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汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究(上),针对汽车刹车盘用涂料的涂装及使用环境,制备出一种满足要求的环境友好型改性环氧涂料,从树脂复配体系、颜填料选择、固化剂等方面对涂料性能、涂装适应性及环境友好性的影响因素的探讨
2019年09月28日    阅读量:1656     新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

0 前 言
中国是汽车制造大国,据统计,2017年以来,中国汽车的产量平均每年接近3 000万辆,而刹车盘作为汽车的关键配件,其需求更是随着汽车产量的猛增而快速发展,年需求量约7亿~8亿套,使用涂料约5 600~6 400 t,具有广阔的市场前景。


近年来,随着我国经济与工业的飞速发展,环境污染,特别是大气污染变得特别严重,汽车工业作为我国经济的重要支柱也必须满足国家或地方对《重点区域大气污染防治“十三五”规划》的要求,符合汽车涂装行业排放标准和管理规定。刹车盘在工作时会摩擦生热,短时间内温度急剧上升,对涂层的耐热性有一定的要求中国机械网okmao.com


同时,由于汽车的使用环境也比较复杂,对涂层的耐盐雾性、耐湿热性要求也比较高。因此,开发出一种附着力优异、机械性能佳、耐热性及耐盐雾性好的环境友好型涂层,提高刹车盘的使用寿命,具有较好的市场前景和经济、社会效益。


本研究根据特定客户对刹车盘用防腐涂料性能要求,从树脂、颜填料、固化剂等原材料种类筛选入手,探讨了不同原材料对涂层性能影响因素。同时,在原材料筛选过程中充分考虑涂料施工固体分对VOC的影响,并满足无重金属含量的要求。成功制备出一种符合刹车盘用环境友好型改性环氧涂料,具有较好现实意义。

1 实验部分
1.1 涂层主要技术指标及检测方法
表1为刹车盘用涂料主要性能指标及检测方法,表2为汽车涂料中有害限量。
汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究(上),针对汽车刹车盘用涂料的涂装及使用环境,制备出一种满足要求的环境友好型改性环氧涂料,从树脂复配体系、颜填料选择、固化剂等方面对涂料性能、涂装适应性及环境友好性的影响因素的探讨 中国机械网,okmao.com
1.2 实验主要原材料及基础配方
表3为实验用主要原材料及基础配方。
汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究(上),针对汽车刹车盘用涂料的涂装及使用环境,制备出一种满足要求的环境友好型改性环氧涂料,从树脂复配体系、颜填料选择、固化剂等方面对涂料性能、涂装适应性及环境友好性的影响因素的探讨 中国机械网,okmao.com
1.3 实验仪器设备
电子天平,TC3K,常熟;膜厚仪,NiX-8500,德国;划格器,QFⅡ,天津;恒温干燥箱,101-1A,北京;涂膜冲击器,BGD,德国;柔韧性测试仪,QTX-1,天津;砂磨机,QSM-Ⅱ型,天津市科联材料试验机有限公司;高速搅拌机,SDF,上海维特电机有限公司;箱式电阻炉,XL-1,天津;盐雾试验机,Sheen,英国。
1.4 制备工艺
在配料罐中按配方中物料依次加入物料环氧树脂、聚酯树脂、助剂及颜填料,定速混合均匀后加入砂磨机中分散,分散到细度≤25 μm后,将漆浆过160目的滤网入样品盒中调整黏度适中;涂料与固化剂、稀释剂按一定的比例混合搅拌均匀,喷涂在试板或工件上,在80 ℃烘烤30 min,然后放置恒温恒湿室,调节一定的时间后对涂层进行各项性能的测试。


