歡迎光臨四川祥和有限公司網站!
設為首頁| 留言反饋 | 聯系我們
  • 電話
  • 13980689091
  • 傳真
  • 139-80689091
  • 郵箱
  • 819833261@qq.com
一種汽車修補用白色中涂漆貯存穩定性問題分析
文章作者admin: 時間:2022-04-15 08:06

羅 暉1, 李桂琴1, 湯漢良1, 賴浩城1, 陳之善2     來源:現代涂料與涂裝

(1.清遠市浩宇化工科技有限公司,廣東 清遠 511540;2.清遠高新華園科技協同創新研究院有限公司,廣東 清遠 511517)

 

摘要:針對某汽車修補涂料制造車間生產的一種汽車修補用白色中涂漆存在的貯存穩定性問題,對該白色中涂漆用到的原材料進行分析測試,找出引起貯存穩定性問題的可能原因并進行試驗驗證,最終提出了相應解決方案。

關鍵詞:中涂漆;原材料;貯存穩定性

 

0 引言

  中涂是介于底漆和面漆之間的中間涂料,形成的中間涂層將底漆層和面漆層牢牢黏附在一起。除此以外,中涂還有填補砂紙痕,提高抗石擊性,增加面漆層豐滿度和光澤度等作用。

  中涂按組分可分為單組分中涂和雙組分中涂兩種類型。單組分中涂一般以氣干型樹脂為主體樹脂,成膜方式屬于物理干燥成膜,具有快干、施工性好的特點,缺點是耐溶劑性和填充性較差。雙組分中涂由A、B兩種組分組成,A組分含有羥基(—OH)基團,B組分含有異氰酸酯基(—NCO)基團,成膜方式屬于化學交聯成膜,施工時將兩種組分按比例混合,稀釋至噴涂黏度下進行施工。在涂膜干燥過程中,A、B組分中的—OH基團和—NCO基團產生化學交聯反應,最終形成的涂膜比單組分中涂具有更佳的層間附著力、填充性、抗石擊性和耐化學品性。由于具備突出的涂膜性能,雙組分中涂大量應用于質量要求較高的汽車修補涂料。某汽車修補涂料制造車間生產的一種汽車修補用白色中涂出現貯存穩定性問題,本次出現貯存性問題的白色中涂由A組分白色中涂和B組分聚異氰酸酯類固化劑組成,屬于雙組分中涂。其中A組分白色中涂貯存24 h后返粗,B組分聚異氰酸酯類固化劑貯存正常。具體表現在生產出來的A組分白色中涂在貯存24 h后出現細度返粗問題,即在貯存24 h后,細度由30 μm上升至100 μm以上,導致噴涂施工時涂膜出現大量顆粒。本文對A組分白色中涂用到的原材料進行分析測試,找出貯存穩定性問題出現的可能原因并進行驗證,最終提出相應解決方案。

1 試驗部分

1.1 主要原料

  丙烯酸樹脂、聚酯樹脂,佛山市高明同德化工有限公司;分散劑、流平劑,德國BYK;金紅石型鈦白粉,攀枝花恒通鈦業有限公司;醋酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、滑石粉、沉淀硫酸鋇、填料M1、填料M2,市售。

1.2 主要試驗儀器

  LSM-1.4L砂磨機,東莞市瑯菱機械有限公司;BGD750/1攪拌砂磨分散多用機、DHG-9075A精密烘箱, 廣州標格達實驗室儀器用品有限公司;TC-15套式恒溫器,海寧市新華醫療器械廠;HY-B+電子天平,佛山市健豪電子衡器有限公司;刮板細度計,天津精科聯儀器有限公司;JF-5型庫侖法微量水測定儀,大慶市日上儀器制造有限公司。

1.3 原材料測試

  涂料一般由樹脂、顏料、溶劑和助劑4部分組成。在白色中涂中,樹脂是主要成膜物質,其化學性質和物理性能對涂料和涂膜性能起決定作用。顏填料是次要成膜物質,除了添加提供遮蓋力的金紅石型鈦白粉之外,還添加大量的體質顏料例如滑石粉、沉淀硫酸鋇、填料M1等,用來增加中涂涂層所需要的填充性和打磨性。另外,配方中還包括起到溶解和稀釋作用的溶劑以及分散和流平作用的助劑。白色中涂的基礎配方如表1所列。

1.3.1 樹脂測試

  中涂的重要性能之一是層間附著力,優秀的層間附著力可以將底漆層和面漆層牢牢黏附在一起,形成兼具保護和裝飾功能的整體涂層。丙烯酸樹脂具有優異的顏料潤濕性和耐候性,能充分展現顏料的最佳效果,并能長期保持亮麗色彩,在汽車修補用面漆體系中常被用做主體樹脂。為了保持與面漆層優異的層間附著力,在白色中涂配方中,同樣使用含羥基丙烯酸樹脂做為主體樹脂,即可以與上層面漆保持同一體系,以保證充分的層間附著力,也能對配方中用到的大量顏填料進行充分潤濕,以保證中涂在具有良好填充性的同時,還能有較好的施工性和流動性。中涂的另一重要性能之一是抗石擊性,突出的抗石擊性可以在車輛行駛過程中表面遭受小石頭撞擊時有效保護整體涂層。在白色中涂配方中,拼用由柔軟性單體合成的聚酯樹脂,進一步提高中涂涂膜的柔韌性,提高整體涂層的抗沖擊性。

