汽车轮毂漆论文.doc.pdf

汽车轮毂金属闪光漆的研制与应用 王军姜晓辉 大连振邦氟涂料股份有限公司工程研发 中心 1 1 6 0 3 6 摘要选择适 宜的含羟基树脂作为主要 成膜物质 丁氧基三聚氰胺作为交联剂 再配 以铝银浆及 定向助 荆 防沉剂 配制成汽车轮毂用金属闪光漆和与其相配套的罩光清漆 介绍了该漆的各组成成分 生 产工 艺和性能指标 讨论 了影 响涂层性能的因素 关键词 汽 车轮毂漆金属 闪光漆 聚酯氨基面漆 氟树脂 分类号T Q 6 3 7 文献标识码A 文献编号1 0 0 7 9 5 4 8 2 o 4 0 2 0 0 0 4 0 4 DEVELoP M E NT AND AP P LI CATI oN oF M ETALLI C F I NI S H FoR AUToM oB E W HEEL HUB Wa n g J u n J i a n g X i a o h u i Ab s t r a c t A me t a l l i c b a s e c o a t f o r a u t o mo b i l e w h e e l h u b a n d t h e t o p c l e a r c o a t a r e p r e p a r e d b y c a r e f u l l y s e l e c t e d h y d r o x y l r e s i n a s ma i n fi l m f o r me r b u t o x y l me l a mi n e a s c r o s s l i n k i n g a g e n t a l u mi n u m p a s t e o r i e n t a t i o n aid a g e n t a n d a n t i s e d i me n t a t i o n a g e n t Th e c o mp o s i t i o n ma n u f a c t u r e p r o c e s s a n d t e c h ni c a l s p e c i fic a t i o n a r e g i v e n I n flu e n c i n g f a c t o r s o n t h e fi l m p e r f o rm a n c e 8 t i e d i s c u s s e d Ke y wor d s p a i n t for a u t o mo b i l e whe e l h u b me t a l l i c f i n i s h a mi no po l y e s t e r t o p c o a t flu o ror e s i n l 引言 伴随汽车工业的不断发展 汽车轮毂作为汽车的 配套产品 其需求量也 1 3 益增加 2 0世纪 9 0年代国内 先后成立了多家汽车 摩托车 轮毂生产厂 迄今为 止 国内共有汽车轮毂生产厂约 5 0家 其中 秦皇岛戴 卡轮毂制造有限公司的年生产能力为 l 5 0万套 位居 全国轮毂制造行业之首 汽车轮毂行业对涂料的质量要求非常严格 要生 产优质的汽车 摩托车 轮毂 优质的铝材 无尘涂装 综合性能优异的涂料三者缺一不可 汽车轮毂用涂料 除要求有良好的表面质量和施工性外 根据应用领域 的不同 要求也不尽相同 如国外高档轿车用涂料除 要求涂膜具有优异的机械性能外 还要求涂膜应具有 优异的耐盐雾性和耐洗涤剂性等 根据市场要求 开 发了聚酯氨基金属闪光面漆和罩光清漆及配套的稀释 剂 该面漆具有优 良的装饰性 加工性及耐沾污性 2 试验部分 2 1 金属漆的研制 2 1 1 原材料 氟树脂 大连振邦 聚酯树脂 L一0 1 8氨基树脂 防流挂聚酯树脂 R一7 1 7氨基树脂 蜡液 铝银浆 醋 现 代 涂 料 与 涂 墓2 D D tn 2 4 酸丁酸纤维素 流平剂及溶剂 2 1 