高耐候紫外线吸收剂、包含其的汽车涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高耐候紫外线吸收剂、包含其的汽车涂料及其制备方法。披露了一种制备高耐候紫外线吸收剂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将可溶性二价金属盐、铝盐和三价铁盐一起溶于醇相中，并在搅拌的情况下慢慢滴加至碱金属氢氧化物的醇溶液中，搅拌均匀后得到前体混合物；(2)将所述前体混合物转移至高压反应釜中，进行溶剂热法合成，得到反应产物混合物；(3)分离所得反应产物混合物，得到固体反应产物；(4)用水性溶剂洗涤所得固体反应产物，得到水性高耐候紫外线吸收剂。本发明专利技术还涉及一种制备高耐候汽车烤漆的方法。

High weather resistant ultraviolet absorbent, automobile coating containing the same and preparation method thereof

The invention relates to a high weather resistant ultraviolet absorber, an automobile coating containing the same, and a preparation method thereof. Disclosed is a method of preparing high weatherability ultraviolet absorber, the method comprises the following steps: (1) the price of two soluble metal salt, aluminum salt and ferric salt together dissolved in alcohol phase, alcohol solution and mixing in the case of slowly dropping alkali metal hydroxide, stirring evenly before mixture; (2) the precursor mixture is transferred to a high pressure reactor, by solvothermal synthesis, reaction product mixture; (3) separated from the reaction product mixture, solid reaction product; (4) the aqueous solvent washing the solid reaction product, water of high weather resistance and ultraviolet absorber. The invention also relates to a method for preparing a high weatherability automobile paint.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料
具体来说，本专利技术涉及高耐候紫外线吸收剂、包含所述高耐候紫外线吸收剂的汽车涂料及其制备方法。本专利技术还涉及一种制备高耐候汽车烤漆的方法。
技术介绍
紫外线能量较高，易使各种有机聚合物材料老化和降解。随着人类工业活动日益加剧，紫外线的辐射剂量和强度不断增加。因此，开发抗紫外线材料就愈显紧迫。紫外线吸收剂是一种常用的抗紫外线材料，按照材料属性可分为两大类，一类是有机紫外线吸收剂；另一类为无机紫外线吸收剂。当前，提高汽车烤漆耐紫外线老化性能的普遍做法是加入适量的有机紫外线吸收剂。有机紫外线吸收剂通过所谓“激发态分子内质子转移(excitedstateintramolecularprotontransfer,ESIPT)”的机制吸收紫外线，同时保持自身在吸收紫外线的同时不被紫外线破坏、分解。但是，汽车涂料中普遍存在的极性溶剂、极性助剂或极性聚合物可以破坏有机紫外线吸收剂的分子内氢键、影响ESIPT机制的进行，进而使有机紫外线吸收剂不稳定。此外，有机紫外线吸收剂易挥发。这个缺陷使其在汽车涂料高温(一般为140℃)烘烤固化成膜以及使用过程中，易从漆膜中迁移、损失。因此，包括有机紫外线吸收剂的汽车涂料的耐候性不佳。相比之下，无机紫外线吸收剂具有突出的光稳定性和热稳定性，且具有不易从漆膜中迁移等优点，所以常被用于汽车涂料中。如：中国专利申请CN103937361A报道了通过将二氧化钛加入到汽车涂料中，提高漆膜的耐老化性能；中国专利申请CN104292948A报道了用三氧化二锑和氧化锌提升汽车涂料的耐紫外线性能。