[发明专利]基于高耐磨性纳米金刚石填料的汽车面漆的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油漆技术领域，具体涉及一种基于高耐磨性纳米金刚石填料的汽车面漆的制备方法。 

背景技术

社会发展迅速，汽车已经走进千家万户，汽车面漆涂层的硬度值关系到汽车面漆面的耐用性和一些机械功能的运动性，也是汽车检测质量的一个指标。汽车面漆在使用过程中会受到各种外力的影响：在高速行车受到沙粒、飞石击中，受到外力剐蹭、碰撞时也比较容易留下刮痕，普通漆的车在清洁时直接用干布或过脏的油墩布擦拭，易将漆面划伤。另外，时间一长，紫外线照射，酸雨和化学品的腐蚀就会造成原厂车漆的耐磨性、耐候性和耐腐蚀性能的下降。汽车面漆就失去光泽，表面坑坑洼洼，伤痕累累。 

提高汽车面漆的硬度可有效提高车漆面的光泽度和耐磨性，使车漆有效抵挡硬物刮擦，车辆轻微擦碰，能更好的抵挡风沙和雨雪天气，抵御恶劣环境(高温、严寒、酸、盐、撞、磨)，保持车漆亮度，让汽车持久美观。车漆的硬度是根据国家标准《GB/T 6739-2006 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》来衡量的，可分为9B～9H共20类。原厂车漆的硬度一般都在2H～4H铅笔的硬度。目前加入金属粉末是提高汽车面漆硬度的一种常用的方法。 

金刚石是已知的自然界中最硬的材料，同时集优异的热、光、声、电磁、化学性能于一体的新型功能材料。在金刚石晶体内部，每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构，使得金刚石具有自然界中最大的硬度。金刚石微粉作为一种抗磨剂加入到润滑油中已有应用。纳米金刚石作为一种填料加入到汽车面漆中，可有效提高车漆硬度，抵御各种侵袭。但直接加入纳米金刚石，会有颗粒团聚沉降、颜色略微改变的问题。 

使用爆炸法人工合成的纳米金刚石作为纳米材料，由于其颗粒表面的高度活性以及吸附和化学键联接的官能团，可以与基体形成化学键的作用。但是纳米金刚石尺寸为1～100nm，属于超细粉体颗粒，由于其具有高比表面积和较高的表面能，处于一种热力学不稳定状态，彼此之间极易产生自发团聚现象，使粒径变大，会使汽车面漆出现肉眼可见的颗粒，甚至出现车漆聚集流淌的现象。同时由于在合成过程中添加剂的加入，纳米金刚石略带色彩，加入汽车面漆后会略微改变车漆颜色。 

发明内容

基于上述问题，本发明的目的是提供一种基于高耐磨性纳米金刚石填料的汽车面漆的制备方法，通过对纳米金刚石颗粒的表面改性、改色，克服颗粒容易发生团聚沉降的缺点，具有均匀稳定，分散性好、不改变车漆原色等优点适用各种类型、颜色的汽车漆。 

本发明的目的是这样实现的: 

一种基于高耐磨性纳米金刚石填料的汽车面漆的制备方法，其特征在于：包括对原始纳米金刚石预处理、对已处理的纳米金刚石表面处理、表面改色及分散处理，其步骤：

步骤1.预处理：将原始纳米金刚石与强氧化性酸反应，处理温度为80℃，处理步骤为将待处理样品浸泡于过量强氧化性酸液中，并加热搅拌，保温2～3小时，然后滤去酸液，取出纳米金刚石，再用纯净水清洗至中性，放入烘箱中加温到150～200℃进行干燥备用；

步骤2.表面改性：对预处理好的纳米金刚石采用偶联剂进行表面改性，取纳米金刚石质量0.5～1.0％的油溶性偶联剂，用2～5倍质量倍数的丙酮稀释，用超声波充分分散30分钟，加入纳米金刚石后放入恒温水槽中边加热边高速搅拌，水槽温度不超过60℃，搅拌1小时使之充分混合，对纳米金刚石进行表面改性处理；搅拌完成后，把水槽加热到100℃，使丙酮充分挥发，取出改性好的纳米金刚石，放入烘箱内进行烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为5小时，然后将烘干后的混合物在干燥室内静置24小时后待用；

步骤3.表面改色：在球磨罐中装入磨球，按改性的纳米金刚石1～5g、改色剂0.1～0.5g的比例加入球磨罐，将球磨罐放入球磨机中，在转速为300～400rpm的条件下球磨12小时；

步骤4.混合：取汽车面漆注入高速分散机中，按配比同步流加改性纳米金刚石、超分散剂和稀释剂，高速分散机分散2小时后，再送入超声波分散器分散1小时，制成高耐磨性纳米金刚石汽车面漆。

所述强氧化性酸选自浓H₂SO₄，浓 HNO₃，HClO₄的一种或一种以上混合物。 

所述表面改性剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。 

所述改色剂根据面漆的原色选自钛白、锌钡白、镉黄、甲苯胺红、氧化铁红、酞菁系列等中的一种或几种，须调色至原漆颜色一致。 

所述分散剂为聚酯型、聚醚型、聚丙烯酸酯型、聚烯烃类超分散剂的一种或几种。