一种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，本方法是将比表面积为20.0～30.0 m2/g的碳酸钙浆液加热至70～90℃；向浆液中加入聚酰胺蜡和脂肪酸复配表面处理剂，恒温搅拌30～60 min，得改性碳酸钙浆液；再按照常规方法经过压滤、干燥、粉碎、分级和包装，即得到纳米碳酸钙产品。本发明得到的纳米碳酸钙填充汽车底漆后，可使底漆具有良好的触变性、加工性、附着力、耐酸耐碱、耐腐蚀等性能。
【专利说明】
一种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种无机纳米材料技术领域，具体是一种汽车底漆用纳米碳酸钙的制 备方法。
【背景技术】
[0002] 汽车底漆，是涂装在汽车底盘部件表面上的第一道涂料，它是整个涂层的开始，用 于提高面漆的附着力，增加面漆的丰满度。汽车底漆还可以保证面漆的均匀吸收，为油漆系 统提供抗碱性、防腐性等功能，使油漆系统发挥最佳效果。纳米碳酸钙大量应用于汽车底漆 填充，不仅起增量作用，还是一种功能性填料。但现有的纳米碳酸钙在汽车底漆的填充应用 中还存在诸多问题。
[0003] 由于纳米碳酸钙粒径极小，表面能很大，在干燥和应用过程中发生硬团聚是不可 避免的。硬团聚在汽车底漆捏合过程中难以分散、解聚，这不仅会影响汽车底漆产品的外 观，还会影响其流变特性和附着力等。表面处理是解决纳米碳酸钙团聚问题主要手段。目前 由于表面处理剂不足或表面处理剂在纳米碳酸钙的表面分布不均匀，纳米碳酸钙的团聚问 题仍然存在;若表面处理剂过量，也会对填充汽车底漆产生其他不利影响。现有的纳米碳酸 钙填充汽车底漆体系还存在触变性与加工性能间的矛盾性:触变性较好的底漆往往加工性 能较差，反之亦然。因此，制备能够满足填充汽车底漆对良好触变性、加工性和附着力等多 方面要求的纳米碳酸钙是当今社会的需求。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法。 该方法通过脂肪酸和聚酰胺蜡作为表面处理剂，对纳米碳酸钙进行表面处理，改性后的纳 米碳酸钙可以有效改善填充汽车底漆的粘结附着力、触变性和加工性能。
[0005] 本发明是基于以下原理实现的：
[0006] 对粒径介于60~80nm(BET比表面积20.0~30.0m2/g)的纳米碳酸|丐采用碳原子数 目为16~22的脂肪酸和聚酰胺蜡进行表面处理，严格控制产品孔径分布，以满足填充汽车 底漆对触变性、加工性和粘结附着力的要求。本发明所选用的聚酰胺蜡表面活性剂可有效 调节纳米碳酸钙的孔径分布，其含有丰富的羟基和酰胺基，能形成强烈的氢键化学力，从而 有效提高填充体系的粘结附着力，每个聚酰胺蜡都相互缠绕形成针状的网络结构，当有外 来应力施加时，网络结构就被破坏变成单个的针状独立结构，而外力或剪切力消失时，它们 又重新形成一个缠绕的网络结构，因此，可赋予填充体系优异的触变性及储存稳定性。同 时，聚酰胺蜡与PVC树脂相容性较好，可有效改善填充体系加工性能。
[0007] 为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
[0008] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)将比表面积为20.0~30.0m2/g的碳酸钙浆液加热至70~90°C，备用；
[0010] (2)向步骤（1)的浆液中加入聚酰胺蜡和脂肪酸复配表面处理剂，恒温搅拌30~ 60min，得改性碳酸钙浆液；
[0011] (3)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、干燥、粉碎、分级和包装，即得到汽 车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0012] 优选地，以上所述的碳酸钙浆液的浓度为10~15%。
[0013] 优选地，以上所述聚酰胺蜡和脂肪酸复配表面处理剂的制备如下：将适量水升温 至70~95°C，加入聚酰胺蜡，恒温搅拌15~30min，然后再加入脂肪酸，恒温混合搅拌30~ 60min，即得表面处理剂。
[0014] 优选地，以上所述聚酰胺蜡的用量为浆液中碳酸钙干基质量的0.5~1.5%。
[0015] 优选地，以上所述脂肪酸为碳原子数目为12~22的脂肪酸，其用量为浆液中碳酸 钙干基质量的1.0~2.5%。
[0016] 优选地，以上所述脂肪酸为碳原子数目为16~22的任何一种脂肪酸，或多种以任 意配比的脂肪酸。
[0017] 优选地，以上所述干燥采用链带干燥机，干燥温度为100~150°C。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0019] 1、本发明的纳米碳酸钙具有良好的防腐蚀性能，耐酸、耐碱性能好，抗氧化和抗老 化性能高，对基材粘结牢固，不龟裂，不脱落，可在常温下，采用刷、喷涂、滚涂等方法施工。
[0020] 2、本发明得到的纳米碳酸钙填充汽车底漆后，可使底漆具有良好的触变性、加工 性、附着力、耐酸耐碱、耐腐蚀等性能。
[0021] 3、本发明选用的聚酰胺蜡作为表面活性剂，可有效调节纳米碳酸钙的孔径分布， 其含有丰富的羟基和酰胺基，能形成强烈的氢键化学力，从而有效提高填充体系的粘结附 着力，可赋予填充体系优异的触变性及储存稳定性。同时，聚酰胺蜡与PVC树脂相容性较好， 可有效改善填充体系加工性能。
[0022] 4、本发明方法所用原料廉价易得，成本低廉，工艺简单可行，适用于工业化生产， 具有较好的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合具体实施例对本发明详细说明，但不限于本发明的保护范围。
[0024] 实施例1
