水性快干汽车涂料的研究进展.ppt

广州浩宇化工科技有限公司 马晓阳博士,广州浩宇化工科技有限公司 马晓阳 2011.5.25 西安,水性快干汽车涂料的研究进展,介 绍 内 容,1.公司概况,广州浩宇化工科技有限公司是广州国家级高新区民科园的入园企业，进驻广州863产业化促进中心的拥有独立进出口经营权的国家级高新技术企业，是一家极富创新并活跃于中国汽车修补漆市场的高新化工科技公司。作为中国汽车修补漆的先行者，我们长期致力于开发、制造和销售最可靠、安全易用的高品质产品。产品涵盖涂装前处理产品、底漆、底色漆、面漆、清漆到调色用色母及配套辅料等，我们齐全的产品种类可以为各类汽车及相关交通工具的修补和整车的翻新及工业领域提供全面专业的色彩及涂装解决方案。同时，公司着力于水性汽车涂料的研发与应用，取得了丰硕的研究成果。 公司拥有一支以博士和高级工程师为首的研发和管理队伍，和西安交通大学、华南理工大学以及德国拜耳材料科技、德国科莱恩、德国毕克化学共建有浩宇科技水性汽车涂料工程技术研发中心。公司现拥有8项专利（其中4项为发明专利）、1项软件著作版权，1项成果鉴定，申请了8项发明专利和6项实用新型和外观专利，拥有8项注册商标。,公司总部办公地点：广州863产业化促进中心,建设中的浩宇科技水性涂料工程技术研发中心 占地170亩, 建筑面积近20万平方米,浩宇科技位于清远高新区的生产基地,浩宇科技水性汽车涂料工程技术研发中心研发团队主要成员,研发团队,研发团队,1：2004年7月7日成立，当年承担区科技局火炬计划项目“环保型豪华商用车专用涂料的产业化生产 ”； 2：2005年与全球最大的汽车零部件制造商麦戈纳的全资子公司广东多纳勒振华汽车系统有限公司配套，同时承担市、区两级创新基金项目“交联型环保高效汽车抛光剂的产业化研究 ”，并申请了1项发明专利，同时进行成果鉴定，证书号为：GK08019 ； 3：2006年开始与国内知名制造企业配套，同时承担了区科技项目“环保换代再生PTA型原子灰的产业化研究”； 4：2007年广东省、白云区的火炬计划项目“汽车原厂修补通用水性中涂涂料的产业化研究”，并申请了1项发明专利；同时被评为“守合同重信用企业”称号； 5：2008年承担的科技公关项目：“纳米隔热材料应用在汽车涂料中的产业化研究”， 申请了1项发明专利。同时第二年被评为“守合同重信用企业”称号；2008年被认定为“国家级高新技术企业”，证书编号：GR200844001042； 6：2009年承担的省区省部产学研项目“汽车原厂修补通用水性金属闪光底色漆的产业化”项目 ，并申请了1项发明专利； 7：2010年承担了省区省部产学研项目“汽车原厂修补通用水性罩光清漆的产业化“项目，并申请了1项发明专利；同年公司被国家中小企业协会评为“优秀创新型企业”，广东省“诚信企业”，连续4年被评为“守合同重信用企业”，连续2年被广州国家级高新区评为“优秀创新型企业” 和广州白云“百优民企”荣誉称号！ 8：2011年申报广东省广州市、区的产学研项目“水性快干汽车实色面漆的产业化生产”并申请了一项发明专利。,公司发展历程,全球修补漆产业的发展趋势,Waterborne,Solvent-borne,2.水性汽车修补涂料发展现状,2.