  按相關標準對配方中選用的兩種樹脂進行測試,并與樹脂技術指標參數進行對比,測試結果如表2 ~ 3所列。

  在樹脂測試中,含羥基丙烯酸樹脂、聚酯樹脂各項性能測試結果均符合技術指標?! ?/p>

1.3.2 溶劑測試

  對于溶劑型樹脂及其涂料的配方設計,溶劑的選擇至關重要,良溶劑使體系的黏度降低,固含量增加,樹脂及其涂料的成膜性能好,不良溶劑則相反。選擇溶劑時主要取決于溶劑的成本、對樹脂的溶解能力、揮發速度、可燃性、毒性等[1]。丙烯酸樹脂的溶解度參數為8.5 ~ 10.0,大多數酯類溶劑的溶解度參數為7.8 ~ 10.0,在本配方中選擇與樹脂溶解度參數接近的醋酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯作為溶劑,二者對丙烯酸樹脂均具有良好的溶解性。依據ASTM 3539—76 定義及規定方法,醋酸正丁酯的揮發速率為1,丙二醇甲醚醋酸酯的揮發速率為0.14。不同的揮發速率可以形成適合的揮發梯度,避免溶劑揮發太快造成涂膜發白,同時也可以增強施工后的涂膜流動性,更容易形成平整涂層,從而提高上一層面漆涂層的平整度和光澤度。

  按相關標準對配方中選用的兩種溶劑進行測試,并與溶劑技術指標參數進行對比,測試結果如表4 ~ 5所列。

  在溶劑測試中,醋酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯各項性能測試結果均符合技術指標要求。

1.3.3 助劑測試

  涂料中的助劑用量一般較少,但是其作用卻不可忽視。在白色中涂中選擇的助劑有分散劑和流平劑。分散劑優選一種改性聚氨酯高聚物,特別適合無機顏料和各類體質顏料的潤濕分散,能有效縮短分散和研磨時間,大大降低體系黏度,從而提高顏填料含量,增加體系的固含量,增強中涂填充性。該分散劑還具有空間位阻作用,能夠有效防止中涂在貯存過程中出現顏填料沉降、結塊等不良問題。流平劑優選一種丙烯酸酯共聚物,能夠促進涂膜對底材的潤濕,改進涂膜對灰塵、漆霧的容忍性,防止縮孔、魚眼等不良問題。相對于氟碳或氟硅改性流平劑,該流平劑具有更好的經濟性,有利于控制中涂成本。相對于聚硅氧烷類流平劑,該流平劑與體系相容性好,不向涂層表面遷移,不影響與面漆層的層間附著力,尤其適合中涂配方體系的應用。

  助劑需要與樹脂有良好的相容性才能穩定均勻地分散在體系中,相容性檢測方法分為3步:1)將丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、分散劑、流平劑按質量比60 ∶ 30 ∶ 5 ∶ 5比例攪拌均勻;2)將攪拌均勻的混合液輥涂在透明PET膜上,濕膜厚度80 μm;3)將PET膜放置于精密烘箱中,80 ℃條件下烘烤30 min,取出后冷卻,目視觀察干膜顏色和透明度。

  按上述方法對分散劑和流平劑進行相容性測試,最終得到的干膜呈現微黃色,透明度高,未出現霧藍色、乳白色或渾濁等相容性不良現象,判斷白色中涂所使用的丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、分散劑、流平劑在配方中有良好的相容性。

1.3.4 顏料測試

  顏料可以為涂料提供色彩和遮蓋力,同時也影響涂料的物理性能,例如耐候性、流平性和流動性等。顏料分為有機顏料和無機顏料,有機顏料鮮艷度更高,具有更好的裝飾性,但是價格一般較為昂貴,常用于汽車面漆的制備。無機顏料例如鈦白粉、氧化鐵類顏料,具有更好的遮蓋力和填充性,價格相對便宜,常用于底漆和中涂的制備。在汽車修補復合涂層中,中涂屬于中間涂層,對耐候性的要求比面漆低,更偏重于涂膜的物理性能,例如層間附著力、打磨性、填充性等。因此,中涂常采用無機顏料作為主要顏料,同時搭配各種體質顏料,即俗稱的填料。

  體質顏料除了作為填料降低涂料成本外,還可提高涂料各方面的性能,如光澤、遮蓋力、流動性、流平性、耐久性、膜牢固性、透氣性和流變性等。在白色中涂配方中,沉淀硫酸鋇的吸油量低,不影響體系的流動性,具有化學性能穩定、硬度高的特性,可以增加中涂的耐磨性和填充性?;塾衅瑺詈屠w維狀兩種狀態,能對涂膜有明顯的補強作用,使涂膜不易龜裂,還能防止配方中的顏填料沉底結塊。填料M1是一種白色輕質微細粉末,形成涂膜時均勻分布在涂膜表面,使其表面滑爽,在進行打磨處理時不黏砂紙,提高涂膜的打磨手感,是一種打磨促進劑。