但是，常用的无机紫外线吸收剂(包括纳米二氧化钛、纳米二氧化铈、纳米氧化锌等半导体材料)具有很强的光催化活性。在紫外线的作用下，它们会加速涂膜的老化和降解，大大降低漆膜的使用寿命。因此，包括现有技术的无机紫外线吸收剂的汽车涂料的耐候性也不理想。另外，由于自身禁带宽度的限制，无机紫外线吸收剂仅能吸收局部波段的紫外线，不具备吸收全波段紫外线(200-400nm)的能力。中国专利申请CN105907366A报道了用有机物插层水滑石来提高紫外吸收，但只能提高UVB段紫外线(275-320nm)的吸收。由此可见，本领域迫切需要开发一种可吸收全波段紫外线、耐高温烘烤、自身耐候性佳、并能显著提升汽车烤漆耐紫外线老化性能的新型紫外线吸收剂。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可吸收全波段紫外线(200-400nm)、耐高温烘烤的高耐候紫外线吸收剂及其制备方法，并将其用于水性汽车涂料或溶剂型汽车涂料中，提高汽车烤漆的耐紫外线老化性能，从而解决了现有技术中存在的问题。本专利技术还提供包括所述高耐候紫外线吸收剂的汽车涂料及其制备方法。本专利技术还提供一种制备高耐候汽车烤漆的方法。第一方面，本专利技术提供一种制备高耐候紫外线吸收剂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将可溶性二价金属盐、铝盐和三价铁盐一起溶于醇相中，并在搅拌的情况下滴加至碱金属氢氧化物的醇溶液中，搅拌均匀后得到前体混合物；(2)将所述前体混合物转移至压力为0.1-0.5MPa的高压反应釜中，在100-180℃下反应10-20h，得到反应产物混合物；(3)分离所得反应产物混合物，得到固体反应产物；(4)用水性溶剂洗涤所得固体反应产物，得到水性高耐候紫外线吸收剂。在优选的实施方式中，所述方法还包括以下步骤(5)：用非水性溶剂洗涤所述水性高耐候紫外线吸收剂，得到油性高耐候紫外线吸收剂，所述非水性溶剂包括丙酮、乙腈或其混合物。在另一优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述可溶性二价金属盐具有通式M2+[An]2-,其中M2+选自Zn2+、Mg2+、Ca2+、Ni2+、Cu2+和Co2+或其混合物中的一种或多种，其中n是1或2的整数，且其中A选自硫酸根、硝酸根、卤素离子、醋酸根或其混合物中的一种或多种。在另一优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述铝盐为硝酸铝、硫酸铝、卤化铝和醋酸铝或其混合物中的一种或多种。在另一优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述三价铁盐为硝酸铁、硫酸铁、卤化铁和醋酸铁或其混合物中的一种或多种。在另一优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述醇相包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和异丁醇或其混合物中的一种或多种。在另一优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述碱金属氢氧化物包括氢氧化钾、氢氧化钠或其混合物。在另一优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述二价金属盐、所述铝盐和所述三价铁盐的阳离子之间的摩尔比例是：M2+：(Al3++Fe3+)＝0.5：1-4：1，Al3+：Fe3+＝4：1-24：1。在另一优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述反应是溶剂热法合成反应，其中反应介质为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和异丁醇或其混合物中的一种或多种。在另一优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述反应是溶剂热法合成反应，反应温度为100-180℃，反应时间为10-20小时，反应介质为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和异丁醇或其混合物中的一种或多种。在另一优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述分离包括离心、过滤。在另一优选的实施方式中，在步骤(4)中，所述水性溶剂包括去离子水。第二方面，本专利技术涉及一种高耐候紫外线吸收剂，其通过如第一方面或其优选地实施方式或其任意组合所述的方法来制备。