CN106867368A - 一种传动轴用浸涂水漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动轴用浸涂水漆及其制备方法，涉及金属水漆技术领域。原料重量份：水性丙烯酸改性环氧树脂与环氧改性丙烯酸树脂20‑40份、催干剂0.3‑3份、pH调节剂0.4‑1.5份、分散剂0.6‑1.5份、消泡剂0.3‑0.5份、炭黑0.05‑3份、氧化石墨烯0.01‑1份、氧化铁黑4‑12份、防锈颜料2‑20份、滑石粉3‑8份、重质碳酸钙0.5‑8份、硫酸钡3‑8份、防沉剂0.05‑0.15份、成膜助剂2‑3份、润湿剂0.1‑0.5份、流平剂0.1‑0.5份、防闪锈剂0.1‑0.5份、增稠剂0.1‑1.2份、水10‑28份。该水漆易提升膜厚，硬度高，耐磨防腐性好，室温速干，VOC含量极低。

Description

一种传动轴用浸涂水漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属水漆技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的提升及汽车工业的不断发展，汽车已成为人们日常生活中必不可少的代步工具。而汽车传动轴作为汽车底盘中动力系统中的重要零部件总成，主要是由钢、铸铁等材料组成，其长期处于高危、高湿环境中，所接触环境相对较复杂，易接触污水、泥沙，尤其是当汽车在高速行驶时，路面的砂石会对其产生撞击和冲刷，导致涂层受损坏，从而失去耐腐蚀能力，进而影响汽车性能及人员安全。因此，对传动轴的涂装防护就显得尤为重要。为防止传动轴在储存、运输和使用中出现磨损、锈蚀，多使用防护涂料对其进行防护。这就要求传动轴涂料不但具有优异的附着力、柔韧性、抗冲击性能及良好的硬度，而且具有良好的防腐性能及良好的耐化学品性。

目前绝大部分传动轴企业主要使用溶剂型的工业涂料。随着人们对环境及健康的日益重视，水性涂料已获得了越来越广泛的应用，传统溶剂型涂料在生产和使用过程中所释放的有机挥发性物质(VolatileOrganic Compounds，VOC)产生的污染，目前成为排在汽车之后的城市主要污染源，随着我国环保法律法规的不断完善和健全，强制性使用环保型工业涂料已经成为大势所趋。而水性工业涂料作为环保型涂料的重点发展方向之一，在传动轴行业中的应用具有非常广阔的市场。但是传统的浸涂水漆存在漆膜硬度不够高、容易出划痕、耐化学性差、固含低、膜厚薄等缺点。并且，由于传动轴生产厂家生产工艺、及场地等因素限制，传动轴用水性涂料又必须具备优异的干燥性能，以保证传动轴下涂装线即可进入下一工序进行生产操作。为响应国家的环保法令以及节能减排的政策规定，针对传动轴的涂装要求，开发一款低有机挥发物（VOC）排放、快干并且性能优良的水性工业涂料意义重大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种传动轴用浸涂水漆及其制备方法，该浸涂水漆具有优异的附着力、柔韧性、抗冲击性能及良好的硬度，而且具有良好的防腐性能及良好的耐化学品性能，容易提升膜厚，耐磨性突出，VOC含量极低，健康环保，还具有优异的干燥性能，可以保证传动轴下涂装线即可进入下一工序进行生产操作。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种传动轴用浸涂水漆，包括以下重量份数的原料：

水性丙烯酸改性环氧树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂20-40份、催干剂0.3-3份、pH调节剂0.4-1.5份、分散剂0.6-1.5份、消泡剂0.3-0.5份、炭黑0.05-3份、氧化石墨烯0.01-1份、氧化铁黑4-12份、防锈颜料2-20份、滑石粉3-8份、重质碳酸钙0.5-8份、硫酸钡3-8份、防沉剂0.05-0.15份、成膜助剂2-3份、润湿剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.5、防闪锈剂0.1-0.5份、增稠剂0.1-1.2份、去离子水10-28份。

优选的，水性丙烯酸改性环氧树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂的重量比为0.9:1至1.2:1。

优选的，防锈颜料为磷酸锌和复合铁钛粉，磷酸锌和复合铁钛粉的重量比为0.7:1至1.5:1。

优选的，分散剂为聚丙烯酸酯类分散剂。

进一步优选的，分散剂为德国比克公司的BYK190和BYK194，BYK190和BYK194的重量比为1：1。

优选的，润湿剂为聚醚改性有机硅化合物；消泡剂为有机硅类消泡剂。

进一步优选的，润湿剂为德国比克公司的BYK346、德国迪高公司的Tego270中的一种或两种；消泡剂为德国比克公司的BYK028。

优选的，防闪锈剂为北京之途化工有限公司的ZT-707。

优选的，防沉剂为膨润土；成膜助剂为醇脂-12；pH调节剂为二甲基乙醇胺、氨水、多功能胺AMP-95中的一种或几种；增稠剂为纤维素类增稠剂、碱溶胀型增稠剂或缔合型增稠剂。