  按相關標準對白色中涂所用到的金紅石型鈦白

粉和體質顏料沉淀硫酸鋇、滑石粉、填料M1進行測試,并與技術指標參數進行對比,測試結果如表6 ~ 9所列。

  對配方中所用到的金紅石型鈦白粉和體質顏料沉淀硫酸鋇、滑石粉、填料M1進行測試,并與技術指標參數進行對比,金紅石型鈦白粉、沉淀硫酸鋇、滑石粉各項性能測試結果符合技術指標,而填料M1在測試過程中出現異常情況,具體表現為:1)測試熔點時杯壁出現大量水珠,保持在理論熔點溫度時未能完全熔解,呈現淺黃色渾濁懸浮液狀態,且杯底有少量沉淀;2)水分和加熱減量測試結果異常,遠遠超出指標范圍。初步判斷填料M1存在質量問題,可能導致白色中涂出現貯存穩定性問題。

1.4 試驗驗證

  白色中涂在噴涂面漆工序前,為了保證上層面漆層的平整外觀效果以及層間附著力,必須進行打磨處理,打磨性能的好壞直接影響到施工人員的工作難易程度和打磨時間,并且影響到砂紙的使用壽命,從而直接影響到施工單位的人工成本和物料成本。為了提高打磨性,在白色中涂里面加入打磨促進劑是有必要的。選取與打磨促進劑填料M1同種化學物質的填料M2進行測試,并與技術指標參數進行對比,結果如表10所列。 

  填料M2測試熔點時杯壁無水珠,保持在理論熔點溫度時呈現淺黃色清澈透明液狀態,杯底未出現沉淀。

  在白色中涂配方中,分別加入打磨促進劑填料M1、填料M2進行測試,編號為中涂M1、中涂M2,同時做無打磨促進劑的空白對比配方中涂M0,結果如表11所列。

  經快手振蕩,3種白色中涂細度均控制在30 μm以下。對3種白色中涂進行貯存性測試,按GB 3186《涂料產品的取樣》的規定,取出代表性試樣,分別裝入3個0.4 L壓蓋式金屬容器罐中,裝樣量離罐頂約15 mm。蓋緊蓋子后,室溫放置24 h后測試細度。測試結果為:中涂M0、中涂M2細度在30 μm以下,屬于正常情況;中涂M1細度在100 μm以上,出現返粗現象。

  對3種白色中涂進行加速貯存性測試,按GB 3186《涂料產品的取樣》的規定,取出代表性試樣,分別裝入3個0.4 L壓蓋式金屬容器罐中,裝樣量離罐頂約15 mm。將試樣蓋緊蓋子后,稱量試樣質量,準確至0.2 g,密封后放入(50±2) ℃恒溫干燥箱中,貯存30 d,取出后在(23±2) ℃下放置24 h,稱量試樣質量,與貯存前的質量差值均小于1% ,證明金屬容器罐封閉嚴密。分別按GB/T 6753.3規定檢查中涂M0、中涂M1、中涂M2的沉降、腐蝕、黏度等情況并進行描述,如表12所列。

  測試結果顯示,在結皮、膠塊、黏度、壓力方面,3種白色中涂長期貯存性無區別,而在腐蝕、沉降、細度方面有區別,其中區別最大的是細度,長期貯存后,中涂M0、中涂M2細度在30 μm以下,屬于正常情況;中涂M1細度在100 μm以上,出現返粗現象,該測試結果與室溫放置24 h結果一致。

  將長期貯存測試后的3種白色中涂按GB 1727《漆膜一般制備法》中的噴涂法制備涂膜,對涂膜進行外觀和打磨性測試,結果如表13所列。

2 結語

  本文通過對白色中涂用到的原材料進行分析測試,初步判斷造成貯存穩定性問題的可能原因是填料M1,從而選取與填料M1同種化學物質的填料M2進行測試,優選出品質更佳的原材料,并進行空白配方中涂M0和平行配方中涂M1、中涂M2的貯存穩定性對比測試,通過對比測試進一步驗證了填料M1嚴重影響白色中涂的貯存穩定性和涂膜外觀,填料M2對白色中涂的貯存穩定性無影響,對涂膜外觀無影響,同時提高了白色中涂的打磨性。

  影響涂料貯存穩定性的因素有很多,原材料的穩定性是其中一個重要影響因素。由于成本、性能或運輸等方面的原因,涂料生產廠家常常需要進行原材料的更換。需要注意的是,即使是同種化學物質的原材料,也可能因為不同廠家采用不同的生產工藝導致原材料質量存在較大差別。只有對涂料中用到的原材料進行全面和必要的物化性能測試,才能從源頭上確保涂料的穩定性。

?

Copyright © 2019-2021 SCCD028.COM 四川祥和有限公司 版權所有 備案號:蜀ICP備12022734號

技術支持:啟奧網絡
在線客服
熱線電話
13980689091

微信公眾賬號