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重卡轮毂用高固体分快干聚氨酯涂料的制备及性能

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重卡轮毂用高固体分快干聚氨酯涂料的制备及性能 2016年03月23日08:37 来源:《2015年车用涂料与涂装技术年会论文集》|讯:国内和基础建设持续增长使重卡的需求量飞速发展,带动了重卡零部件产业的快速增长,然而随着市场竞争愈演愈烈,整车厂对零部件的表观涂装效果和供货效率均在不同程度的提速。对于复杂结构件,流水线快速涂装时更易出现缺陷,同时由于结构不规整,涂装后要求短时间内即可移动或包装,故而涂装效率即成为一个较严重的问题,整车的同质化使涂装效果以及耐性也成为相关重点控制要素之一,于是对盐雾要求中的一些比较苛刻的指标也成为考虑的相关因素,为了满足市场需求,本实验研发了具有快干(25℃,表干10min,实干2h),耐盐雾168h后附着力可达1级,700h盐雾后漆膜无异常,且施工VOC含量为385g/L的快干高固体分聚氨酯,符合国家“财税[2015]16号”文件规定的小于420g/L的要求,同时适应了市场快速生产的需求,产品推出后市场反响良好。1、实验部分 1.1主要原材料PJ17-60B:工业级,广东;磷酸锌:工业级,江苏和法国SNZ公司;三聚磷酸铝:工业级,河北;玻璃粉:工业级,深圳;FTH-02:工业,深圳;L-75:工业级,拜耳;各种助剂:BYK。1.2漆浆基本配方通过不同材料实验选择,最优配方见表1。表1漆浆配方1.3制备工艺用部分8号混合溶剂将7号助剂和9号功能材料兑稀为10%浓度待用,然后将1、8、7、2、3、4、5号料依次在搅拌下加入制浆,用砂磨机研磨至≤35um,在低速搅拌下将6、7、9号料依次加入搅拌均匀即成A组分。1.4涂料性能及检测方法高固体分快干聚氨酯涂料主要性能指标见表2。表2性能指标2、结果与讨论 2.1树脂的选择要实现常温(25℃)下表干30min,实干5h的干燥要求一般会选择硝基漆或者氯化聚类,但是此类产品一方面VOC含量较大,另一方面168h后的附着力测试均不能达到要求;其次选择的产品即为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯类产品或者环氧等产品,本试验通过选择不同的树脂试验,评价漆膜的性能,以及施工流畅性。结果表明:丙烯酸聚氨酯产品虽然初始硬度较高达2H,且附着力可达1级,但是在168h后的附着力下降比较严重,基本到3级甚至更差,醇酸聚氨酯产品虽然在后期实干后漆膜硬度较高达2H甚至3H,同时在168h盐雾试验后漆膜的附着力依然可以保持1级,但是表干时间和实干时间均较长;环氧和聚酰胺固化后漆膜性能不错,但是其硬干时间较长,针对北方冬季气温会降到零度以下的特点,固化将成为问题。最终选用丙改醇树酯与异氰酸酯固化,漆膜的干燥时间和工件移动时间均可达到要求,168h后漆膜完好附着力2级,同时物理机械性能良好,但是在460h时出现10~20%的边缘鼓起,故而想通过料以及涂装均匀性等来调整。2.2多异氰酸酯的选择HDI三聚体虽然粘度较低,但是在丙改醇中的固化速度较慢,同时在固化后容易造成漆膜后期硬度过高,而致使漆膜变脆,HDI缩二脲也存在着相同的问题,TDI预聚物虽然存在耐光老化方面的不足,但是其固化速率较高,同时固化后漆膜硬度也高,并且价格低廉。本试验选择拜耳的L-75TDI预聚体为固化剂,根据NCO:-OH=1.0~1.3的原则来计算,试验并检测漆膜性能,最终选择施工质量比例为5:1,实际施工后表干10min,实干2h,耐机油和盐雾性良好。2.3防腐料的选择由于本试验中协议标准对盐雾试验要求的特殊性,所以防腐料的选择将起到比较大的作用,本试验选择三聚磷酸铝,复合磷酸锌,磷酸锌(进口、国产)等材料进行试验,最终的盐雾试验结果如图1所示。重卡轮毂用高固体分快干聚氨酯涂料的制备及性能盐雾试验比较由图可以看出四种防腐料在此配方中的防腐性能为:进口磷酸锌好于国产磷酸锌,且高出200h左右,国产磷酸锌和三聚磷酸铝相当,复合磷酸锌效果最差,将三聚磷酸铝和进口磷酸锌复合搭配可以较大幅度提升涂膜的耐盐雾性能。磷酸锌的防锈机理具体为,在损伤的涂膜位置上发生初期腐蚀使钢铁表面产生局部阳极和阴极,这样使溶解的亚铁盐和铁盐发生水解,水解出的质子就与磷酸锌作用产生磷酸和锌离子,Zn2+与金属表面Fe2+也形成难溶性络合物Fe[Zn3(PO4)]沉淀,起阴极抑制剂的作用,形成阴极保护。 2.4附着力促进剂的选择磷酸酯(SN-7063)、聚酯(SN-7088)、偶联剂(FTH-02)等附着力促进剂均可对聚氨酯类产品的附着力起到一定的作用,本试验分别选择这三类附着力促进剂进行试验,通过不同的添加量来试验漆膜的初期附着力和168h后的漆膜附着力,列表如下表3。表3附着力促进剂比较从表2可以看出漆膜在168h后的附着力只有硅烷偶联剂可以达到1级,其中聚酯型附着力促进剂在添加2%时附着力下降为3级,而磷酸酯型附着力促进剂在168h后附着力均为2级,而本树脂在不添加附着力促进剂,168h的盐雾试验后附着力亦可达到2级,所以选择硅烷类偶联剂型附着力促进剂,硅烷偶联剂型附着力促进剂可以促进底材润湿同时增强层间附着力提高漆膜盐雾试验的后期附着力,主要为硅烷偶联剂中的烷氧基在盐雾试验中可以水解为羟基,同时可以和金属表面的活性羟基发生反应,故而增强涂层的附着力。2.5其它原料的选择由于本产品为高固低粘产品,故而在选择体质材料时应该选择吸油量低的体质材料,故而选择了硫酸钡和玻璃粉作为体质原料,同时硫酸钡在填充性方面具有很好的效果,在球墨铸铁件的凹凸面上可以起到较好的填充性,而玻璃粉不仅吸油量低,而且可以增加漆膜的硬度,尤其在添加到5%的5~10um玻璃粉时漆膜的硬度达到了2h,同时漆膜的柔韧性依然为1mm,所以选择了细玻璃粉增加漆膜的硬度。3、结语 本试验研制的聚氨酯涂料具有价格低廉、实干快、易于涂装后产品移动,同时本产品较适合于重卡和电梯等配件,尤其是复杂工件的表面涂装。本试验得出的结论为:1.添加量相同时,法国SNZ磷酸锌比国产磷酸锌在耐盐雾性能高100多小时;2.三聚磷酸铝和磷酸锌配合使用可以将涂层的耐盐雾性提高300h;3.硅烷偶联剂的加入可以使涂层耐盐雾168h后的附着力依然为1级;4.添加配方总量5%的5~10um的玻璃粉不仅可以提高漆膜的硬度,同时还不降低漆膜的柔韧性。鉴于本产品的以上性能,产品推广以来在重卡的轮毂、支架、后蹄、电梯配件等相关复杂工件上得到了广泛的应用。责任编辑:叶丹

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