一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料技术领域
本发明涉及汽车面漆涂料领域，具体涉及一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料。
背景技术
涂装是汽车摩托车制造的主要工艺之一，它起着装饰保护作用，能提高产品的档
次。随着国内外汽车摩托车行业的迅速发展，产品竞争日益加剧，各厂家都在质量、品种、造
型、外观上进行改进和创新，而汽车摩托车整体外观装饰上的创新和漆膜使用寿命的提高，
对增加产品的竞争能力尤为重要。现有的汽车漆膜在阳光中的紫外线照射下，漆膜会产生
变色、龟裂、粉化、脱落等老化现象，使漆膜失去保护和装饰作用，降低了漆膜的使用寿命。
纳米材料是指由超微颗粒(又称纳米粒子)组成，特征维度尺寸＜100nm的固体材
料。纳米粒子的结构是由数目较少的原子或分子组成的原子群或分子群，处在原子簇和宏
观物体交界的过渡区域，纳米粒子表面原子是长程与短程皆无序的非晶层，而在粒子芯部，
存在结晶完好周期性排列的原子，不过其结构与本体样品稍有不同，从通常的关于微观和
宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统。正是由于纳米粒子
的这种特殊结构类型，使它具有常规微细粉末所不具备的四大效应，即量子尺寸效应、小尺
寸效应、表面效应、和宏观量子隧道效应，从而表现出许多奇特的光学、热学、电学、磁学、力
学、物理、化学性能。这些性能可以用来改性传统的涂料，例如中国专利申请CN103013314A
公开了一种纳米水性汽车涂料及其制备方法，该涂料中含有纳米二氧化钛，具有硬度高、柔
韧性好，耐冲击、耐紫外线的优点。由于纳米材料是一般显微镜都看不到的微细颗粒，表面
活性相当高，因此目前的纳米材料添加到基料中配制成涂料后，纳米材料易进一步团聚、絮
凝，分散不稳定性。因此如何将其分散到基料之中，是纳米材料在涂料中应用的关键技术，
这也成为了目前业内人士研究的重点课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，解决二氧化钛纳米粒子
在涂料基料中易团聚、絮凝、分散不稳定的问题，并改善二氧化钛汽车面漆涂料的硬度、致
密性和抗紫外线性能。
本发明通过下述技术方案实现：
一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，由以下重量份的原料制备而成：钛白浆52～68
份，纳米钛白浆7.5～20.4份，极性树脂6～8份，丙烯酸类流平剂0.2～0.4份，分散剂15～20
份；所述纳米钛白浆由按质量计算89％的羟基丙烯酸树脂、6％的纳米二氧化钛、2％二甲
苯、2.7％丁醇和0.3％乙酸丁酯组成，其中所述纳米二氧化钛的粒径为55nm～120nm；所述
分散剂为丁醇、乙酸丁酯、二甲苯的组合。
由于固化后的有机涂层在微观上是一个高分子网状结构，其结构气孔的平均直径
在10-5～10-7cm，而水的分子直径通常只有10-6～10-8cm，因此有机涂层有透水性，纳米TiO2
的加入正好填充了有机涂层无法避免的“结构孔”，增加了涂层的致密性，因此增加了漆膜
的光泽、硬度、耐水性。二氧化钛含量太低起不到屏蔽紫外线、抗老化的作用，二氧化钛含量
太高又会增加漆膜脆性并浪费材料，合适的二氧化钛含量可以使涂料显示出最佳性能。纳
米材料TiO2对紫外线的屏蔽以散射为主，粒径是影响散射能力的重要因素之一，通过计算
得出粒径为55nm～120nm的纳米材料TiO2屏蔽紫外线的性能最佳。一般无机纳米微粒表面
的极性都较强，因此要求高分子树脂含有极性基团，这样在纳米粒子表面可以吸附高分子，
起到包覆作用而避免纳米粒子分散后再发生团聚现象。选用极性比较强的树脂的同时还选
用了复合分散剂，结合了不同分散剂的优点，进一步提高了涂料的分散性。
其中，所述极性树脂为羟基丙烯酸树脂和氨基树脂。
其中，所述钛白浆由按质量计算89％的羟基丙烯酸树脂、6％的二氧化钛、2％二甲
苯、2.7％丁醇和0.3％乙酸丁酯组成。
其中，所述一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，按照如下步骤制备：
(1)制备纳米钛白浆：将羟基丙烯酸树脂、纳米二氧化钛、二甲苯、丁醇、乙酸丁酯
