返回顶部
返回首页
返回首页
欢迎访问  中国机械网   | 今天是   
中国机械网全新改版进行中! 我的订单 | 会员中心 | [ 登录 ] | [ 注册 ]
聚丙烯保险杠专用涂料的研究,研制了一种聚丙烯塑料(PP)保险杆专用涂料,无需复杂的前处理,可直接涂覆于PP 保险杠表面,中国机械网,okmao.com
home 您现在的位置: 首页 >设备与仪器>技术中心 > 详细信息
聚丙烯保险杠专用涂料的研究,研制了一种聚丙烯塑料(PP)保险杆专用涂料,无需复杂的前处理,可直接涂覆于PP 保险杠表面
2019年10月04日    阅读量:254    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

0 引言

随着人们对汽车轻质化、抗冲击、低油耗、安全环保等要求的不断提高,轻质、防锈、减震、成型加工方便的塑料越来越多地应用于汽车工业,应用部件由普通装饰件发展到结构件、功能件,使用的塑料也由通用塑料扩展到强度高、冲击性好的高性能增强工程塑料。


聚丙烯(PP)是一种综合性能优良的通用塑料,由于原料来源丰富、价格便宜,已成为汽车用塑料增长最快的品种之一。用PP 制作的零部件较多,保险杠是最具代表性的零部件中国机械网okmao.com。汽车保险杠是一种表面积大、形状复杂的薄壁大型结构部件,各国对汽车用塑料保险杠均制定了有关的技术标准。


对保险杠而言,不仅要求具有优异的高低温冲击韧性、刚性、耐老化性、耐热性、耐寒性,还要具有耐汽油、润滑油等性能。本文研制出一种PP 塑料用涂料,该涂料对塑料有良好的附着力,又不过分溶蚀塑料表面,直接涂饰在其表面,就能提高表面的表面张力,使之能涂覆符合其特性需要的功能不同的各种面漆。

 

1 试验部分

1.1 原材料品种及规格

原材料品种及规格见表1。

聚丙烯保险杠专用涂料的研究,研制了一种聚丙烯塑料(PP)保险杆专用涂料,无需复杂的前处理,可直接涂覆于PP 保险杠表面 中国机械网,okmao.com

1.2 主要仪器设备

QHZ 型漆膜划痕试验仪;DHG-9147 型电热恒温鼓风干燥箱;Q-SUN XE-3-HS 型氙灯试验机。

1.3 配方

PP 塑料底漆配方见表2;PP 塑料保险杠丙烯酸聚氨酯面漆配方见表3。

聚丙烯保险杠专用涂料的研究,研制了一种聚丙烯塑料(PP)保险杆专用涂料,无需复杂的前处理,可直接涂覆于PP 保险杠表面 中国机械网,okmao.com

1.4 制备工艺

1.4.1 底漆生产工艺

将配方量固含量为52%的氯化聚丙烯改性树脂加入调漆罐中,搅拌状态下依次加入分散剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、颜填料和溶剂,搅拌均匀后,用砂磨机研磨分散至细度小于20 μm,调整黏度过滤包装,固含量为(50±1)%。

1.4.2 面漆生产工艺

将配方量的羟基丙烯酸树脂、改性树脂加入调漆罐中,搅拌状态下依次加入分散剂、流平剂,加入颜料和溶剂,中速搅拌均匀后,砂磨机研磨分散至细度小于20 μm,搅拌下加入抗划伤剂,并用消光粉调整光泽,调整黏度过滤包装,固含量为(67±1)%。

1.5 涂料性能检测方法

1.5.1 耐低温冲击

根据用户的要求,参照FORD WSK-M98P6A-1996 第3.9 节,FLTM BO 151-01-2006 的测试方法,将待测试样板在-40 ℃的环境中预处理16 h,用φ38mm、质量225 g 的钢球进行冲击,冲击高度为300mm,要求无破损、裂缝或其他失效。

