0 引 言
汽车及摩托车油箱、护挡等表面罩光除了要求具有高丰满度、高亮光外,还需要能够抵挡汽油、柴油、煤油等油料的腐蚀。
因此,油箱的生产及其他配件的防腐问题受到广泛的关注。人们采取各种不同的防腐蚀措施,以延长其使用寿命,其中,由于采用耐油涂料涂覆在金属及塑料基材表面阻止油料介质对基材的腐蚀,施工简单、成本低廉,因而普遍使用中国机械网okmao.com。
目前市场上使用的耐油涂料主要有环氧和聚氨酯涂料,虽然它们都具有优异的耐油性能与防腐蚀性能,但是其并不能满足高亮光、高丰满度的罩光要求。本试验选择合适的羟基丙烯酸树脂和醇酸树脂配以合适的固化剂,开发出一种羟基丙烯酸酯高亮耐油清漆,它具有优异的耐油性能、耐腐蚀性能、高光泽、高丰满度等优点。
1 试验部分
1.1 试验原材料(见表1)
试验用原材料及指标
1.2 涂料配方
由于要求涂膜具有高亮光、高丰满度和耐油性能,因此选择高固体分高羟值的丙烯酸树脂和醇酸树脂。常用的异氰酸酯固化剂包括脂肪族和芳香族两类,脂肪族固化剂的耐候性好、保光性、耐化学品性优异,而芳香族的异氰酸酯固化剂不耐黄变。由于用于室外,需要良好的耐候性,因此,选择脂肪族异氰酸酯固化剂。
本试验的涂料为双组分涂料,其配方如表2所示。
羟基丙烯酸酯高光耐油清漆配方
1.3 涂料的制备
按表2配方,先将Sm515加入到2848树脂中,搅拌均匀后依次加入流平剂、催干剂、溶剂,用高速搅拌机搅拌30 min,混合均匀即得甲组分。
乙组分(固化剂)采用TDI的聚合物,控制固体分为(72±1)％,异氰酸根含量为(19.5±0.5)％。
1.4 涂膜性能检测
1.4.1 涂膜的制备及常规性能检测
将上述涂料按一定比例加入固化剂,用C组分将黏度调整至14～18 s(涂4＃杯),用空气喷涂的方法,喷涂于马口铁上,制成25 μm左右的涂膜,120 ℃/30 min烘干,检测涂膜的光泽、附着力、柔韧性、冲击、铅笔硬度等基本性能。
1.4.2 涂膜耐油、耐蚀性能检测
按照1.4.1制得一系列涂膜样板,放置于常温7 d后,进行耐油(汽油、煤油、柴油)、耐腐蚀性能检测。
1.4.3 人工加速老化性能检测
按照1.4.1调漆方法,将调好的涂料喷涂于白色面漆上,120 ℃/30 min烘干,放置于常温7 d后,测涂膜的人工加速老化性能。
2 结果与讨论
2.1 涂膜基本性能
涂膜的基本性能检测结果如表3所示,从检测结果可以看出,该产品的光泽高、硬度高、附着力好、柔韧性优异。
涂膜基本性能
2.2 涂膜耐油及耐腐蚀性能
将涂膜样板在标准条件下干燥7 d后,将其浸于汽油、煤油、柴油中进行耐油性能检测。同时,在5％NaOH溶液和5％H2SO4溶液和水中对其耐腐蚀性能进行了检测,结果如表4所示。由表4可知,使用本试验涂料所制备的涂膜具有良好的耐蚀性能、优异的耐油性能。
涂膜的耐油及耐腐蚀性能
2.3 涂膜的耐老化性能
将丙烯酸酯涂膜样板在标准条件下干燥7 d后,将其放于人工加速老化机上进行耐老化性能测试,结果见表5。由表5可知,在测试250 h后,涂膜的失光率为0.96％,色差0.07；继续测试在500 h后,涂膜的失光率仅为2.78％,色差0.3,涂膜具有优异的耐老化性能。
涂膜的耐老化性能
2.4 树脂比例对涂膜性能的影响
配方中羟基丙烯酸树脂与醇酸树脂用量之间的比例,将最终影响到涂膜的耐油性能和光泽、丰满度等性能,为了确定它们之间的最佳比例,做了如下实验。将SM515和2848按表6的比例调漆,其他组分不变,然后按照1.4.1制得一系列涂膜样板,检测涂膜的光泽、丰满度性能,其余样板放置于常温7 d后,进行耐油(汽油、煤油、柴油)性能检测(将样板常温浸泡于油中48 h后,测试涂膜铅笔硬度),所得结果见表7。
SM515树脂与2848树脂之间的比例
综合考虑表7的结果,我们选择SM515树脂与2848树脂的最佳比例为1:1。
2.5 固化剂用量对涂膜性能的影响
固化剂的用量对涂料的性能将产生重要影响,固化剂用量过高,－NCO基团过剩较多,它将与空气中的水蒸气反应产生脲,尽管在一定程度上增加了交联密度,提高了硬度和耐化学性,但会导致涂膜的脆性增加,耐冲击和柔韧性下降,并影响涂膜的表面效果,增加气泡、针孔等弊病,使涂膜的防腐蚀性能降低。反之,固化剂用量过少,交联密度过低,涂膜的硬度和耐化学性能都会下降,耐溶剂和耐油性下降。为了确定固化剂的用量,我们可以根据以下公式进行计算：
N=Ｗ(-NCO)/[W(-OH)×2.47×WZ]
N——主剂(即清漆)/固化剂配比；
Ｗ(-NCO)——固化剂-NCO质量分数,%；
W(-OH)——100％固体树脂羟基质量分数,%；
WZ——交联密度,%。
在本配方中,固化剂的-N C O含量为19.5％,按上述公式计算可以得出N为2.7时,反应是最完全的。
2.6 助剂对涂膜性能的影响
为了缩短涂膜干燥时间,增加涂膜硬度,需要添加催干剂来加速－NCO和－OH的反应。有机锡化合物能与异氰酸酯和羟基化合物形成络合物,使异氰酸根和羟基相互接近,使反应容易进行,同时减少氨酯键裂解的不利反应,对涂膜耐候性有一定的稳定作用,因此在配方中常采用有机锡类催干剂。另外,添加流平剂可改善涂膜的流平性,目前市面上的流平剂种类繁多,我们采用法国先创公司生产的1603,可有效地起到降低涂膜表面张力梯度、防止缩孔和贝纳德涡流产生的发花、改善流平性的作用。
3 结 语
采用SM515羟基丙烯酸树脂和2848醇酸树脂搭配使用与异氰酸酯固化剂研制的羟基丙烯酸酯高亮耐油清漆具有良好的耐腐蚀性、高光泽、高丰满度,优异的耐油性能。该产品广泛应用于广东地区摩托车生产商的车油箱及配件上,也可应用于汽车配件上修补罩光。