高级轿车一般会在汽车轮毂饰盖底材上喷涂金属漆,以保护轮毂,增加其美观。但是金属漆价格昂贵,经济型轿车上很少应用。因此,在日常生活中时常会见到经济型汽车轮毂表面出现褪色、脱落等现象,影响这类轿车轮毂的美观。国内外关于轮毂饰盖涂料的研究报道很多,但能进入产业化的不多[1]。目前市场上汽车轮毂饰盖底材主要采用PA66和ABS+PC等热塑性塑料,加工成型简便,具有较高的机械能,但是耐热性和刚性较差。其中PA66底材虽然通过添加滑石粉M15改进了刚性和韧性,并改善底材表面极性来增加铝粉漆对尼龙饰盖底材的附着力[2],但是仍属于难以附着的一类底材。因此,有必要开发一种高附着、高保护性、低成本的满足经济型汽车需求的新型车用单组分热塑性塑料配件用涂料。本文重点在选择主体树脂上采用聚酯改性聚氨酯弹性树脂为主要成膜物质,通过调整铝粉比例及溶剂体系得到具有高附着力、高耐蒸汽喷射以及漆膜效果综合性能较好的金属涂料。
1 试验部分
1.1 主要原料
1.1.1 单组分铝粉漆原料
铝粉(CR-8801):日本旭化成金属颜料有限公司;甲基异丁酮(MIBK):上海紫翔化工有限公司;聚酯改性TPU树脂(聚氨酯弹性体)(SWT8135):昆山三旺树脂有限公司;聚乙烯蜡(4200-10)、聚酰胺蜡(6900-HV):昆山帝斯巴隆有限公司;甲苯(TOL)、环己酮(CYC)、乙二醇单丁醚(BCS):上海中奥化工有限公司;N,N-二甲基甲酰胺(DMF):上海勤天化工有限公司;3-乙氧基丙酸乙酯(EEP):上海德茂化工有限公司;醋酸丁酸纤维素(CAB-531-0.5,CAB-381-2,CAB-551-0.2):美国伊斯曼公司。
1.1.2 双组分清漆原料
羟基丙烯酸树脂(SWU3870B):昆山三旺树脂有限公司;聚酯树脂(Desmophen 670 BA):科思创聚合物(中国)有限公司;流平剂(Levaslip876):海名斯;有机锡催干剂(T-12):美国气体化学有限公司;醋酸丁酯(BAC)、丙二醇甲醚醋酸酯:上海勤天化工有限公司。
1.2 参考配方
表1 铝粉漆配方Table 1 Formula of aluminium powder paint |
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表2 稀释剂组成Table 2 Composition of diluent |
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本实验选择立邦PU双组分聚氨酯清漆,牌号为6085,参考配方见表3。
表3 立邦PU双组分聚氨酯清漆配方Table 3 Formula of Nippon PU 2-component polyurethane varnish |
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注:m(A)∶m(B)=3∶1。 |
1.3 铝粉漆制备工艺
在高速搅拌(1 200~2 500 r/min,10~15 min)下使铝粉、甲基异丁酮、弹性聚氨酯树脂混合均匀;再加入稀释剂,中速搅拌(800~1 200 r/min,10~15 min)至溶质溶解;再加入蜡,高速搅拌(1 200~2 500 r/min,20~30 min)至蜡与其他组分混合均匀;过筛后得到汽车热塑性塑料配件用涂料。
1.4 施工工艺
2 结果与讨论
2.1 树脂的选择
表4 SWT8135 TPU树脂参数Table 4 Parameter of SWT8135 TPU |
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2.2 铝粉添加量的选择
表5 铝粉添加量对涂膜遮盖力和外观的影响Table 5 Effect of aluminium powder content on covering power and surface of film |
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由表5可知,随着铝粉添加量的增加,遮盖力提高,但是涂膜由光滑变得粗糙,闪光性由弱变强再变弱。一般铝粉漆的厚度在15~20 μm,因而当铝粉添加量在6%~8%时,综合性能达到最优。当添加量过大时,颜料重叠、挤压、堆积,反而影响铝粉的定向。
2.3 醋酸丁酸纤维素(CAB)添加量对铝粉漆附着力的影响
表6 CAB添加量对铝粉漆附着力的影响Table 6 Effect of aluminium powder content on adhesion of film |
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从表6可知,不同丁酰基含量的CAB树脂加入铝粉漆中,均引起涂膜附着力的大幅下降,这是由于PA66的结晶度高,内聚能大,使得其表面张力低、极性小,涂料对其润湿性差,因而CAB高极性、高玻璃化温度的特性对涂膜在尼龙底材上的附着力有负面影响。
2.4 稀释剂中异丙醇含量对金属漆施工的影响
表7 异丙醇含量对金属漆施工的影响Table 7 Effect of isopropanol content on workability of metallic paint |
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由表7可知,喷漆间相对湿度超过70%时,增加异丙醇含量,铝粉漆湿膜严重发白,罩光后润湿不良,烘干后铝粉外观发黑。这是由于稀释剂中的快干低级醇类溶剂挥发速率快,且与水有混溶性,在湿度过高的环境下喷涂,由于溶剂挥发的致冷效果使湿膜表面空气中的水蒸气冷凝附在湿膜表面,产生发白现象,罩光时产生润湿不良。由于湿膜表面的水膜阻止内部溶剂的挥发,不能闪干,罩光后清漆湿膜中的溶剂咬底铝粉漆而使铝粉浮动发黑。PA66本身的耐溶剂性极强,所以稀释剂中可少用或不用异丙醇,并适当添加防发白的慢干溶剂。
2.5 铝粉漆稀释剂配方设计
2.6 铝粉漆涂层性能及应用效果
表8 铝粉漆涂层与进口涂料性能Table 8 Properties of aluminium powder coating and imported coating |
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表9 铝粉漆+立邦PU双组分聚氨酯清漆复合涂层与进口涂料性能Table 9 Properties of aluminium powder coating & Nippon PU 2-component polyurethane varnish composite coating and imported coating |
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3 结 语
采用铝粉7~9份、甲基异丁酮8~10份、弹性聚氨酯树脂56~60份、蜡7~9份、稀释剂15~20份。在高速搅拌下使铝粉、甲基异丁酮、弹性聚氨酯树脂混合均匀;再加入稀释剂,中速搅拌至溶质溶解;再加入蜡,高速搅拌至蜡与其他组分混合均匀。漆膜性能完全满足大众TL211、TL52464标准。目前,本文研发的涂料已经成功应用到丰田、众泰、东风、标致等车型,成为一款新型的高附着性、高装饰性、高防腐性的车用尼龙轮毂饰盖涂料。