更何况,采用水性涂料时,丰满度及耐久性均不及溶剂型涂料,而粉末涂料若作为本色漆 , 由于换色难 , 使用上受到一定限制。 因此溶剂型特别是双组分修补本色面漆仍是目前的主流。
表3 列出了几种双组分面漆的性能指标。 表3 汽车面漆(白色)性能比较 检测项目 漆膜外观 NV,% 细度,μm,≤ 遮盖力
干燥时间,h,≤ 表干 实干
硬度(23±2℃,48h) 摆杆硬度
铅笔硬度(划伤) 光泽,20o/60o 附着力,级 柔韧性,mm 冲击强度,cm *耐水性,240h *耐湿热一级,d *人工老化一级,h *耐盐雾一级,h
*单层最大抗流挂厚度,μm
注*:底漆/中涂/面漆配套检验。
A公司 66 5
75 0.5 24 0.75 2H 88/94 1 1 50 无变化 14 1000 1000 60
B公司 65 5 80 0.5 24 0.75 2H 88/92 1 1 50 无变化 10 1000 1000 50
C公司 67 5 80 0.5 24 0.78 2H 88/95 1 1 50 无变化 7 1000 1000 40
均表面平整,丰满光亮
3.2.4 双组分丙烯酸聚氨酯涂料用丙烯酸树脂的耐候性
为了提高双组分丙烯酸聚氨酯涂料的耐候性,往往要外加紫外线吸收剂(UVA)及位阻胺稳定剂(HALS)。据报道,通过键合光稳定剂的丙烯酸树脂比单纯外加光稳定剂时耐候性明显提高。其方法是采用酰肼类光稳定剂与含酐官能团的羟基丙烯酸树脂反应而成,该方法可有效控制涂料组成物中稳定剂的含量和均匀分布,聚合反应后期,含羟基丙烯酸树脂(含顺酐)中加入酰肼类光稳定剂120~160℃×15min~4h,酰肼类光稳定剂的浓度为丙烯酸树脂的0.5%~5%(取决于聚合物上酐官能团含量)。
涂膜性能(外观)附着力,耐潮性等与未改性相仿,但加速老化试验表明与冷拼UVA-HALS比保光性明显优异如△E=1.8对4.9。
HALS酰肼:
O OHNH-C-C-NH-NH2
通过酸酐接上HALS酰肼,键合效率达到>90%:
OHOHOHOH- - -C- - -C- - -OOO+ LS-R-NH-NH2- - -C- - -C- - -ONONH=R-LS
LS:受阻胺光稳定,溶剂需采用无氧烃类。
3.3 汽车塑料漆用丙烯酸树脂
汽车塑料涂料与其他金属部件用涂料相似,也分为底漆、底色漆、清漆或本色面漆。
底漆可直接涂在经表面处理过的塑料底材表面上,一般要求膜厚30μm左右,以完全覆盖部件表面的流痕和缺陷。环氧-聚酰胺双组分塑料底漆主要用于汽车前后保险杠上,因保险杠一般是聚丙烯的,该底漆中还加入了少量氯化聚丙烯作为基料以提高底漆的附着力。另外还有溶剂型单/双组分聚氨酯底漆用于汽车保险杠和其他塑料部件上。
底色漆一般多采用与金属部件用底色漆组分相同的体系,膜厚一般为10~15μm。清漆主要是溶剂型双组分聚氨酯体系,即将聚丙烯酸酯及聚酯类与多异氰酸酯结合,其漆膜能达到所需的柔韧度,还具有高耐化学品性和良好的机械性能。清漆膜度一般要求约35μm,以提供色饱和度,并能达到与车身一致的光泽。
塑料本色面漆也是采用双组分聚氨酯体系来达到与车身一致的外观和性能要求。各种汽车塑料涂料的烘烤温度均在80℃左右。
4 汽车涂料的发展趋势
