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汽车保险杠PP塑料涂料的研制及其涂装

来源:青岛科技大学塑料工程院 作者:李少香 李超勤 刘光烨 时间:2013-11-11 点击:
导读:汽车保险杠聚丙烯塑料用高装饰、高耐候性底漆及配套面漆的研制, 讨论了影响附着力的因素及配制工艺和施工参数。
1  前言
聚丙烯( PP) 是热塑性塑料中的后起之秀,近年来发展速度一直居于各种塑料之首, 由于原料来源丰富、价格便宜、性能优异, 用途广泛, 尤其在汽车工业、器械、家电方面消费量正快速增加。20 世纪末世界每年在汽车领域的消费量达45 万t之多, 再加上PP 在型材、片材、板材和薄膜, 市场占有率不断扩大。2002 年之前PP 的年增长率保持在7.5 % , 在发展中国家, PP 的消费量年增长率将是发达国家的两倍[1 ] 。随着家电行业、汽车行业、玩具行业生产线的增多, 与其配套的PP 塑料零部件的涂料和涂装工艺大量推广和应用。由于PP 的特征在于其结晶度高、耐溶剂性强、表面极性和表面能低, 涂膜难以附着, 再加上PP 塑料的多品种化, 因此PP 塑料涂料及其涂装是大家十分关注的问题。现所研制的保险杠用PP 塑料底漆有两种: 一是未经改性PP 塑料用涂料, 选用氯含量24 %~25 %氯化PP , 加入适量的增塑剂作为底涂, 配套双组分; 二是改性PP 塑料用涂料, 配套面漆用双组分聚氨酯体系。

2  实验部分
2.1  原材料及配方
2.1.1  未经改性PP 塑料底漆配方(见表1)

2.1.2  改性PP 塑料底漆配方(见表2)

21113  面漆配方(见表3)

2.2  生产工艺
2.2.1  底涂生产工艺
将配方量的氯化PP 或改性氯化PP 投入配料缸中, 在不断地搅拌下, 加入混合溶剂、增塑剂、助剂, 连续中速搅拌10min , 过滤包装。
2.2.2  面漆生产工艺
将配方量40 %的羟基丙烯酸树脂加入配料缸中, 依次加入湿润分散剂、颜料及溶剂后, 中速分散20min , 上三辊机研磨至细度10μm 以下, 然后再按配方量依次将剩余丙烯酸树脂、流平剂、消泡剂、稀释剂加入, 充分搅拌后, 将其过滤包装。
2.3  性能指标
PP 底漆性能指标见表4 。

配套面漆漆膜性能检测结果见表5 。

3  结果与讨论
3.1  基料的选择
对于底漆根据PP 塑料的性能, 选择了不同氯含量及不同树脂改性的氯化PP、丙烯酸树脂、纯氯化PP 树脂进行对比实验。对比不同情况下漆膜的附着力结果见表6 。

从表6 表明, 纯PP 塑料以氯含量为24 %~25 %等规氯化PP 为佳, 氯含量增加降低附着力,对于改性PP , 相对纯PP 来说增加了极性, 因此以马来酸改性做底漆为佳。这也极为符合涂料基料与PP 结构相似附着力好的原理。
3.2  增塑剂的选择
同时, 选择了不同的增塑剂做成的底漆和面漆配套后的对比实验, 见表7 。

从表7 表明, 选用H - 08 增塑剂为佳, 因以DOP 做增塑剂的涂膜在放置后, 附着力下降, 有迁移现象, 不适于在此类漆中使用。
3.3  溶剂的选择
根据对树脂的溶解性和喷涂时挥发速度的许可, 我们选择较低沸点的酮类和苯类做PP 底漆的溶剂。
3.4  面漆树脂的选择
选用高羟基含量、高耐候性丙烯酸树脂加改性树脂以提高其表面状态及其干燥性。对羟基树脂做了大量的筛选, 见表8 。

表8 表明以BS - 1 树脂为最佳, 溶剂选用苯类、酮类和酯类的混合溶剂溶解效果好, 挥发速度适用生产线。

4  喷涂工艺
选用两涂一烘的方法进行上线喷涂其工艺: 底材用白油擦拭→吹干→静电除尘→喷底漆→ (间隔3min) →喷面漆→流平→进烘道→ ( 60 ~70 ℃,30~40min) →下线。
喷涂底漆厚度在(5~8) μm , 2min 后喷涂面漆, 溶剂挥发要快, 否则影响附着力。喷涂面漆厚度在(30~35) μm , 溶剂的挥发速度要适中, 否则产生漆膜弊病。
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