本发明涉及一种用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体制备方法，尤其涉及纳米氧化铁颜料分散体具有良好的通透性及其着色效果，使得铝银粉、珠光粉在汽车闪光漆更好的展现出金属光泽和闪光感。
背景技术：
汽车闪光漆是汽车中途层和罩光清漆之间的具有闪光效果的涂层所用的涂料。他主要是由透明树脂溶液、铝银粉、珠光粉及透明着色颜料组成。他的功能是着色，遮盖和装饰作用。闪光底色漆的涂膜在日光照耀下具有鲜艳金属光泽和闪光感，给整个汽车添装秀人色彩。
其中效果颜料在涂膜中定向排列，光线照过之后通过各种有规律的反射，透射或干涉最后人们就会看到有金属光泽的随角度变光变色的闪光效果。加入颜料色浆使其色彩更加丰富多彩。当加入通透性差或颗粒大的颜料色浆时，就会屏蔽掉这种闪光效果。
纳米氧化铁是一种多功能材料。当氧化铁颗粒尺寸小到纳米级(1～100nm)时，其表面原子数、比表面积和表面能等均随着粒径的减小而急剧增加，从而表现出小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特点，具有良好的光学性质、磁性、催化性能等。在颜料中，纳米氧化铁又被称为透明氧化铁(透铁)。
纳米氧化铁因其特殊的结构性质，在汽车闪光漆中被作为首选着色剂。因特殊的纳米结构给颜料分散带来了一定的困扰，资料检索发现，虽然关于纳米氧化铁颜料分散体的课题研究报告较多，也有为数不多规模较大的企业推出了该产品，但其储存稳定性、通透性不足等问题一直没有得到彻底解决，依然是制约纳米氧化铁颜料分散体应用和发展的主要障碍。
技术实现要素：
为克服上述技术缺陷，本发明提供了用于汽车闪光漆着色的纳米氧化铁颜料分散体制备方法，该纳米氧化铁颜料分散体的颜料颗粒平均粒径≤100nm，着色力强，长时间储存不会出现颜料颗粒沉淀、粘度变化显著等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于汽车闪光漆着色的纳米氧化铁颜料分散体，其包括按纳米氧化铁颜料质量百分比计的如下组分：
余量为去离子水。
作为优选方案，所述钛酸酯改性阴离子聚合物为结构如式ⅰ所示的无规共聚物：
其中，m、n、y均为5～30的整数，包括5和30；
x为h、na 、k 或nh4 。
作为优选方案，所述钛酸酯改性阴离子聚合物的制备方法包括如下步骤：
将丙烯酸、苯乙烯和异丙醇在80℃下进行聚合反应后，加入式ii所示的化合物，进行改性和脱水，调节ph值至6.5～8，得到所述钛酸酯改性阴离子聚合物；
作为优选方案，所述纳米氧化铁颜料的吸油量为80～100g。
作为优选方案，所述纳米氧化铁颜料选自纳米氧化铁红、纳米氧化铁黄中的至少一种。如洛克伍德、浙江正奇化工有限公司、浙江原野化工有限公司、浙江神光化工有限公司等生产的纳米氧化铁颜料。
作为优选方案，所述功能性助剂为防霉灭菌剂和ph值调节剂组成。在特殊情况下，该纳米氧化铁颜料分散体可能会出现霉菌生长或出现大量细菌繁殖导致的散发恶臭、钛酸酯类助剂降解等现象，适量的防霉杀菌剂可防止该类现象的发生。本发明选用的防霉杀菌剂是1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、苯甲酸钠等常规杀菌剂或防霉剂中的至少一种。所选ph值调节剂为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氨水、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。
作为优选方案，所述防霉灭菌剂的加量为纳米氧化铁颜料重量的0.5～0.8％，ph值调节剂加量为纳米氧化铁颜料重量的0.3～0.6％。
作为优选方案，所述水溶性有机溶剂选自乙二醇、丙二醇、聚丙二醇等溶剂中的至少一种。这些有机溶剂有助于提高颜料组合物的抗干结性和稳定性。
一种如前述的用于汽车闪光漆着色的纳米氧化铁颜料分散体的制备方法，其包括如下步骤：
将钛酸酯改性阴离子聚合物、聚乙烯醚润湿剂、水溶性有机溶剂分散于部分去离子水中，得到预混合液；