传动轴用浸涂水漆的制备方法，包括如下步骤：

步骤a，首先将氧化石墨烯溶解在去离子水中，配制成氧化石墨烯含量为4wt%的氧化石墨烯水溶液，并经过搅拌分散、超声波分散；

步骤b，按照上述原料配比将水性环氧改性丙烯酸树脂、剩余去离子水、pH调节剂、催干剂、分散剂、部分消泡剂、成膜助剂、防闪锈助剂、氧化石墨烯水溶液加入备料锅中，将加入到备料锅中的配料进行搅拌，直至搅拌均匀后，按照上述原料配比加入炭黑、氧化铁黑、滑石粉、重质碳酸钙、硫酸钡、防锈颜料、防沉剂，搅拌分散，形成均匀漆浆；将漆浆进行研磨，研磨至细度小于等于25微米；

步骤c，将研磨合格的漆浆加入到调漆罐中，在搅拌状态下，依次加入水性丙烯酸改性环氧树脂、部分消泡剂、润湿剂、流平剂，最后用增稠剂调节漆浆的粘度，制得半成品；将半成品经200目纱网过滤，得到传动轴用浸涂水漆。

本发明所使用的氧化石墨烯为按照Hummers方法制备而成，经过分离提纯后使用。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本发明通过添加氧化石墨烯(GO)这种片层纳米材料，制备出纳米复合浸涂水漆，使浸涂水漆具有漆膜表面清洁、美观，容易提升膜厚（涂四杯测试粘度在30S左右，浸涂1遍膜厚≥40μm），防锈能力突出，并且具有室温速干性能（25℃，膜厚在40μm表干时间约为9-15分钟）等优点。

（2）氧化石墨烯(GO)作为新型的纳米材料，具有良好的柔韧性和亲水性能，能够很好应用在水性涂料中，与高分子材料有很好的相互作用。它质量轻，强度高，少量的添加量，就能够使涂层获得良好的致密涂层。氧化石墨烯是片层结构，厚度达到几十纳米左右，直径（或者称做宽度）在几百微米（零点几毫米）。而纳米级尺度会具有纳米效应，片层结构有利于在涂料中覆盖在基材表面，并且由于其粒径较大和较多的极性官能团使其与树脂等有机物、填料等无机物或者基材有很好的相互作用，能够替代部分膨润土和增稠剂，增强涂料抗流挂性能和防沉降性能。

（3）本发明将水性丙烯酸改性环氧树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂作为基料复配使用，综合两者高硬度、高光泽、耐候性、防锈性能等优点，最终制备的浸涂水漆可常温自干，也可烘干，且储存稳定性好，具有良好的耐酸、耐碱、耐油、耐老化、耐水等综合功能。该浸涂水漆漆膜丰满、附着力强、韧性好、兼具耐腐蚀和装饰性能，应用范围广泛。

（4）分散剂为德国比克公司的BYK190和BYK194，BYK190和BYK194的重量比为1：1。两者均为水性涂料和水性颜料浓缩浆用润湿和分散助剂。搭配使用可以有效防止颜料絮凝，因而使涂料和颜料浆的色相和着色力稳定化，颜料混合物中的浮色和发花也减少，并增加了体系的贮存稳定性，改善了颜料润湿和光泽，降低了研磨料的粘度。

（5）配方中根据颜基比(P/B)、临界颜料体积分数(CPVC)合理的搭配了氧化铁黑、复合铁钛粉、滑石粉、重质碳酸钙、硫酸钡等体质颜料，提高膜厚的同时提高了涂层的致密度。

（6）通过添加片层状滑石粉改进涂膜的机械应力；搭配具有良好填充效果的重质碳酸钙、硫酸钡从而提升涂层的致密度，降低漆膜可渗透性。

（7）配方中添加磷酸锌、氧化铁黑、复合铁钛粉。氧化铁黑与复合铁钛粉具有一定的物理防锈功能；在化学防锈颜料磷酸锌的作用下，Zn²⁺与Fe²⁺结合，生成难溶于水的螯合物,形成阴极保护。磷酸根和铁离子在钢铁表面形成具有防锈作用的致密的磷酸铁保护膜，同时能与涂料中的羟基等基团络合，使颜料-涂料-底材之间形成化学键而提高涂层的附着力和抗渗性，大大提高了漆膜的初期抗闪锈性和防腐蚀性。

