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汽车轮毂罩光用亚光透明粉末涂料的研究与应用
2018-11-06 17:03:04编辑:肉包浏览次数:
  溶剂型涂料所排放的大量挥发性有机物对环境产生的污染以及不可再生资源的耗费已成为世界上各个国家十分关注的问题,开发低污染的涂料是21世纪的重要研究方向,粉末涂料以4E(经济、高效、环保和性能卓越)等优点,成为了溶剂型涂料中替代品的主力。
 
  随着人们对美观的要求越来越高,在铝轮毂的涂装中出现了一种新的涂装工艺,即铝轮毂底粉+色漆+精车+亚光高耐候透明粉工艺,该工序需要亚光透明粉具有极好的流平性、高透明度、高耐候以及高耐腐蚀性能。
 
  目前,铝轮毂罩光用透明粉市场上大批量使用的是高光泽透明粉,是由环氧基丙烯酸为基体制成,罩光后铝轮毂表面形成高光泽的镜面效果,随着人们欣赏观念的变化,市场上出现了对亚光透明粉末罩光铝轮毂的需求,而亚光透明粉末在市场上还没有批量使用。
 
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  1  试验部分
 
  1.1 原材料
 
  双组分饱和羧基聚酯树脂A/a、B/b、C/c、D/d;TGIC:鞍山润德精细化工有限公司,工业级;紫外线吸收剂:苯并三氮唑类,汽巴(Ciba)公司;光稳定剂:受阻胺类,汽巴(Ciba)公司;国产聚酯树脂A、B、C,进口聚酯树脂D、E;丙烯酸酯流平剂:TROY,工业级;消光剂:A9,泽和公司,工业级;高低羟值聚氨酯树脂:进口;异氰酸酯:B1400,赢创;环氧基丙烯酸树脂:XG665,南海奉化。
 
  1.2 主要设备
 
  Ф30型双螺杆挤出机、ACM磨粉系统、万能中药粉碎机、激光粒度分布仪、小型静电喷涂设备、冲击试验仪、盐雾试验箱、氙灯人工加速老化试验仪等涂料及涂层性能检测设备。
 
  1.3 粉末涂料及涂层制备
 
  按预设配方称取各原料,用万能中药粉碎机预混合后使用双螺杆挤出机在设定的温度范围内熔融挤出,挤出片料经过冷却、粉碎、过筛、静电喷涂、热固化成膜,最后测试涂膜性能。喷涂工艺参数如表1所示。
 
  2  结果与讨论
 
  耐候性亚光透明粉可以通过双组分纯聚酯干混消光、聚酯/GMA消光丙烯酸树脂反应、高低羟值聚氨酯消光、纯聚酯/TGIC添加物理消光剂等几种方法制得,本文将分别从这几个体系进行探究。
 
  2.1 双组分聚酯干混消光体系
 
  主要通过反应性较快的高酸值组分与反应性较慢的低酸值组分干混消光,通过二者固化速度差异形成微观上不相容的表面,从而获得消光。这种方法获得的亚光透明粉末涂料通常不需要添加其他消光剂,通过固化体系本身消光,因此保有了涂层较高的透明度。
 
  (1) 聚酯树脂的选择
 
  由汽车铝轮毂罩光用粉末超耐候、高流平、高透明度的特性,可以知道聚酯树脂需要具备超高的耐候性能、高流平性能、较好的透明度且不能有其他颜色。高酸值树脂一般选择酸值在45~55mgKOH/g,低酸值树脂一般选择酸值在20~25mgKOH/g范围的树脂。具体性能状况见表2。
 
  由表2可以知道,当树脂的酸值反应活性过大的时候涂层易出现橘皮,当反应活性较小的时候涂层的机械性能差,因此宜选择中等活性的高酸值树脂B。普通双组分干混消光树脂的耐候性较差,达不到铝轮毂涂装的要求,并且一般透明度不及超耐候聚酯树脂,超耐候树脂中的间苯含量相对
 
  较多。因此,宜选择中等活性的超耐候双组分聚酯树脂作为铝轮毂罩光用亚光透明粉的基体树脂。
 
  (2) 流平剂选择
 
  流平剂主要有有机硅型和丙烯酸酯型。因有机硅类大多会降低表面张力,在一定程度上影响涂层的层间附着力,常用的有聚醚聚酯改性有机硅氧烷,而汽车罩光用透明粉时常需要做返工处理,因此需要考察粉末涂料的重涂返工性能,层间附着力尤为重要,故一般不用有机硅类型的流平剂。
 
  汽车铝轮毂罩光用粉末宜采用线型树脂聚合物为主体的丙烯酸酯类流平剂,不仅可以促进涂膜的流动和流平,还不会影响涂膜的层间附着力,并且还有消泡的作用。
 
  丙烯酸酯类流平剂的载体多为二氧化硅、碳酸钙等,但是以这两类物质为载体的流平剂都具有一定的颜色,在一定程度上影响透明粉的透明度,在透明粉中需选用透明物质作为丙烯酸酯类流平剂的载体。
 
  (3) 紫外线吸收剂的使用
 
  纯聚酯树脂/TGIC体系耐候性不及丙烯酸透明粉末体系,故在实际使用中,汽车铝轮毂罩光用透明粉通常需要添加紫外线吸收剂与光稳定剂来弥补耐候性的缺失,可以添加苯并三氮唑类紫外线吸收剂搭配受阻胺类光稳定剂来提高涂层的耐候性。紫外线吸收剂和光稳定剂的添加量对涂层耐候性的影响见表4。
 
  由表4可以看出,紫外线吸收剂和光稳定剂添加量在0.5%~0.8%时,涂层的耐候性达到一个峰值,添再增加两者添加量时,耐候性没有明显的增加,故两者添加量适宜在0.5%~0.8%的范围。
 
  (4) 疏水性二氧化硅的使用
 
  抗铜加速的乙酸盐雾实验(CASS)是透明粉末涂料一项重要的耐腐蚀性能指标,本研究发现通过添加一定量疏水性二氧化硅可以提高涂层的疏水性,进而提高涂层的抗铜加速的乙酸盐雾性能
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