加入搅拌机内，高速搅拌使得混合均匀，然后研磨得到纳米钛白浆；
(2)制备钛白浆：将羟基丙烯酸树脂、二氧化钛、二甲苯、丁醇、乙酸丁酯加入搅拌
机内，高速搅拌使得混合均匀，然后研磨得到钛白浆；
(3)将上述纳米钛白浆、钛白浆、极性树脂、丙烯酸类流平剂、分散剂加入搅拌机
中，搅拌制得产品。
其中，步骤(1)中研磨的时间为4h～5h。
其中，步骤(1)中高速搅拌的搅拌速度为1300r/min～1400r/min。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，通过将表面极性较强的纳米二氧化钛
先分散于极性树脂中，制成纳米钛白浆液，使得纳米二氧化钛表面形成包覆层，避免了纳米
二氧化钛的团聚、絮凝，提高了涂料的稳定性。
2、本发明一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，选用复合分散剂分散纳米二氧化钛，
结合了不同分散剂的优点，进一步提高了涂料的分散性；
3、本发明一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，通过合理地确定二氧化钛的粒径、含
量及加工工艺参数，改善了二氧化钛汽车面漆涂料的硬度、致密性和抗紫外线性能。
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明白，下面结合实施例，对本发明作
进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本
发明的限定。
实施例1：
本发明一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，按照如下步骤制备：
(1)制备纳米钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、粒径为55nm～120nm
的纳米二氧化钛6％、二甲苯2％、丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1300r/min的
搅拌速度下将原料混合均匀，然后研磨5h；
(2)制备钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、二氧化钛6％、二甲苯2％、
丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1300r/min的搅拌速度下将原料混合均匀，然
后研磨5h；
(3)将上述纳米钛白浆7.5份、钛白浆68份、羟基丙烯酸树脂4份、氨基树脂4份、丙
烯酸类流平剂0.4份、丁醇4份、乙酸丁酯4份、二甲苯12份加入搅拌机中，搅拌制得纳米二氧
化钛汽车面漆涂料。
实施例2：
本发明一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，按照如下步骤制备：
(1)制备纳米钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、粒径为55nm～120nm
的纳米二氧化钛6％、二甲苯2％、丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1400r/min的
搅拌速度下将原料混合均匀，然后研磨4h；
(2)制备钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、二氧化钛6％、二甲苯2％、
丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1400r/min的搅拌速度下将原料混合均匀，然
后研磨4h；
(3)将上述纳米钛白浆20.4份、钛白浆68份、羟基丙烯酸树脂3份、氨基树脂3份、丙
烯酸类流平剂0.2份、丁醇5份、乙酸丁酯5份、二甲苯5份加入搅拌机中，搅拌制得纳米二氧
化钛汽车面漆涂料。
实施例3：
本发明一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，按照如下步骤制备：
(1)制备纳米钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、粒径为55nm～120nm