[0025] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0026] (1)将35m3比表面积为28.5m2/g，质量浓度为13%的碳酸钙浆液加热至85°C，备用；
[0027] (2)将lm3水升温至85°C，加入碳酸钙干基质量为1.0%的聚酰胺蜡，恒温搅拌 15min，然后再加入碳酸钙干基质量为2.5 %的脂肪酸混合物，所述脂肪酸混合物由质量比 为8:2的硬脂酸和棕榈酸组成，恒温混合搅拌30min，即得表面处理剂；
[0028] (3)向步骤（1)的浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌45min，得改性碳酸 钙浆液；
[0029] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、105 °C下干燥、粉碎、分级和包装， 即得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0030] 实施例2
[0031] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0032] (1)将35m3比表面积为25.6m2/g，质量浓度为10%的碳酸钙浆液加热至90°C，备用；
[0033] (2)将1.2m3水升温至90°C，加入碳酸钙干基质量为1.2%的聚酰胺蜡，恒温搅拌 20min，然后再加入碳酸钙干基质量为1.0%的棕榈酸，恒温混合搅拌40min，即得表面处理 剂；
[0034] (3)向步骤（1)的浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌60min，得改性碳酸 钙浆液；
[0035] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、100 °C下干燥、粉碎、分级和包装， 即得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0036] 实施例3
[0037] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0038] (1)将35m3比表面积为20.8m2/g，质量浓度为15%的碳酸钙浆液加热至80°C，备用；
[0039] (2)将0.8m3水升温至80°C，加入碳酸钙干基质量为0.8%的聚酰胺蜡，恒温搅拌 30min，然后再加入碳酸钙干基质量为2.5 %的山嵛酸，恒温混合搅拌45min，即得表面处理 剂；
[0040] (3)向步骤（1)浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌40min，得改性碳酸钙 浆液；
[0041] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、130°C干燥、粉碎、分级和包装，即 得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0042] 实施例4
[0043] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0044] (1)将35m3比表面积为25.3m2/g，质量浓度为14%的碳酸钙浆液加热至75°C，备用；
[0045] (2)将0.8m3水升温至75°C，加入碳酸钙干基质量为0.5%的聚酰胺蜡，恒温搅拌 15min，然后再加入碳酸钙干基质量为2.0%的月桂酸，恒温混合搅拌30min，即得表面处理 剂；
[0046] (3)向步骤（1)的浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌60min，得改性碳酸 钙浆液；
[0047] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、150°C干燥、粉碎、分级和包装，即 得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0048] 实施例5
[0049] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0050] (1)将35m3比表面积为22.8m2/g，质量浓度为13%的碳酸钙浆液加热至70°C，备用；
[0051] (2)将1.5m3水升温至70°C，加入碳酸钙干基质量为1.0%的聚酰胺蜡，恒温搅拌 25min，然后再加入碳酸钙干基质量为2.0%的月桂酸和棕榈酸混合物，其中月桂酸和棕榈 酸的质量比为3:5，恒温混合搅拌30min，即得表面处理剂；
[0052] (3)向步骤（1)的浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌45min，得改性碳酸 钙浆液；
[0053] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、130°C干燥、粉碎、分级和包装，即 得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0054] 实施例6
[0055] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0056] (1)将35m3比表面积为29.8m2/g，质量浓度为13%的碳酸钙浆液加热至90°C，备用；
[0057] (2)将1.2m3水升温至95°C，加入碳酸钙干基质量为1.5%的聚酰胺蜡，恒温搅拌 15min，然后再加入碳酸钙干基质量为1.5%的山嵛酸，恒温混合搅拌60min，即得表面处理 剂；