水性汽车修补涂料的发展现状,水性化,能源,效率,环保,改善工作环境，降低 漆工安全健康隐患,以水为溶剂，容易 施工，低VOC,缺陷,成本高,CO2残留在涂膜中形成气泡,对环境敏感,干燥速度慢,需要进一步探索和完善,水性汽车修补涂料存在的问题,活化期短,储存与运输,水性快干汽车涂料的必要性,由于漆膜干燥速度慢，干燥时间较长，不能马上打磨抛光或检测装配，给汽车涂装带来不便，尤其是近年来，随着汽车消费与汽车涂装业务的增加，越来越多的汽车厂商强烈要求提高生产效率、缩短涂装时间，同时又要保证漆膜良好的外观。虽然汽车涂装用双组份丙烯酸聚氨酯涂料普遍可实现70，30min下抛光（即喷涂于马口铁上硬度达H），但是还远远达不到目前汽车涂装行业对涂膜干燥速度的要求（60，20min可抛光）。对于水性汽车涂料，尽管表干时间可达到30min以内，但是彻底干燥的时间较长，因此如何在保证漆膜性能的基础上更大程度地提高涂膜的干燥速度，是本行业需要重点解决的问题。,3.影响涂膜干燥速度的因素,涂层的初始硬度和固化反应速度是决定涂层干燥速度的主要因素。,漆膜干燥速度示意图,固化剂,羟基单体的种类 羟基自由度 玻璃化温度 相对分子质量 粒径 酸值、羟值,温度：升高T, 提高漆膜干燥速度，T过高，给汽车修补带来不便。 相对湿度：RH增加，漆膜干燥速度降低。 T：233 ， RH：4060%,种类:HDI or IPDI trimer 用量,因 素,有机叔胺类和有机金属化合物 如二月桂酸二丁基锡 存在问题： 增加漆膜吸氧量，降低耐候性及耐腐蚀性 毒性较大,影响涂膜干燥速度的因素,环境因素,催化剂,羟基丙烯酸树脂,影响水性丙烯酸树脂干燥速度的因素,羟基单 体种类,伯羟基仲羟基叔羟基 伯羟基单体:HEMA/HEA,自由度越大，越容易与-NCO反应。 反应活性：HBAHEA,Tg越高，涂膜干燥速度越快。 Tg过高，涂膜发脆。,M增加，涂膜干燥时间缩短。 M过高，树脂粘度增大。,粒径大小,粒径越小,颗粒之间的间距越小；粒子的比表面积增大，固化剂进入粒子内部的路程缩短。,酸值越高，分散体粒径越小，越稳定，干燥速度越快。 酸值过高，耐水性下降。,酸值,羟值,羟值对涂膜干燥速度的影响比较复杂。 羟值过高，漆膜变脆，成本增加。,固含高，涂膜干燥速度加快，过高则表干过快，施工不便，漆膜流变性变差。,4.水性快干汽车实色面漆的研究,一、组成 A组份由水性树脂、助剂、颜料等组成，B组份为配套固化剂。 二、特性与用途 水性2K实色漆具有优异的耐候性和硬度。用作面漆，具有保护和装饰作用。,水性双组份实色漆,羟基丙烯酸树脂 的合成,溶剂脱除,中和成盐反应,去离子水分散,水性多功能助剂,实色漆A组分,B组分（亲水改性多异氰酸酯）,水性汽车 实色漆,水性实色漆制备的技术路线,羟基丙烯酸树脂水分散体,水性色母,水性2K实色漆的施工参数,施工参考 1. 较适宜的施工温度为1030，相对湿度为30%70%。 2. 用于2K中涂或经过处理的底漆上，确保基材表面干燥、 无油污并用砂纸打磨平整。 3. 涂装方式：喷涂，用清水稀释，喷涂粘度一般为2530s（涂-4杯，25）。喷涂2-3道，每道间隔5-10min。 4. 配套比例： 色漆：固化剂：水=4：1：1（重量比） 5. 使用前将漆充分搅拌均匀，不可与其他溶剂型油漆 混合使用。,水性2K实色漆的技术指标,举例：水性白漆与油性白漆性能数据对比,实色漆实现快干的研究思路,考虑通过选择高反应活性的羟基单体（如丙烯酸羟丁酯）和合适的羟值、酸值、Tg、固含量、M和粒径范围合成一种高反应活性丙烯酸树脂水分散体，实现双组份丙烯酸聚氨酯实色漆的低温快干。,5. 浩宇公