在汽车工业发展迅速的美国,从1950年大气污染已开始变得日益严重,尤其在美国加州洛杉矶地区汽车涂装设备性能与成本关系光化学烟雾经常发生。1966年当地政府采取对策制定了“66法规”,开始限制向大气中排放VOC。1970年美国联邦政府设立EPA制度CAA,全美国环保法规制度开始形成,一直至今。1990年在原VOC限定的基础上进行修正,加大对危害空气污染物(HAPS)的限制。在欧洲从1970年欧盟为呼吁EEC指令的形成加强了对环境规定限制。德国的TA-LUFT强化、英国的EPA、荷兰的KWS-2000等相应立法化。不同涂层释放VOC的比例如图1所示:
CED 1清洗溶剂 3喷蜡13P/S 16Chip 1CC 13BC, 52
CED:阴极电泳;P/S:中涂;Chip:抗石击层;BC:底色漆;CC:罩光清漆。
图1 常规汽车涂装各工序溶剂挥发量%
汽车涂装中减少有机溶剂的挥发方法如图2所示:
降低涂料和溶剂的使用量 提高涂装效率 减少颜色的变化 均衡涂装膜厚 涂料涂层集中生产 减少有机溶剂挥发 低VOC涂料 高固体分涂料 超高固体分涂料 水性涂料 粉末涂料 设备 依涂装柜和烘干炉来控制挥发 依涂装柜挥发控制系统 溶剂再利用系统 图2 减少有机溶剂挥发物的有效途径
对于涂料工业来说,是发展低VOC涂料,即开发高固体分涂料、超高固体分涂料、水性涂料和粉末涂料。
4.1 高固体分丙烯酸树脂
高固体分涂料采用低粘度的聚酯树脂、丙烯酸树脂以及高固体氨基树脂,最高施工固体分>60%,比传统高出10%~20%的涂料,平均每kg涂料的挥发量可减少1/3以上,在汽车用单色面漆、罩光清漆、塑料专用涂料和修补用涂料等方面应用广泛。
降低溶剂量,发展高固体分涂料,是目前涂料研究的重要方向,因为高固体分涂料在汽车涂装中无需对设备改造即可直接应用于汽车涂装,是降低VOC最便利的方法之一。
高固体分涂料很难有确切定义,现在一般的溶剂型热固性涂料,在喷涂要求的粘度下,其固含量(重量)一般在40%~60%,而所谓的高固体分涂料的固含量则在60%~80%。因成膜物不同,颜料量不同,高固体含量指标差距很大。例如,对于PVC值高的底漆,高固体分意味着固含量(体积)为50%,而对于PVC值低的高光泽面漆或清漆则为75%以上。
高固体分涂料不仅要保证漆膜性能和涂料应用性能能达到一般溶剂热固性涂料的水平或更高,而且同时要解决粘度高低问题。
影响丙烯酸树脂粘度的主要参数有相对分子质量、相对分子质量分布、基料官能度及其浓度、溶剂等因素。
4.1.1 高固体分涂料用丙烯酸树脂粘度的控制
基料分子量(M)是涂料设计中的一个基本参数,粘度(η)、平均分子量(M)和固体含量(SC)间有如下线性关系: logη=K√M×SC
如图3,不同的树脂具有不同的M值:
图4 丙烯酸树脂分子量对粘度降低的影响(假设固含量为65%)
聚合物在组成一定时,随Mn的降低,极性增加,从而抵消粘度的降低,这意味着在固定的基料组成下,在低于一定的分子量后,如图4当M<2 000后,粘度几乎不再降低。
图5 在50 mPa.s固体粘度下丙烯酸树脂的分子量对固含量的影响
说明在Mn≤5 000时NV才真正提高。从图4和图5可以认识到:必须开发2 000~5 000的树脂。 分子量降低后,我们必须清楚地认识到,最终涂料的一些性能将会受到影响,如硬度、干燥时间、流平、耐酸性,为了改善这些,必须调整一些树脂参数如f、Tg、单体组成、支链化,还需要考虑固化剂。