2 实验结果与讨论
2.1 树脂的选择
2.1.1 聚酯树脂
由于刹车盘特殊的加工方式,部分端面具有均匀的刀型平行横纹,使用的涂层必须具有优异的机械性能及附着力,单独使用环氧树脂作为涂料的成膜物,机械性能及附着力往往不能满足使用要求。聚酯树脂一般由多元醇、多元羧酸和酸酐通过缩合聚合反应制得,具有优异的柔韧性、抗冲击性及附着力等机械性能。根据前期实验表明,在环氧树脂中混拼适量的聚酯树脂,可以显著提高涂层的机械性能及附着力。环氧树脂与聚酯树脂的配伍比例不同,最终涂层的性能也有所不同。
本实验设计5种不同环氧树脂/聚酯树脂配比方案,并对制备的涂层机械性能、耐热水性、耐盐雾性进行测试,具体实验方案与测试结果如表4所示。
汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究(上),针对汽车刹车盘用涂料的涂装及使用环境,制备出一种满足要求的环境友好型改性环氧涂料,从树脂复配体系、颜填料选择、固化剂等方面对涂料性能、涂装适应性及环境友好性的影响因素的探讨 中国机械网,okmao.com
从表4中可以看出,随着聚酯树脂含量的增多,涂层的机械性能如冲击强度、柔韧性、附着力均有所提高,但耐盐雾性有所下降,且此类满足混拼要求的聚酯树脂成本偏高,综合考虑,最终认为方案2[m(环氧)∶m(聚酯)=20∶1]为本实验最优树脂配伍比例。
2.1.2 环氧树脂
通过2.1.1中的实验发现,引入少量聚酯树脂可以显著提高涂层的机械性能,但树脂体系中环氧树脂仍占大部分比例,因此需对环氧树脂的种类进行筛选测试。环氧树脂按结构分可分为双酚A型环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂等几大类。常用与制备环氧涂料的环氧树脂是双酚A型环氧树脂和线型酚醛环氧树脂。线型酚醛环氧树脂虽然有硬度高、耐磨性好的特点,但由于酚醛结构耐黄变性差,不予选择。
综上所述,本实验选用不同分子量双酚A型环氧树脂为主体成膜物质,通过对液态环氧树脂SM618、半固态环氧树脂SM6101、固态环氧树脂SM601、SM604的筛选,并控制不同分子量环氧树脂的配伍比例,筛选出满足使用要求的环氧树脂及用量,设计7种实验方案,对制备的涂层进行性能测试,具体实验方案及测试结果如表5所示。
汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究(上),针对汽车刹车盘用涂料的涂装及使用环境,制备出一种满足要求的环境友好型改性环氧涂料,从树脂复配体系、颜填料选择、固化剂等方面对涂料性能、涂装适应性及环境友好性的影响因素的探讨 中国机械网,okmao.com
从表5中可以看出,含有液态树脂或半液态树脂的实验方案,耐温黄变性、色差及机械性能较差,不满足刹车盘用涂料技术指标要求;而方案E相较于方案F与方案G,涂层柔韧性较差,同时有轻微黄变,鉴于客户对颜色要求比较高,故舍弃此方案;方案G涂层虽然耐温黄变性及机械性能较好,但耐盐雾性较差。因此选用SM601与SM604以2∶1的比例进行复配的方案F作为本实验环氧树脂筛选的最终方案。
2.2 颜填料的选择
由于刹车盘实际喷涂膜厚较薄,颜色要求符合标准样板,且使用环境要求有较好的耐盐雾性,短期耐高温性,故在颜料应选择耐温性、耐候性、耐腐蚀性等方面进行筛选。本实验分别对金红石型钛白粉、色素炭黑,磷酸盐类防锈颜料、硫酸钡、滑石粉、云母粉、重钙等填料对涂膜性能的影响,结果如表6所示。
汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究(上),针对汽车刹车盘用涂料的涂装及使用环境,制备出一种满足要求的环境友好型改性环氧涂料,从树脂复配体系、颜填料选择、固化剂等方面对涂料性能、涂装适应性及环境友好性的影响因素的探讨 中国机械网,okmao.com
从表6中可以看出,金红石型钛白粉容易分散,高温后黄变色差小;而锐钛型钛白粉高温后色变较大;高色素炭黑虽不易分散,但着色力强,耐温变性好;磷酸盐类防锈颜料防锈性能优异,比较容易分散,但重金属含量有时超标;改性三聚磷酸铝颜料环境友好性、分散性较好。
汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究(上),针对汽车刹车盘用涂料的涂装及使用环境,制备出一种满足要求的环境友好型改性环氧涂料,从树脂复配体系、颜填料选择、固化剂等方面对涂料性能、涂装适应性及环境友好性的影响因素的探讨 中国机械网,okmao.com
从表7中可以看出,硫酸钡密度高,不宜制备低VOC涂料;800目滑石粉不能达到理想的细度;重钙粉比较容易分散,但耐热后对附着力有影响;1 250目的滑石粉、云母粉及硅微粉,性能比较稳定,可作为刹车盘用涂料的填料。



汽车刹车盘用环境友好型改性环氧涂料的研究
张国芳,王建刚,刘 月,郝彦敏
(石家庄市油漆厂,石家庄 050086)

标签:行业资讯原料动态机械百科产品资讯机械应用市场评论技术中心汽车及配件涂料设备配件与设备 涂料生产设备涂装及仪器设备
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