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高光泽醇酸氨基汽车面漆的研制,采用醇酸树脂和三聚氰胺甲醛树脂等制备高光泽醇酸氨基汽车面漆,中国机械网,okmao.com
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高光泽醇酸氨基汽车面漆的研制,采用醇酸树脂和三聚氰胺甲醛树脂等制备高光泽醇酸氨基汽车面漆
2019年10月05日    阅读量:287    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

0 前言

现今,汽车涂料已是代表一个国家或地区涂料工业发展水平的典型产品。汽车面漆是汽车涂料中的典型品种,它主要有热塑性丙烯酸漆、非水分散型丙烯酸漆、醇酸氨基烘漆、聚酯氨基烘漆、热固型丙烯酸烘漆和聚氨酯面漆等几种。


其中,醇酸氨基烘漆的漆膜丰满、光亮,附着力强,耐候性较好,装饰性佳,广泛应用于货车车身的表面涂装,也适用于各种金属制品的表面涂饰中国机械网okmao.com。本文采用醇酸树脂和三聚氰胺甲醛树脂等制备高光泽醇酸氨基汽车面漆,并对影响涂料性能的几个主要因素,如醇酸树脂、氨基树脂、防沉剂、流平剂和有机溶剂等的选择进行了讨论,结果制得综合性能良好、施工方便的汽车面漆。


1 实验部分

1.1 原料与仪器设备

原料:合成脂肪酸醇酸树脂,固含量(80±2)%、椰子油醇酸树脂,固含量(60±2)%、Solvesso 100、二甲苯、异丁醇、消泡剂,国产;甲醚化三聚氰胺甲醛树脂,固含量(80±2)%、丁醚化三聚氰胺甲醛树脂,固含量(75±2)%、钛白粉R-706,美国;高分子分散剂,荷兰;聚酰胺蜡防沉剂,日本;流平剂1、流平剂2,德国;酞菁蓝色浆、炭黑色浆、铁黄色浆、稀释剂,自制。

仪器设备:VFS-230 高速分散机、SK-2 立式砂磨机、303A-2 电热鼓风干燥箱、DL-302A 型调温调湿箱、涂-4 杯、刮板细度计,国产;QUV 老化仪,美国。

1.2 钛白色浆和聚酰胺蜡母液的制备

1.2.1 钛白色浆的制备

实验中所用的主要色浆是钛白色浆,其参考配方见表1。

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生产工艺:先把高分子分散剂均匀溶解在溶剂中,再加入钛白粉分散均匀,最后加入醇酸树脂和聚酰胺蜡高速搅拌均匀,静置24 h 后上砂磨机研磨,要求细度≤ 10 μm。

1.2.2 聚酰胺蜡母液的制备

汽车面漆配方中用的防沉剂是聚酰胺蜡,它用2种方式加入:一是与钛白粉一起研磨的方式,即研磨法;一是与成膜树脂一起分散搅匀的方式,也就是母液法。聚酰胺蜡母液制备的参考配方及生产工艺见表2。

表2 聚酰胺蜡母液制备的参考配方及生产工艺

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1.3 汽车面漆的制备

实验中制备的是米白色醇酸氨基汽车面漆,其参考配方见表3。

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生产工艺:按配方量依次加入各种树脂、助剂及聚酰胺蜡母液和大部分的钛白色浆,搅拌均匀,再用剩余的钛白色浆和几个微量色浆调配颜色至符合色板要求,过滤、包装。


1.4 性能测试

将以上制备的汽车面漆用稀释剂稀释到粘度18~22 s[涂-4 杯,(25±1)℃],用空气喷枪喷涂于底材上,底材为已涂布阴极电泳漆并用1 200 目砂纸打磨好的普通冷轧钢板(厚度0.8~1.5 mm),流平10 min后放入烘箱烘烤(140℃,20 min),取出,静置冷却后测试性能,结果见表4。

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2 结果与讨论

2.1 成膜树脂和交联剂氨基树脂的选择

2.1.1 成膜树脂的选择

汽车面漆要求漆膜光亮丰满,有较好的机械性能和耐候性,因此选用国产的合成脂肪酸醇酸树脂与椰子油醇酸树脂相配合,前者光泽高、丰满度好,与其它树脂、颜料相容性好,润湿性强,缺点是硬度较低、耐候性欠佳;而后者光泽、丰满度不如前者,但是耐候性良好、硬度高。二者配合使用,取长补短,可制得性能良好的汽车面漆。实验表明:当合成脂肪酸醇酸树脂与椰子油醇酸树脂的质量比为(0.8~1)∶1 时,汽车面漆综合性能最佳。在本实验配方中,合成脂肪酸醇酸树脂含量为22.4%;椰子油醇酸树脂含量为26.2%;二者比例约0.85∶1;二者的固含比例为1.14∶1。


2.1.2 交联剂氨基树脂的选择

三聚氰胺甲醛树脂是氨基烘漆中应用最广泛的交联剂,按醚化剂不同,可分为丁醚化、甲醚化、混合醚化3 种,多用于外用漆、面漆和罩光清漆中。本实验中选用美国进口的甲醚化和丁醚化三聚氰胺甲醛树脂,前者属于高固含高亚氨基甲醚化三聚氰胺甲醛树脂,能快速固化,不需要强酸催化剂,固化后漆膜硬度高、光泽高,缺点是漆膜较脆,杯突、柔韧性欠佳;后者相对分子质量低,中等反应活性,相容性好,含有非有机硅流动助剂,固化后漆膜杯突和柔韧性佳。二者配合使用,取长补短,可制得性能良好的汽车面漆。实验表明:当甲醚化和丁醚化三聚氰胺甲醛树脂的质量比为(0.8~1)∶1 时,汽车面漆综合性能最佳。在本实验配方中,二者比例为0.89∶1;二者的固含比例为0.95∶1。