1.5.2 耐擦伤和变形

根据用户的要求,参照FORD WSK-M98P6A-1996 第3.12.2 节,FLTM BN 108-13-2001 的测试方法,负载2.0 N,用φ1 mm 的刮球进行刮擦,要求表面无擦伤和变形现象。

1.5.3 耐高压水冲洗

根据用户的要求,参照FORD WSK-M98P6A-1996 第3.13 节,FLTM BO 160-04 的测试方法,水温(70±2)℃,喷嘴垂直于样品,距离(50±3) cm,水压(3 000±50)kPa,水流量(600±30)L/h,要求无表面分层或其他失效现象。

1.6 性能指标

PP 保险杠涂料性能指标见表4~5。

聚丙烯保险杠专用涂料的研究,研制了一种聚丙烯塑料(PP)保险杆专用涂料,无需复杂的前处理,可直接涂覆于PP 保险杠表面 中国机械网,okmao.com

2 结果与讨论

2.1 PP 保险杠底漆树脂的选择

当塑料的表面张力大于37 mN/cm 时,涂料方可附着。表面张力越大,附着性就越好。在所有塑料中PP 塑料的表面能最低,其表面张力只有31 mN/cm,理论上讲,若材料的表面张力低于33 mN/cm,普通的油墨或黏合剂就无法附着牢固。PP 材料的特点是难润湿、难附着、结晶度高、耐溶剂性强、表面能低、润湿能力差、极性很小、分子间排斥力很强,导致漆膜难以附着,因此PP 塑料保险杠涂装是个难题。


PP 塑料的表面自由能很低,只有28 mJ/m2,所以表面非常难附着。涂料在塑料底材上的附着有多种理论:扩散理论、溶解度参数理论、静电理论、化学键合理论、吸附和机械咬合理论等,其中以扩散理论的应用最为广泛。


扩散理论认为涂层附着力的大小与涂料扩散到塑料内部能力的大小密切相关。其实各种理论之间并不矛盾,涂料一旦渗透到底材中,渗透物与底材间的静电和机械咬合就会明显增强二者之间的附着力。


若想涂料能较好地渗透到塑料中,就得使它很好地润湿底材。对于PP 塑料基材,选用了化学结构、表面张力及溶解度参数与其相近的氯化聚丙烯(CPP)树脂,对主体树脂进行了改性,以提供良好的附着性。含羟基、羧基、环氧基、羰基等基团的改性氯化聚丙烯树脂,与PP 基材缔合,氯与接枝基团能够润湿表面,促进面漆的附着,起到附着力促进剂的作用。改性氯化聚丙烯(简称CPP)与PP 塑料在结构上很相似,它们之间有着良好的相容性。在本涂料中采用了马来酸改性的CPP 作为PP 涂料的附着力促进剂。


2.2 PP 保险杠面漆消光剂的选择

由涂膜表面光泽产生机理的研究表明,消光就是采用各种手段,破坏涂膜的光滑性,增大涂膜的表面微观粗糙度,降低涂膜表面对光线的反射。漆膜消光主要有物理消光和化学消光2 种方式。物理消光的原理:加入消光剂,使涂料在成膜过程中表面产生凹凸不平,增大对光的散射并减少反射。


化学消光是在涂料中引入一些例如聚丙烯接枝物质类能吸收光线的结构或基团来获得低光泽。目前最常用的消光方式是物理消光。微米级的多孔性二氧化硅因其易添加和分散而被广泛地用作消光剂。


低光涂料,利用了二氧化硅的多孔性和漆膜的收缩性,在形成漆膜时,膜的表面不像亮光漆是连续而致密的,导致漆膜的渗透性增强,这就使漆膜的耐化学性能降低。该涂料体系中,低光泽和高防护性要求是对矛盾体,也是该涂料的技术关键。为了避免因消光剂用量大而带来的系列问题,应选用消光效率高的消光剂。


