滴加完畢後加入上述改性高嶺土粉、羥基磷酸酯，繼續保溫攪拌50分鐘，降低溫度為60℃，加入剩餘各原料，保溫30分鐘，調節ph為6，研磨至細度小於50μm，即得。
性能測試：
耐3%鹽水700h無變化；
附著力1級，無「閃鏽」；
抗衝擊性：≥50kg/cm；
耐酸性：（25%硫酸、25℃）：30d無變化；
耐鹼性：（25%氫氧化鈉、25℃）：30d無變化。