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汽车零配件用水性双组分聚氨酯涂料的配方设计

来源:未知 作者:admin 时间:2019-07-31 点击:
导读:分析汽车零配件的涂装工艺,研究相应的水性双组分聚氨酯涂料配方设计中原材料的确定。
汽车零配件用水性双组分聚氨酯涂料的配方设计
方 博1,2,李国军1,2,张玉国1,2,余国强1,2
(1.广州擎天材料科技有限公司,广州 510860;2. 中国电器科学研究院有限公司,广州 510080)

0 前 言
目前,鉴于全民环保意识的提高,以及各项环保政策的压力,涂料的水性化已是大势所趋,汽车零配件的涂装已有很多从传统溶剂型涂料转换成了水性涂料,本研究的对象即是汽车零配件,针对部分单组分自干型水性涂料无法满足客户在施工及性能上的要求而进行。普通单组分自干型水性涂料施工方便、表干速度快、价格低廉,现已有较多单组分水性涂料应用于汽车零配件市场,取代溶剂型涂料的案例。但是单组分水性涂料也有许多不足之处,如:涂层硬度不高、光泽度不够高、耐码垛性能差等缺点,限制了单组分水性涂料的应用范围。
本文所介绍水性双组分聚氨酯涂料正好可以解决单组分自干水性涂料的这些不足。同时,分析汽车零配件的涂装工艺,在保证涂膜的附着性、快干性的基础上,消除水性双组分聚氨酯涂料极易出现的痱子、火山口等瑕疵,使涂膜获得更佳的流平和丰满度。

1 汽车零配件的涂装工艺
近些年,我国的汽车行业一直在飞速发展,而针对于汽车行业发展中的涂装工艺也越来越完善,涂装工艺作为汽车制造行业发展中较为重要的一项生产工艺,其不仅能够提升汽车表面装饰效果,同时也可以为汽车各个部件提供保护作用,让汽车在日常使用中安全系数更高,使用期限更长。
要研究汽车零配件用水性涂料,首先就必须分析汽车零配件的涂装工艺,我国目前在汽车零配件的涂装工艺上大致有人工喷涂、往复机和机器人等3种涂装方式。鉴于安全生产、涂装质量以及投入成本等因素的考虑,在传动轴、变速箱、千斤顶等汽车零配件的涂装工艺上,大多厂商选择的是往复机加人工补漆的方式进行涂装。本工艺的特点是往复机上下行走,待涂装工件横向移动且保持自转,通过静电吸附将水性涂料均匀涂布于各工件表面,对于部分往复机喷涂不到的部位,进行人工补漆。此工艺投入成本不大,且效率很高,本篇将以此工艺作为对象,对水性双组分聚氨酯涂料进行相应介绍。其大致的涂装工艺如图1。
汽车零配件涂装工艺流程
2 水性双组分聚氨酯涂料的研究
2.1 水性双组分聚氨酯的特点
双组分聚氨酯涂料具有优良的机械性能(硬度高、附着力强、耐磨性好等)、良好的耐化学品性以及高耐候性,广泛应用于工业防护、木器家具和汽车涂饰等方面,随着全民环保意识的不断增强,环保法规的日益健全,传统溶剂型聚氨酯涂料因其含有大量的有机溶剂受到越来越严格的限制。
目前,水性单组分自干型涂料因其价格低廉、施工方便,在汽车零配件的涂装市场已经占有一席之地,但是其许多性能,如硬度、耐磨、耐化学品性以及耐码垛性能离双组分聚氨酯涂料仍有不小的差距。而水性双组分聚氨酯涂料是将溶剂型聚氨酯涂料的高性能与水性涂料的低VOC排放相结合的产物,其通过含羟基的水性多元醇和含—NCO基团的水性固化剂反应来获得涂膜,在外观和性能上并不亚于传统溶剂型双组分聚氨酯涂料。
2.2 水性双组分聚氨酯的配方
2.2.1 水性羟基丙烯酸树脂
由于所涂布表面为汽车零配件的钢铁表面,树脂选择首先须在钢铁上有良好的附着力;根据市场调研,很大一部分产品要求具有高光泽以及良好的透明性;且作为水性单组分自干涂料的补充产品,须在硬度、耐化学性、耐磨性以及耐码垛性能上较之有大幅度的提升才能体现出其存在价值。鉴于以上3点,本篇将不考虑羟基含量偏低,与—NCO交联后交联密度较小的低羟水性树脂。高羟水性树脂—OH含量高,对钢铁附着力好,可提供高光泽、高丰满度的涂膜外观,其与水性多异氰酸酯固化剂反应后的涂膜性能更能符合要求,与单组分自干型水性涂料拉开差距。
本文选择市面常见的几种水性高羟丙烯酸分散体(Bayer XP2470、Allnex VSM6299、DSM XK540、DICWD551)进行实验对比,分别制成透明清漆,喷涂于马口铁,对涂膜光泽、附着力、硬度、耐化学性、耐码垛性以及耐候性进行测试,所用水性多异氰酸酯固化剂选择的是Bayer的2655,结果如表1所示。
各水性羟基丙烯酸分散体性能的对比
由表1可见,参与实验的市面常见的几种水性羟基丙烯酸分散体均符合本实验要求,可用于制备所需用于汽车零配件钢铁表面的水性双组分聚氨酯涂料。
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