在搅拌的条件下，向所述预混合液中加入纳米氧化铁颜料，分散均匀后加入功能性助剂，调节ph值为8.0～9.0，得到纳米氧化铁颜料分散体混合液；
将所述纳米氧化铁颜料分散体混合液在2000～3000rpm的转速下进行分散，并加入剩余的去离子水，得到预研磨纳米氧化铁颜料分散体；
将所述预研磨纳米氧化铁颜料分散体用氧化锆珠进行连续研磨，至纳米氧化铁颜料的平均粒径不超过100nm后，进行过滤、脱泡，得到所述用于汽车闪光漆着色的纳米氧化铁颜料分散体。
作为优选方案，所述氧化锆珠的粒径为0.3～0.5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用钛酸酯进行改性合成的阴离子聚合物，提高了纳米氧化铁颜料在水中的润湿分散性，所得组合物颜料颗粒的平均粒径≤100nm，着色力高，长时间储存不会出现颜料沉淀、粘度变化显著等问题，且该分散助剂制备工艺简单；
2、同时该纳米氧化铁颜料分散体的性能与使用苯乙烯-丙烯酸钠盐分散剂、苯乙烯-马来酸酐铵盐分散剂等传统助剂制备的纳米氧化铁颜料分散体相当，但所用助剂绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1～8所用钛酸酯进行改性合成的阴离子聚合物具有如下结构：
分散剂f-a：
其中，m＝9、n＝18、y＝21、x为nh4 。
分散剂f-b：
其中，m＝10、n＝16、y＝21、x为na 。
对比例1～8所用常见分散剂具有如下结构：
分散剂f-c：
其中，m＝16、n＝29。
分散剂f-d：
其中，m＝31、n＝10。
实施例1～8和对比例1～8的具体制备步骤如下：
一、预留去离子水总量的20wt.％，将去离子水总量的80wt.％、全部的钛酸酯改性阴离子分散剂、全部的聚乙烯醚润湿剂及全部的水溶性有机溶剂在分散机中以500～800r/min转速分散15～20min，得到预混合液；
二、将分散机转速调至300～400r/min，将全部的纳米氧化铁颜料加入步骤一中所得的预混合液中，搅拌均匀后加入全部的功能性助剂，调节纳米氧化铁颜料分散体混合液的ph至8.0～9.0之间，得到纳米氧化铁颜料分散体混合液；
三、将步骤二中所得纳米氧化铁颜料分散体混合液在2000～3000r/min的转速下进行分散30min，并于分散过程中加入步骤一中预留的20wt.％去离子水，得到预研磨纳米氧化铁颜料分散体；
四、将步骤三所得预研磨纳米氧化铁颜料分散体在卧式研磨机中进行研磨，研磨介质为粒径0.3～0.5mm的氧化锆珠，连续研磨，以纳米粒径仪进行测试，当纳米氧化铁颜料的平均粒径≤100nm时结束研磨，得到纳米氧化铁颜料分散体；
五、对步骤四所得纳米氧化铁颜料分散体进行过滤、脱泡，得所需的用于汽车闪光漆着色的纳米氧化铁颜料分散体。
实施例1～8组分组成如表1所示。其中水性有机溶剂用丙二醇、防霉杀菌剂选用浓度为1.0wt.％的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、ph调节剂用三乙醇胺。
表1.实施例1～8的组成(单位：质量百分比)
对比例1～8主要针对实施例1和实施例8进行对比，表2为对比例1～8中各组分占氧化铁颜料组合物总量的质量百分比。其中水性有机溶剂用丙二醇、防霉杀菌剂选用浓度为1.0wt.％的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、ph调节剂用三乙醇胺。
实施例1～8和对比例1～8制备的纳米氧化铁颜料分散体的测试方法如下：以英国马尔文仪器有限公司的zetasizernanozs90型纳米粒度测试该分散体粒径分布，测试结果中d50表示所测颗粒中50％的粒子都能通过的最小粒径，以d50表示平均粒径；根据gb/t9269-2009用斯托默粘度计法测试制备7天后的纳米氧化铁颜料分散体于25℃下的粘度和该纳米氧化铁颜料分散体于25℃下密闭放置90天后的粘度；通过目测，观察纳米氧化铁颜料分散体在25℃下密闭放置90天后，有无出现明显颜料颗粒沉淀、絮凝等严重影响稳定性的情况；采用汽车闪光丙烯酸清漆，按m(色浆):m(清漆)＝3:100进行混合均匀，用10微米湿膜制备器制膜均匀涂布于pe薄膜上，待漆膜干燥后，将pe膜片放置于标准黑白卡上，用双光束分光测色仪sp62测定黑卡部分l值，通过l值来衡量水性透明氧化铁红分散体的通透性，l值越低，表明涂膜的通透性越好。