（8）防闪锈剂ZT-707是由多种高效化学剂复配而成的锈蚀抑制剂。它能防止水性涂料 “闪锈”的形成，能有效地解决在喷砂铁、生铸铁和焊缝位置等铁质材料上易出现的闪锈问题。ZT-707能解决水性涂料漆膜干燥后短期内遇水返锈问题。

（9）本发明制备的传动轴专用浸涂水漆通过氧化石墨烯、成膜物质、体质颜料、防锈颜料和抗闪锈剂共同作用，使制备的浸涂水漆具有如下优点：1、容易提升膜厚，浸涂（涂四杯30S）一遍膜厚≥40μm；2、硬度高，自干可达H-2H；3、耐磨性特别突出，磨耗损失≤0.02g（500r/750g）；4、极佳的耐水、耐溶剂、耐酸碱等化学性能（膜厚20μm，耐水＞10天，耐5%硫酸水溶液＞4天、耐5%NaOH水溶液＞2天），同时耐盐雾可达480小时。5、工业防腐水漆VOC含量极低，＜40g/L。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式作对本发明做进一步的详细描述。

本发明的实施例所用原料商品名称、型号和生产厂家如下：

实施例

一种传动轴用浸涂水漆，包括以下重量份数的原料：

水性丙烯酸改性环氧树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂20-40份、催干剂0.3-3份、pH调节剂0.4-1.5份、分散剂0.6-1.5份、消泡剂0.3-0.5份、炭黑0.05-3份、氧化石墨烯0.01-1份、氧化铁黑4-12份、防锈颜料2-20份、滑石粉3-8份、重质碳酸钙0.5-8份、硫酸钡3-8份、防沉剂0.05-0.15份、成膜助剂2-3份、润湿剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.5份、防闪锈剂0.1-0.5份、增稠剂0.1-1.2份、去离子水10-28份。

水性丙烯酸改性环氧树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂的重量比为0.9:1至1.2:1。

防锈颜料为磷酸锌和复合铁钛粉，磷酸锌和复合铁钛粉的重量比为0.7:1至1.5:1。

分散剂为聚丙烯酸酯类分散剂，选用德国比克公司的BYK190和BYK194，BYK190和BYK194的重量比为1：1。

润湿剂为聚醚改性有机硅化合物，选用德国比克公司的BYK346、德国迪高公司的Tego270中的一种或两种。

防沉剂为膨润土；成膜助剂为醇脂-12；pH调节剂为二甲基乙醇胺、氨水、多功能胺AMP-95中的一种或几种；增稠剂为纤维素类增稠剂、碱溶胀型增稠剂或缔合型增稠剂。

实施例1-4具体原料配比见下表表1和表2所示：

表1

表2

传动轴用浸涂水漆的制备方法，包括如下步骤：

步骤a，首先将氧化石墨烯溶解在去离子水中，配制成氧化石墨烯含量为4wt%的氧化石墨烯水溶液，并经过高速分散、超声波分散；

步骤b，按照上述原料配比将水性环氧改性丙烯酸树脂、剩余去离子水、pH调节剂、催干剂、分散剂、部分消泡剂、成膜助剂、防闪锈助剂、氧化石墨烯水溶液加入备料锅中，将加入到备料锅中的配料进行低速搅拌，直至搅拌均匀后，按照上述原料配比加入炭黑、氧化铁黑、滑石粉、重质碳酸钙、硫酸钡、防锈颜料、防沉剂，高速分散20分钟以上，形成均匀漆浆；将漆浆进行研磨，研磨至细度小于等于25微米；

步骤c，将研磨合格的漆浆加入到调漆罐中，在中速搅拌下，依次加入水性丙烯酸改性环氧树脂、部分消泡剂、润湿剂、流平剂，最后用增稠剂将漆浆的粘度调到规定粘度，制得半成品；将半成品经200目纱网过滤，得到传动轴用浸涂水漆。

直径2米的反应釜（容器）内制备的话，低速搅拌400-600转/分钟，中速搅拌为600-800转/分钟，高速搅拌为800-1000转/分钟。

粘度根据客户与具体使用产品要求的不同来调节，一般为50S-60S左右(涂-四杯，25℃)，也可以为85S左右(涂-四杯，25℃)。

防锈，抗冲击性能，附着力，硬度，防腐性等性能检测，行业内主要采用通用标准，例如，使用马口铁板，膜厚在20μm，铅笔硬度H-2H，附着力≤1级，柔韧性0.5mm(r=0.5mm)，冲击＞50cm,防腐性能主要体现在中性盐雾性能，膜厚在60μm，盐雾测试可以达到5天不起泡，不生锈。