2 制漆工艺 先将氟树脂 聚酯树脂 与蜡液混合均匀 2 0 0 0 r m i n高速搅拌 5 1 0 mi n 然后在 l 0 0 0 r m i n中速 搅拌下加入氨基树脂 固化剂 和醋酸丁酸纤维素及其 他助剂 再分散 5 1 0 m i n 使树脂混合均匀 将铝粉在 溶剂中 加入少量的润湿分散剂 浸泡 l 0 l 5 mi n 搅 拌均匀 制成铝银浆 在 5 0 0 r mi n的低速搅拌下将该 铝粉浆加入到已制好的树脂中 分散 l 0 2 0 m i n 使漆 液混合均匀 2 1 3 金曩漆的配方设计 金属漆的配方设计如表 l 所列 2 1 4 试板的制备及其性能指标 根据汽车轮毂的涂装工艺 用手动喷涂进行模拟 涂装 将马口铁板进行细打磨 除锈 除油 然后涂覆 干膜厚度为 2 3 3 m的金属漆 在基材温度为 1 4 0土2 的条件下烘干 2 0 m i n 最后进行涂膜的性 能检测 测试结果如表 2 所列 2 1 5 铝粉的质 特性 光线在金属颜料表面的反射和散射使金属漆具有 金属闪光效果 这些金属颜料在涂膜中定 向排列 目 维普资讯 视效果与反射光和散射光的比率有关 散射光的比率 随颜料面积的增大而增加 色散光的比例随光线在边 缘散射的增大而增大 及粒径分布有关 也和片状铝粉颜料在涂膜中的定向 有关 见图 2 表 1 汽车轮毂用金属 闪光漆的配方设计 底 表 2 金属 闪光面漆性能的检测 结果 注 样 板 的 烘 烤 条 件 为 1 4 0 2 2 0 rai n o 颜料颗粒越粗 形状越圆 反射光线的比例越高 因此就越亮 越 白 色强度越强 闪光性增大 闪光性是 指在不同角度观察时白度的变化 事实上 可 以观察 到金属闪光漆涂膜的立面和水平面白度的不同 或从 不 同角度观察涂膜时就可感觉到随角异色闪光性 铝 粉颜料颗粒越细 粒子结构越不规则 散射光的比例就 越高 看上去越均匀 明暗变化越强 遮盖力越高 鲜映 性 D O I 越好 目前对高白度 高亮度以及随角异色闪光效果好 且遮盖力高 D O I 好的金属颜料的需求很大 这些特性 和粒径大小的变化关系如图 l 所示 细 一 鲜映度 遮羞力 随 异色闪光度 色彩饱和度 闪光度 光亮度 粒径 减弱 减弱 增 强 增 强 增 强 增 强 粗 图l粒径的影响 2 1 6 铝粉的定 向 铝粉 的质量特性 白度 明亮度 色饱和度 遮 盖力 随角异色闪光性和鲜映度等不仅和铝粉的粒径 底材 b a 一定 向性好 一致的反 射 强随角异色闪光 闪烁 b 一 定向性差 不规则反射 弱随角 异色 闪光 浑浊 图2 粒子定向对光学效果的影响 2 1 7铝粉定 向的影响因素 铝粉定向的好坏直接影响金属闪光漆的光泽 闪 光指数 F I 随角异色效果及颜色的一致性 因此 在 金属闪光漆中选择合适的助剂帮助铝粉在成膜过程中 进行有序排列是至关重要的 在配方设计中选用醋酸 丁酯纤维素 C A B 和蜡助剂进行试验 C A B是热塑性高分子聚合物 成膜后存在于涂膜 的表面 在烘烤固化过程中 C A B中少量的羟基也参与 反应 使漆膜的耐二 甲苯浸泡与擦拭性能更好 然而 C A B的玻璃化温度较高 在较低温度下 漆膜表现得 更脆 因此漆膜的柔韧性下降 但对铝粉有良好的定向 及改善光 泽的作用 蜡助剂在涂料表 干过程中微结 晶 对铝片定 向有一定帮助 C A B与氟树脂的搭配以 C A B 3 8 l 一 0 5为最好 其用量对漆膜性能 的影响如表 3所列 表 3 C A B用量对漆膜性 能的影响 由表 3 可见 随着 C A B 3 8 1 0 5用量的增加 漆 膜的柔韧性有下降的趋势 耐二甲苯擦拭性能较空白 样 品要好 且 光泽 也 明显 高 于 空 白样 品 因此 C A B 3 8 l 一 0 5的用量在 l 5 左 右时漆膜的综合性能 较好 又对铝粉有明显的定 向作用 2 1 8 提高金属闪光漆的贮存稳定性 金属闪光漆的贮存稳定性存在以下 2个方面的问 题 