[0058] (3)向步骤（1)的浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌60min，得改性碳酸 钙浆液；
[0059] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、120°C干燥、粉碎、分级和包装，即 得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0060] 实施例7
[0061] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0062] (1)将35m3比表面积为25.3m2/g，质量浓度为13%的碳酸钙浆液加热至80°C，备用；
[0063] (2)将1.0m3水升温至80°C，加入碳酸钙干基质量为1.0%的聚酰胺蜡，恒温搅拌 20min，然后再加入碳酸钙干基质量为2.5%的硬脂酸，恒温混合搅拌60min，即得表面处理 剂；
[0064] (3)向步骤（1)的浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌45min，得改性碳酸 钙浆液；
[0065] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、130°C干燥、粉碎、分级和包装，即 得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0066] 对比例1
[0067] -种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0068] (1)将35m3比表面积为25.3m2/g，质量浓度为13%的碳酸钙浆液加热至80°C，备用；
[0069] (2)将1.0m3水升温至80°C，加入碳酸钙干基质量为3.5 %的硬脂酸，恒温搅拌 60min，即得表面处理剂；
[0070] (3)向步骤（1)的浆液中加入步骤(2)的表面处理剂，恒温搅拌45min，得改性碳酸 钙浆液；
[0071] (4)将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、130°C干燥、粉碎、分级和包装，即 得到汽车底漆用纳米碳酸钙产品。
[0072] 本发明各实施例和对比例制备的纳米碳酸钙进行孔径分布测试，孔径分布采用压 汞法测试，孔径分布曲线的峰值A和峰宽W是影响产品质量的关键参数，进而影响填充汽车 底漆的触变性、粘结附着力和加工性能。峰宽W的计算公式为：
[0073] 评=￥终点-￥始点
[0074] 其中W终点为主峰的终点横坐标值，W始点为主峰起点的横坐标值。孔径分布测试 结果如表1所示。
[0075] 表1:各实施例和对比例纳米碳酸钙的孔径分布测试结果
[0077]经过研究发现如果峰宽和峰值太小，填充汽车底漆触变性较好，但是加工困难;如 果峰宽和峰值太大，虽然可以获得较好的加工性能，但会牺牲填充底漆触变性。若峰值控制 在30~55nm之间，峰宽保持在30~50nm之间，不仅可以获得填充汽车底漆较高的触变性，而 且可以有效改善底漆的表面粘附力及加工性能。
[0078] 将上述实施例和对比例所得的纳米碳酸钙，按D0P:纳米碳酸钙= 1:1的比例配置 D0P糊放置24h，最后进行性能检测，检测结果如表2所示。
[0079]表2:各实施例和对比例纳米碳酸钙的性能测试结果
[0081]经过检测，本发明实施例得到的纳米碳酸钙，与对比例相比，各实施例的产品具有 更为优异的的触变性和粘结附着力性能。
【主权项】
1. 一种汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： 将比表面积为20.0~30.0 m2/g的碳酸钙浆液加热至70~90 °C，备用； 向步骤(1)的浆液中加入聚酰胺蜡和脂肪酸复配表面处理剂，恒温搅拌30~60 min，得 改性碳酸钙浆液； 将改性碳酸钙浆液按照常规方法经过压滤、干燥、粉碎、分级和包装，即得到汽车底漆 用纳米碳酸钙产品。2. 根据权利要求1所述汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于:所述聚酰胺蜡 和脂肪酸复配表面处理剂的制备如下：将适量水升温至70~95 °C，加入聚酰胺蜡，恒温搅 拌15~30 min，然后再加入脂肪酸，恒温混合搅拌30~60 min，即得表面处理剂。3. 根据权利要求1所述汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于:所述聚酰胺蜡 的用量为浆液中碳酸钙干基质量的〇.5~1.5 %。4. 根据权利要求1所述汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于:所述脂肪酸为 碳原子数目为12~22的脂肪酸，其用量为浆液中碳酸钙干基质量的1.0~2.5 %。5. 根据权利要求4所述汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于:所述脂肪酸为 碳原子数目为16~22的任何一种脂肪酸，或多种以任意配比的脂肪酸。6. 根据权利要求1所述汽车底漆用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于:所述干燥采用 链带干燥机，干燥温度为100~150 °C。
【文档编号】C09C3/10GK105885472SQ201610247634
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】谌业文, 朱勇, 莫冬丽, 颜干才
【申请人】安徽省宣城市华纳新材料科技有限公司