的纳米二氧化钛6％、二甲苯2％、丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1350r/min的
搅拌速度下将原料混合均匀，然后研磨4.5h；
(2)制备钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、二氧化钛6％、二甲苯2％、
丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1350r/min的搅拌速度下将原料混合均匀，然
后研磨4.5h；
(3)将上述纳米钛白浆10份、钛白浆60份、羟基丙烯酸树脂3份、氨基树脂4份、丙烯
酸类流平剂0.3份、丁醇6份、乙酸丁酯6份、二甲苯6份加入搅拌机中，搅拌制得纳米二氧化
钛汽车面漆涂料。
实施例4：纳米二氧化钛汽车面漆涂料的制备及性能测试
本发明一种纳米二氧化钛汽车面漆涂料，按照如下步骤制备：
(1)制备纳米钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、粒径为55nm～120nm
的纳米二氧化钛6％、二甲苯2％、丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1400r/min的
搅拌速度下将原料混合均匀，然后研磨5h；
(2)制备钛白浆：将按质量计算的羟基丙烯酸树脂89％、二氧化钛6％、二甲苯2％、
丁醇2.7％、乙酸丁酯0.3％加入搅拌机内，在1400r/min的搅拌速度下将原料混合均匀，然
后研磨5h；
(3)将上述纳米钛白浆10份、钛白浆60份、羟基丙烯酸树脂3份、氨基树脂3份、丙烯
酸类流平剂0.3份、丁醇5份、乙酸丁酯5份、二甲苯8份加入搅拌机中，搅拌制得纳米二氧化
钛汽车面漆涂料。
将本发明配方调漆后喷涂试样，凉置流平8分钟，然后进行烘干，烘干工艺为120±
2℃，1小时。凉置12小时后对漆膜进行性能测试，测试项目及结果如下：
一、漆膜光泽检测(GB/T9754-88)
利用入射角为60°的SCY-1型便携式数字光泽计测量漆膜光泽，测量结果为本发明
的漆膜光泽为93～96。没有加入纳米二氧化钛的漆膜光泽为70～80，可以看出加入纳米
TiO2可以提高漆膜的光泽，随着纳米TiO2加入量的增加漆膜的光泽也增加，但当纳米TiO2加
入量继续增加时，漆膜光泽增加缓慢。
二、漆膜厚度测量
利用SCH-2型电磁法数字测厚仪测量试样的漆膜厚度，看漆膜厚度是否均匀，保证
性能的可比性。试验结果得出各试样漆膜厚度基本均匀。
三漆膜附着力测定(GB/T9286-88)
利用画圈法测量漆膜的附着力，使用仪器为附着力测定仪，本发明涂料的漆膜附
着力为一级，但当纳米TiO2含量为3％时，漆膜附着力降为2级，纳米TiO2含量过高增加了漆
膜的脆性所致。
四、漆膜耐冲击强度测定(GB/T1732-93)
利用漆膜冲击器对漆膜进行耐冲击强度测定，得出本发明的漆膜的抗冲击强度为
55kg·cm。
五、漆膜硬度测定
利用摆杆硬度计对漆膜进行硬度测定，本发明的硬度为0.6，加入纳米TiO2可以提
高漆膜的硬度。
六、漆膜耐水性试验(GB/T1733-93)
将样板的一半面积放入蒸馏水中，40℃浸泡120小时，然后将样板自水中取出，用
滤纸吸干水珠，检查漆膜外观无变化，无剥落、起泡、起皱、变色等现象。
七、漆膜耐紫外线老化实验(GB/1865-1989)
理论上分析在漆膜中加入纳米材料TiO2，可以屏蔽太阳光中的紫外线，提高漆膜
的耐老化性能，本实验利用人工加速老化实验法对样板进行耐紫外线老化试验，以检测纳
米材料TiO2在漆膜中的作用。实验设备为LH-2型人工老化机，从开始实验起记录时间，定期
检查漆膜外观情况，当漆膜外观综合评分达到中级时停止照射实验(即漆膜外观出现失光、
变色、粉化、裂纹、起泡时)，所用时间即为漆膜耐老化时间。结果为本发明的耐老化时间为
225h～230h。
从以上实验结果看，纳米TiO2的加入对漆膜附着力、耐冲击强度影响不大，但当纳
米TiO2含量较高时，漆膜的附着力、冲击强度有下降趋势，因为纳米TiO2含量过高，把涂层气
孔填的过于实密，降低了涂层的柔韧性，增加了漆膜的脆性所致。并且成膜时纳米粒子发生
了团聚，对基体有割裂作用。因此纳米TiO2的含量不能过高。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。