一是选择孔隙率高的消光剂,二是选择可以接受的粒径最粗的消光剂,以便形成微细粗糙的表面结构。通常选择平均粒径粗至11 μm的高孔隙率(1.8 ~ 2.0 mL/g)的消光剂。光泽与消光剂用量的关系见图1。可以看出,随着消光剂用量的增加,漆膜的光泽几乎是直线下降,当消光剂用量达某一极限值后,光泽度的下降则非常缓慢。

聚丙烯保险杠专用涂料的研究,研制了一种聚丙烯塑料(PP)保险杆专用涂料,无需复杂的前处理,可直接涂覆于PP 保险杠表面 中国机械网,okmao.com

2.3 溶剂的选择

如果成膜树脂与塑料基材的溶解度参数搭配合适,就能使漆膜与塑料表面形成一个互混层,这时涂料与塑料之间的静电和机械咬合力就会起作用。互混层虽有助于涂料附着,但是要靠涂料中的溶剂对塑料的轻微溶解来实现,如果把握不当使涂料过分地溶蚀塑料底材表面,会使塑料底材表面凹凸不平,漆膜起皱,流平性不好,影响外观。


由于塑料和涂料均是较为复杂的体系,存在着物理、化学等方面的不均一性,因此存在着内应力,如收缩应力、热应力和变形应力等,这些应力均会对涂料的附着力造成不利影响,因而需要选择合适的溶剂体系及适当的助剂来加以消除。


PP 塑料的溶解度参数为7.8~10.5 (cal/cm3)1/2,芳香烃中溶解度参数最低的是二甲苯和甲苯,分别为8.8(cal/cm3)1/2 和8.9(cal/cm3)1/2。PP 塑料与树脂、溶剂的表面张力溶解度参数的比较见表6。

聚丙烯保险杠专用涂料的研究,研制了一种聚丙烯塑料(PP)保险杆专用涂料,无需复杂的前处理,可直接涂覆于PP 保险杠表面 中国机械网,okmao.com

可以看出,涂料各组分与PP 塑料的溶解度参数和表面张力均相近,作为基料的氯化聚丙烯改性树脂与PP 塑料具有相似的结构,选择二甲苯(甲苯)/醋酸丁酯混合溶剂作为PP 底漆的溶剂体系,该底漆与PP塑料表面间具有良好的附着力,涂覆后能明显提高表面能,使之与丙烯酸聚氨酯面漆形成互混涂层。提供良好的物理机械性能、耐候性、耐介质等性能。


3 结语

PP 塑料系结晶度高的聚合物,分子排列整齐,分子间作用力强、表面张力低,一般的溶剂不能溶解或溶胀其表面,具有难溶、难润湿、难附着的特点。本文选用与PP 塑料化学结构、表面张力、溶解度参数相近的氯化聚丙烯改性树脂,低溶解度参数的芳香烃及酯类溶剂和低表面能的助剂,制备成PP 塑料专用涂料,提高了PP 塑料的表面张力,具有良好的附着力,可以配涂各类颜色的装饰性丙烯酸聚氨酯面漆。研制的PP保险杠涂料已在某大型汽车生产厂家批量应用,使用效果很好。


聚丙烯保险杠专用涂料的研究

 

李海燕,张世珍,孙春龙,关迎东

(海洋化工研究院,山东青岛266071)


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设备与仪器配件与设备
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国机械网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571
相关文章HOT
今日头条Show更多
    热点排行Hot
      中国机械网手机版MOBILE
      扫描二维码,获取手机版最新资讯 中国机械网 您还可以直接微信扫描打开
      全站地图

      深圳网络警察报警平台 深圳网络警
      察报警平台

      公共信息安全网络监察 公共信息安
      全网络监察

      经营性网站备案信息 经营性网站
      备案信息

      中国互联网举报中心 中国互联网
      举报中心

      中国文明网传播文明 中国文明网
      传播文明

      深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
      电子标识