铝粉的反应性问题 在酸催化体系中 铝粉颜料 会与酸发生反应而消耗部分酸催化剂 使体系不能完 全固化 且使铝粉颜色发黑 因此选择部分醚化的氨 基树脂 其反应活性高 不需要酸催化剂 可避免这一 2 0 0 4 0 2现代涂料与涂蓑 5 维普资讯 问题的发生 铝粉的沉降问题 在金属闪光漆中 选 择合适的防沉剂 直接关系到涂料的防沉性 施工性 流平性乃至成膜后的物化性能 在金属闪光漆的研制 中 选择 了 4种助剂 B YK一 4 1 0 B Y K一1 0 3蜡液 6 9 0 0 2 0 X D I S P A R L O N 和 nr S l 蜡液 东方天益生 产 在试验中发现 B Y K一4 1 0的防沉性 良好 但有泛 黄倾向 T Y S一1 的防沉性较差 6 9 0 0 2 0 X和 B Y K一 1 0 3的防沉性均较好 且不易泛黄 但加 6 9 0 0 2 0 X的 漆 膜 流平 性 和重 涂 性 不 如 B Y K一1 0 3 因此 选 择 B YK一1 0 3作为金属闪光漆的防沉剂 2 2 罩光清漆的研制 2 2 1 原材料 氟树脂 大连振邦 丙烯酸树脂 L 一 0 l 8 氨基树 脂 丙烯酸防流挂树脂 R一 7 l 7氨基树脂 流平剂 紫 外吸收剂和溶剂 2 2 2 制漆工艺 将 氟 树脂 丙 烯酸 树脂 与 丙烯 酸 防流挂 树脂 9 1 7 9 5混合均匀 2 0 0 0 r ra i n高速搅拌 5 1 0 mi n 然 后在 l 0 0 0 r m i n中速搅拌下加入氨基树脂 和流平剂 及紫外吸收剂 分散 l 0 2 0 m i n 使漆液混合均匀 2 2 3 罩光清漆的配方设计 罩光清漆的配方如表 4所列 表 4 汽车轮毂用罩光清漆配方设计 2 2 4 试板的衬备及其性能指标 罩光清漆的试板制备与金属漆相同 涂膜性能的 检测结果如表 5所列 表 5 汽车轮毂用罩 光清漆性能的检测 结果 注 样板烘烤条件为 1 4 0 2 2 0 rai n 现 代 涂 料 与 涂 蓑 7 0 0 4 0 2 6 2 2 5罩光滑漆抗流挂性 的解决 罩光清漆的光泽和丰满度一方面取决于成膜树脂 本身 另一方面与其喷涂的厚度也有直接关 系 为了保 证喷涂的厚度并且不产生流挂 选择了 A K Z O N O B E L的 S E T A L U X 9 l 7 9 5 V X一 6 0抗流挂丙烯酸树脂和 A V E C I A的2 5 0 抗流挂剂来改善罩光清漆的流挂性 试验结果如表 6所列 表 6 抗流挂剂对漆膜性能的影响 注 试验温度为 l 2 由表 6可见 随着 9 1 7 9 5树脂用量的增加 漆膜的 抗流挂性明显提高 而且对漆膜的光泽几乎无影响 但 是在喷涂时发现 用量大时其喷涂所需压力也较大 施 工性能较差 且稀释剂用量大 影响漆膜的丰满度 而 A V E C I A的 2 5 0助剂的抗流挂性虽较好 但对光泽的 影响较大 因此 选择 9 1 7 9 5树脂为抗流挂剂 用量在 5 l 0 之间 2 2 6 罩光滑漆 中流平剂的选择 在罩光清漆的配方设计中 选用 E F K A公司的 E F K A一3 0 3 3 E F K A一 3 7 7 7流平剂进行了对比试验 结 果如表 7 所列 表 7 流平剂用 对漆膜性能的影响 表 7 试验结果表明 E F K A一3 0 3 3 E F K A一3 7 7 7 流平剂综合使用的效果最好 且不影响漆膜的重涂性 因此选择 E F K A一3 0 3 3 E F K A一3 7 7 7搭配使用 2 3 稀释剂的配方设计 在溶剂型涂料中 混合溶剂配方的设计对涂层性 能起着举足轻重的作用 配方的成分与浓度影响着溶 剂的溶解力 挥发速率 黏度 相对密度 安全性 以及涂 料的成本 适宜的溶剂配方不仅会改善涂料性能 同 时也能降低成本 提高市场竞争力 2 3 1 金属漆稀释剂的配方设计 在金属漆稀释剂的配方设计中 着重考虑以下几 个方面 溶剂的溶解力 