实施例1：成本最低，性能良好，例如，使用马口铁板，膜厚在20μm，铅笔硬度2H-3H，附着力≤1级，柔韧性0.5mm(r=0.5mm)，冲击＞50cm,防腐性能主要体现在中性盐雾性能，膜厚在60μm，盐雾测试可以达到5天不起泡，不生锈。

实施例2：成本相对低，性能良好，防锈性能较例1提高，例如，使用马口铁板，膜厚在20μm，铅笔硬度2H，附着力≤1级，柔韧性0.5mm(r=0.5mm)，冲击＞55cm,防腐性能主要体现在中性盐雾性能，膜厚在60μm，盐雾测试可以达到6天不起泡，不生锈。

实施例3：性能良好，防锈性能较例2提高，例如，使用马口铁板，膜厚在20μm，铅笔硬度2H，附着力≤1级，柔韧性0.5mm(r=0.5mm)，冲击＞55cm,防腐性能主要体现在中性盐雾性能，膜厚在60μm，盐雾测试可以达到7天不起泡，不生锈。

实施例4：防锈性能最好，防锈性能较例2提高，例如，使用马口铁板，膜厚在20μm，铅笔硬度2H，附着力≤1级，柔韧性0.5mm(r=0.5mm)，冲击＞55cm,防腐性能主要体现在中性盐雾性能，膜厚在60μm，盐雾测试可以达到8天不起泡，不生锈。

Claims (10)

1.一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于：包括以下重量份数的原料：水性丙烯酸改性环氧树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂20-40份、催干剂0.3-3份、pH调节剂0.4-1.5份、分散剂0.6-1.5份、消泡剂0.3-0.5份、炭黑0.05-3份、氧化石墨烯0.01-1份、氧化铁黑4-12份、防锈颜料2-20份、滑石粉3-8份、重质碳酸钙0.5-8份、硫酸钡3-8份、防沉剂0.05-0.15份、成膜助剂2-3份、润湿剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.5份、防闪锈剂0.1-0.5份、增稠剂0.1-1.2份、去离子水10-28份。

2.根据权利要求1所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，水性丙烯酸改性环氧树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂的重量比为0.9:1至1.2:1。

3.根据权利要求1所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，防锈颜料为磷酸锌和复合铁钛粉，磷酸锌和复合铁钛粉的重量比为0.7:1至1.5:1。

4.根据权利要求1所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，分散剂为聚丙烯酸酯类分散剂。

5.根据权利要求4所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，分散剂为德国比克公司的BYK190和BYK194，BYK190和BYK194的重量比为1：1。

6.根据权利要求1所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，润湿剂为聚醚改性有机硅化合物；消泡剂为有机硅类消泡剂。

7.根据权利要求6所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，润湿剂为德国比克公司的BYK346、德国迪高公司的Tego270中的一种或两种；消泡剂为德国比克公司的BYK028。

8.根据权利要求1所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，防闪锈剂为北京之途化工有限公司的ZT-707。

9.根据权利要求1所述的一种传动轴用浸涂水漆，其特征在于，防沉剂为膨润土；成膜助剂为醇脂-12；pH调节剂为二甲基乙醇胺、氨水、多功能胺AMP-95中的一种或几种；增稠剂为纤维素类增稠剂、碱溶胀型增稠剂或缔合型增稠剂。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种传动轴用浸涂水漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a，首先将氧化石墨烯溶解在去离子水中，配制成氧化石墨烯含量为4wt%的氧化石墨烯水溶液，并经过搅拌分散、超声波分散；

步骤b，按照上述原料配比将水性环氧改性丙烯酸树脂、剩余去离子水、pH调节剂、催干剂、分散剂、部分消泡剂、成膜助剂、防闪锈助剂、氧化石墨烯水溶液加入备料锅中，将加入到备料锅中的配料进行搅拌，直至搅拌均匀后，按照上述原料配比加入炭黑、氧化铁黑、滑石粉、重质碳酸钙、硫酸钡、防锈颜料、防沉剂，搅拌分散，形成均匀漆浆；将漆浆进行研磨，研磨至细度小于等于25微米；

步骤c，将研磨合格的漆浆加入到调漆罐中，在搅拌状态下，依次加入水性丙烯酸改性环氧树脂、部分消泡剂、润湿剂、流平剂，最后用增稠剂调节漆浆的粘度，制得半成品；将半成品经200目纱网过滤，得到传动轴用浸涂水漆。