表3和表4分别为实施例1～8和对比例1～8制备的纳米氧化铁颜料分散体根据上述方法测试的结果。lw、sw、doi表明漆膜外观，lw、sw值越低表明外观效果越好，doi值越高，表明外观效果越好，用byk4840桔皮仪测量；fi值越低表明闪烁度越低；g表明光泽，数值越低，光泽越低。表5和表6分别为实施例1～8和对比例1～8制备的纳米氧化铁颜料分散体根据上述方法测试漆膜外观的结果。
表2.对比例1～8的组成(单位：质量百分比)
表3.实施例1～8制备的纳米氧化铁颜料分散体性能测试结果
注：“√”表示无异常。
表4对比例1～8制备的纳米氧化铁颜料分散体性能测试结果
注：“√”表示无异常，“×”表示状态较差。
表5.实施例1～8制备的纳米氧化铁颜料分散体漆膜外观结果
表6.对比例1～8制备的纳米氧化铁颜料分散体漆膜外观结果
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
1.一种用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，包括按纳米氧化铁颜料质量百分比计的如下组分：
2.如权利要求1所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，所述钛酸酯改性为结构如式ⅰ所示的无规共聚物：
i，
其中，m、n、y均为5～30的整数，包括5和30；
x为h、na 、k 或nh4 。
3.如权利要求2所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，所述钛酸酯改性阴离子聚合物的制备方法包括如下步骤：
将丙烯酸、苯乙烯和异丙醇在80℃下进行聚合反应后，加入式ii所示的化合物，进行改性和脱水，调节ph值至6.5～8，得到所述钛酸酯改性阴离子聚合物；
ii。
4.如权利要求1所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，所述纳米氧化铁颜料的吸油量为80～100g。
5.如权利要求1或4所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，所述纳米氧化铁颜料选自纳米氧化铁红、纳米氧化铁黄中的至少一种。
6.如权利要求1或4所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，所述功能性助剂为防霉灭菌剂和ph值调节剂。
7.如权利要求6所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，所述防霉灭菌剂的加量为纳米氧化铁颜料重量的0.5～0.8％，ph值调节剂加量为纳米氧化铁颜料重量的0.3～0.6％。
8.如权利要求1所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体，其特征在于，所述水溶性有机溶剂选自乙二醇、丙二醇、聚丙二醇中的至少一种。
9.一种如权利要求1所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钛酸酯改性阴离子聚合物、聚乙烯醚润湿剂、水溶性有机溶剂分散于部分去离子水中，得到预混合液；
在搅拌的条件下，向所述预混合液中加入纳米氧化铁颜料，分散均匀后加入功能性助剂，调节ph值为8.0～9.0，得到纳米氧化铁颜料分散体混合液；
将所述纳米氧化铁颜料分散体混合液在2000～3000rpm的转速下进行分散，并加入剩余的去离子水，得到预研磨纳米氧化铁颜料分散体；
将所述预研磨纳米氧化铁颜料分散体用氧化锆珠进行连续研磨，至纳米氧化铁颜料的平均粒径不超过100nm后，进行过滤、脱泡，得到所述用于汽车闪光漆着色的纳米氧化铁颜料分散体。
10.如权利要求9所述的用于汽车闪光漆的纳米氧化铁颜料分散体的制备方法，其特征在于，所述氧化锆珠的粒径为0.3～0.5mm。
技术总结