第三方面，本专利技术涉及一种制备水性高耐候汽车涂料的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将通过如第一方面所述的方法制备的水性高耐候紫外线吸收剂超声分散至水中，得到稳定的水性高耐候紫外线吸收剂水分散液；(2)混合所述水性高耐候紫外线吸收剂水分散液与水性汽车涂料和润湿分散剂，得到水性高耐候汽车涂料。第四方面，本专利技术涉及一种制备溶剂型性高耐候汽车涂料的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将通过如优选的实施方式所述的方法制备的油性高耐候紫外线吸收剂超声分散至有机溶剂中，得到稳定的油性高耐候紫外线吸收剂的有机溶剂分散液；(2)混合所述油性高耐候紫外线吸收剂的有机溶剂分散液与溶剂型性汽车涂料和润湿分散剂，得到溶剂型性高耐候汽车涂料。在优选的实施方式中，所述有机溶剂包括二甲苯。在优选的实施方式中，所述水性汽车涂料或所述溶剂型汽车涂料为丙烯酸-氨基、聚酯-氨基、环氧-氨基、醇酸-氨基和聚氨酯体系涂料或其混合物中的一种或多种。第五方面，本专利技术涉及一种用如第三方面所述的方法制备的水性高耐候汽车涂料或者一种用如第四方面所述的方法制备的溶剂型高耐候汽车涂料。第六方面，本专利技术涉及一种制备高耐候汽车烤漆的方法，所述方法包括以下步骤：(1)对如第五方面所述的水性高耐候汽车涂料或者溶剂型高耐候汽车涂料进行人工静电旋杯喷涂或机器人静电旋杯喷涂，得到涂膜；(2)将所述涂膜在120-180℃下烘烤10-30分钟，即得到水性高耐候汽车烤漆或者溶剂型高耐候汽车烤漆。附图说明图1为实施例1中水性高耐候紫外线吸收剂水分散液的紫外-可见透射光谱。图2为实施例3中油性高耐候紫外线吸收剂二甲苯分散液的紫外-可见透射光谱。图3为实施例1中水性高耐候紫外线吸收剂经100℃预烘30分钟后的热失重曲线。图4为实施例3中油性高耐候紫外线吸收剂经100℃预烘30分钟后的热失重曲线。具体实施方式本申请的专利技术人经过广泛而深入的研究，针对现有技术中存在的上述缺陷，开发了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高耐候紫外线吸收剂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将可溶性二价金属盐、铝盐和三价铁盐一起溶于醇相中，并在搅拌的情况下滴加至碱金属氢氧化物的醇溶液中，搅拌均匀后得到前体混合物；(2)将所述前体混合物转移至压力为0.1‑0.5MPa的高压反应釜中，在100‑180℃下反应10‑20h，得到反应产物混合物；(3)分离所得反应产物混合物，得到固体反应产物；(4)用水性溶剂洗涤所得固体反应产物，得到水性高耐候紫外线吸收剂。

【技术特征摘要】
1.一种制备高耐候紫外线吸收剂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将可溶性二价金属盐、铝盐和三价铁盐一起溶于醇相中，并在搅拌的情况下滴加至碱金属氢氧化物的醇溶液中，搅拌均匀后得到前体混合物；(2)将所述前体混合物转移至压力为0.1-0.5MPa的高压反应釜中，在100-180℃下反应10-20h，得到反应产物混合物；(3)分离所得反应产物混合物，得到固体反应产物；(4)用水性溶剂洗涤所得固体反应产物，得到水性高耐候紫外线吸收剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤(5)：用非水性溶剂洗涤所述水性高耐候紫外线吸收剂，得到油性高耐候紫外线吸收剂，所述非水性溶剂包括丙酮、乙腈或其混合物。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述可溶性二价金属盐具有通式M2+[An]2-,其中M2+选自Zn2+、Mg2+、Ca2+、Ni2+、Cu2+和Co2+或其混合物中的一种或多种，其中n是1或2的整数，且其中A选自硫酸根、硝酸根、卤素离子、醋酸根或其混合物中的一种或多种；所述铝盐为硝酸铝、硫酸铝、卤化铝和醋酸铝或其混合物中的一种或多种；所述三价铁盐为硝酸铁、硫酸铁、卤化铁和醋酸铁或其混合物中的一种或多种；所述醇相包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和异丁醇或其混合物中的一种或多种；所述碱金属氢氧化物包括氢氧化钾、氢氧化钠或其混合物；以及其中所述二价金属盐、所述铝盐和所述三价铁盐的阳离子之间的摩尔比例是：M2+：(Al3++Fe3+)＝0.5：1-4：1，Al3+：Fe3+＝4：1-24：1。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：余剑勤，张学权，王小龙，白恩恩，张欢春，
申请(专利权)人：上海金力泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31