2.2 醇酸树脂/ 氨基树脂配比

醇酸树脂所含的官能基为羟基和羧基,它们作为成膜树脂与氨基树脂配合时,通过羧基的催化作用,使其官能基与氨基树脂进行共缩聚反应,形成坚韧的三维结构涂层。醇酸树脂用量增大时,漆膜的光泽、附着力、杯突和柔韧性好,但会降低漆膜的抗性和硬度;而交联剂氨基树脂的用量增大时,则漆膜硬度提高,抗性变好,但是光泽、附着力、杯突和柔韧性变差。改变醇酸树脂/ 氨基树脂的配比,考察其对漆膜性能的影响,结果见表5。

表5 醇酸树脂/ 氨基树脂配比对漆膜性能的影响

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从表5 可以看出:当醇酸树脂与氨基树脂的配比为49∶16~47∶18,即(3.0~2.6)∶1 时,漆膜各项性能达到最佳,满足技术指标的要求。在本实验配方中,醇酸树脂/ 氨基树脂配比为2.86;二者的固含比例(即氨基比)为2.56。


2.3 防沉剂的影响

汽车面漆中需加入防沉剂,以达到良好的贮存稳定性、不易沉淀,又可以保持施工条件下漆膜流平性和防流挂性的平衡,以提高涂料的施工效果。本实验中使用聚酰胺蜡防沉剂,它具有防沉性、防流挂性佳、通用性广等优点。聚酰胺蜡防沉剂传统的添加方法是母液法,该法操作简便,聚酰胺蜡在成膜树脂中也容易分散,但在高光泽汽车面漆中,经常会造成面漆光泽大幅下降;采用研磨法添加,可以提高色浆的贮存稳定性,对面漆光泽基本上无影响,缺点是会较大幅度地降低色浆的研磨效率。本实验同时采用母液法和研磨法添加聚酰胺蜡防沉剂,经多次试验,当母液法添加量为0.6%、研磨法添加量为0.9% 时,可以制得对光泽影响较小,同时又具有良好贮存稳定性和防流挂性的高光泽汽车面漆。


2.4 流平剂的影响

流平剂一般是通过与涂料体系的一种可控制的不相容性来降低涂料体系的表面张力,促使漆膜流平,消除漆膜的表面缺陷。常用的流平剂有2 种:丙烯酸类流平剂和有机硅类流平剂。本实验中采用德国进口的2 种流平剂,流平剂1是丙烯酸类流平剂,它可以降低漆雾敏感性,适用于高质量的工业色漆和清漆,与大多数成膜物混容性优异,在清漆中不会引起混浊,在色漆中不会产生雾影;流平剂2 是有机硅类流平剂,它可增进表面滑爽,防止贝纳德旋窝,改进流平和增加光泽,给予防粘连性质,降低表面张力,并因而提供更好的底材润湿。它们对汽车面漆性能的影响见表6。

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从表6 可以看出:单一的流平剂很难达到理想的流平效果,当两种流平剂配合使用时,能起到协同增效作用,达到较好的流平效果,同时漆膜的光泽也有所提高。经多次试验,当流平剂1 添加量为0.4%,流平剂2 添加量为0.1% 时,汽车面漆的流平效果最佳。需要注意的是:流平剂2 添加量很少,为了准确添加,最好把它预先溶解在溶剂中,本实验中是将其预先溶解在二甲苯中制成10% 的溶液后再添加。


2.5 有机溶剂的影响

汽车面漆用稀释剂由多种有机溶剂配制而成,有机溶剂选择不当会引起漆膜的多项弊病,如稀释剂挥发太快,造成漆膜流平性不好,甚至造成漆膜起泡、发白等。通过调节稀释剂中各成分的配比,以控制其挥发速率,可以改进涂料的流动性。


同时,选用合适的有机溶剂,也可以改进漆膜对底漆的润湿而增加漆膜的附着力。因此,在选择有机溶剂时,必须平衡下列各项要求:挥发速率合适、流平性好、无缩孔、无起泡等。汽车面漆属于氨基烘漆,适当多加些醇类溶剂对贮存稳定性有利。

根据以上讨论,通过多次试验调配出用于汽车面漆的稀释剂,其参考配方见表7。

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3 结语

采用合成脂肪酸、椰子油醇酸树脂与甲醚化、丁醚化三聚氰胺甲醛树脂配合,制备高光泽醇酸氨基汽车面漆,并对影响涂料性能的几个主要因素,如醇酸树脂比例、氨基树脂比例、醇酸树脂与氨基树脂比例、防沉剂、流平剂和有机溶剂等的选择进行了讨论,结果制得光泽高、丰满度好、机械性能好、耐性好和贮存性好的汽车面漆。该汽车面漆施工方便,装饰性好,广泛应用于货车车身的表面涂装,可供汽车生产厂家在线喷涂,也适合于各种金属制品的表面涂饰。


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