[发明专利]疏水型纳米复合汽车面漆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种疏水型纳米复合汽车面漆，具有疏水、自清洁能力，同时公开了该复合汽车面漆的制备方法，属于汽车表面的防护技术领域。

背景技术

近年来，疏水薄膜在科学研究和工农业生产、人们日常生活等诸多领域中有了较广阔的应用。疏水技术对于建筑工业、金属行业等的防腐防锈及防污也很有现实意义。特别是近年来的微电子系统、光电子元器件及纳米科技等高新技术的高速发展 ,给疏水涂层的研究和应用于勃勃生机。但是直到目前为止，仍然没有一种成型的具有疏水性和自清洁能力的汽车面漆可以直接应用于汽车表明喷涂。目前，国内外对于汽车面漆的疏水性方面的研究比较少，其中较为成功的，如德国eazY Clean Technologies公司已生产出了为汽车和船表面使用的涂层；以及哈尔滨化工研究所研制出一种附着力好、光滑透明、防污性强，用于汽车面漆的疏水涂料，这种涂料采用新型改性硅油为主体，经过乳化后，制成乳液，可喷涂于汽车面漆表面，干燥后形成牢固性涂层。这种涂层涂在原汽车面漆表面，类似于汽车表面打蜡后者封釉，疏水性不是汽车面漆直接具有的性质。此外，这种涂层持久性差，需要定期更换。且造价颇高，不能普及生产也不能代替现有的汽车面漆涂料直接喷涂于底漆和中涂层上。因此，具有疏水性的汽车面漆具有非常重大的理论研究价值和实际应用价值。

发明内容

本发明公开了一种疏水型纳米复合汽车面漆，将疏水性、自清洁能力引入到汽车面漆领域，使得汽车表面能够具有疏水和自清洁能力，能够节约大量的洗车用水和成本，并在一定程度上加强了汽车的防腐能力。

本发明还公开了一种疏水型纳米复合汽车面漆的制备方法，成本较低、工艺较简单、便于工业化生产。

本发明的疏水型纳米复合汽车面漆，其特征在于是由以下原料按重量份数比制成的：

纳米二氧化硅0.4~50；丙烯酸型汽车面漆50~150；纳米分散助剂0.2~20；有机溶剂20~200。

所述的纳米分散液助剂选自3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种。

所述的有机溶剂选自乙酸乙酯和二甲苯中的一种或两种混用。

本发明的疏水型纳米复合汽车面漆的生产工艺包括以下步骤：

1）将纳米分散液助剂液体放入反应釜中，加入上述有机溶剂，搅拌20~40分钟（转速为300~800转/分），保持搅拌状态，再加入纳米二氧化硅，得到纳米二氧化硅分散液；用超声波纳米材料分散仪，分散处理20~40分钟，温度为30~55℃，超声频率为20~40kHz。

2）将汽车面漆加入反应釜中，控制温度为30~40℃，转速为200~1000转/分条件下搅拌1~2小时，使之充分混合，状态均匀、稳定。

3）将步骤2）的面漆放入超声波分散仪中，用超声波分散30~90分钟，温度为30~55℃，超声波频率为20~40kHz，抽滤除去溶剂，得到本发明疏水面漆。

以下实验表明本发明疏水型纳米复合丙烯酸汽车面漆之所以有良好的疏水性：

为了验证本发明的效果以及更好地解释本疏水纳米复合汽车面漆的疏水作用的机理，将本发明所得到的疏水型纳米复合汽车面漆与原汽车面漆进行喷涂后，用德国Dataphysics OCA20接触角测量仪分别测量其漆膜表面上水的接触角，如图3所示，用扫描电子显微镜（SEM）观察本发明面漆漆膜表面的表面形态，如图1所示；X射线光电子能谱分析仪（XPS）分析本发明漆膜表面的化学组成，如图2所示。SEM观察重点在于观察漆膜表面的表面粗糙度和表面形态，XPS分析重点在于分析纳米二氧化硅（以硅元素为标记）是否均匀的分散在漆膜之中及漆膜的表面上。

由图3可见原漆膜表面水接触角仅为80.3°（参见图3a），而本发明的疏水性纳米复合汽车面漆表面水的接触角达到139.9°（见图3b），显然本发明具有很明显的疏水效果。在扫描电子显微镜下观察，发现本发明漆膜表面均匀得分布着直径大约10微米至30微米的突起（图1 a），并且每个突起都是由直径为纳米级的一些小层状结构组成(图1b)。这种微-纳米二级结构是由加入的纳米二氧化硅颗粒所引起的（图2可见，纳米二氧化硅均匀分散于漆膜的表面上）。而这种微-纳米二级结构与荷叶表面的微观结构非常相似。这种结构恰是荷叶具有超疏水性的主要原因。正是这种微-纳米二级结构的存在才使得本发明的纳米复合材料的丙烯酸汽车面漆才有了良好的疏水作用。可见，本发明有着重要的理论研究价值和实际应用价值。