溶剂的挥发速率 溶剂 的黏度 安全性 溶剂的成本低 原料易得 根据以 上几个方面的要求 设计配方如表 8 所列 表 8配方中 真溶剂是醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋 维普资讯 酸酯 C A C 其中 C A C可以改善金属漆的搭接性 正 丁醇和二甲苯为稀释剂和助溶剂 其中正丁醇可防止 氨基树脂脱丁氧基 提高金属漆的贮存稳定性 表 8 汽车轮毂用金属闪光漆稀释剂 2 3 2 罩光清漆稀释剂 的配方设计 在罩光清漆稀 释剂的配方设计 中 同样要考虑 2 3 1 中的 4个要点 另外 还要着重考虑罩光清漆稀 释剂对金属漆的影响 设计配方如表 9所列 表 9 罩光清漆稀释剂配方设计 表 9的 3个配方中 1 配方在试验过程 中发现挥 发速率较快 且漆膜流平性不好 同时影响了光泽 3 配方中 C A C的溶解力很强 沸点较高 因此漆膜的流 平性有所改善 但对金属漆有咬底现象 2 配方由于 加入了少量的 D B E 高沸点溶剂 因其具有 良好的溶 解力且沸点较高 馏程长 极大地改善了漆膜的流平 性 减少了表面缺陷 D B E低毒无味 符合环保要求 该配方较为理想 因此 选用 2 配方作为罩光清漆用 稀释剂的配方 3 结语 汽车轮毂用涂料的应用前景十分广阔 随着市场 对汽车 摩托车 轮毂 的要求越来越高 许多轮毂生产 厂家对其外观与机械性能方面的要求也愈加严格 目 前 国内诸多轮毂生产厂家使用的涂料主要是美国杜 邦的产品 国内产品在质量上还存在一定的差距 本公 司研制的汽车轮毂用涂料将为轮毂生产厂家多一个选 择余地 参考文献 1 1 朱莉 刘卫平 家电板用金属 闪光卷材面漆 的研制 涂料 工 业 2 0 0 2 2 1 5 f 2 1 崔旭 钟姗姗 浅析溶剂配方的设计 涂料工业 2 0 0 0 1 2 9 收稿 日期 2 0 0 3 0 3 0 3 上接第 3页 的基本性能达到或超过了国家标准所规 定的要求 4 结论 1 用硬脂酸对纳米 A 1 O 表面进行改性 红外光 谱分析及亲油性试验表明硬脂酸成功地与纳米 A 1 O 表面的羟基进行反应 使纳米材料的表面性质从亲水 性转变成亲油性 2 S E M观察 涂层磨 损前 后 的形貌 表 明纳 米 A h O 在树脂中的分散大部分在 2 0 1 0 0 n m之间 与 树脂具有 良好的相容性 在树脂中分散 良好 3 在 羟基 丙 烯 酸树 脂 涂 料 中添 加 5 的纳 米 A 1 1 0 涂膜的耐磨性提高了 6 6 在聚酯树脂涂料中 添 加 1 5 的纳 米 A 1 0 涂 膜 的耐 磨 性 能 提 高 了 1 0 0 相对于底材有机玻璃的耐磨性能提高了2 7 5 倍 可见光平均透过率在 8 0 以上 参考文献 1 曹红亮 赵石 林 纳米透明耐磨涂料 中国涂料 2 0 0 3 1 3 4 3 7 2 C h e n g h o n g L i K u r t J o r d e n s G a a h L Wi l k e s A b r a s i o n R e m s mn t C o a t i n g s f o r P l a s t i c a n d S o f t Me t a l l i c S u b s t r a t e s b y S o l g e l Re a c t i o n s o f a Tr i e t ho x y s i l y l a t e d Di e t hy e n e t r i a mi n e a nd Te t r a me t h ox y s i l a ne We a r 2 0 0 0 2 4 2 1 52 1 5 9 Wi n k l e r R P e t a 1 Aq u e o u s W e l Co a t i n gs f o r Tr a n s p a r en t P l a s t i c Gl