客车漆膜外观的影响因素

0 引言
随着人们生活水平的不断提高,人们已不光只注重客车内饰所带来的舒适、安全,客车漆膜外观也成为吸引人们眼球的重要因素之一。客车面漆从20 世纪80 年代的硝基漆发展到现在的聚氨酯面漆。近年来,有些客车厂甚至将用于轿车面漆的检验标准,如光泽、鲜映性(DOI)、雾影、桔皮等用于客车的出厂检验上。由此可见,人们对客车的漆膜外观要求越来越高。本文探讨了客车漆所用的树脂、流平剂、催干剂、溶剂等对于鲜映性(DOI)、光泽、桔皮等漆膜外观的影响。

1 实验部分
1.1 原材料
丙烯酸树脂:自制;聚酯树脂:自制;聚醚改性有机硅流平剂:毕克;聚丙烯酸酯流平剂:毕克;催干剂:气体化工;混合溶剂:自制;钛白粉:KORONS ;固化剂:3390,拜耳。
1.2 白色客车面漆的基本配方
白色客车面漆的基本配方见表1。

1.3 生产工艺
第一步,制白色漆浆:将丙烯酸树脂、混合溶剂搅拌均匀,加入钛白粉高速分散20~30 min 后,进入砂磨机进行研磨,待细度符合要求后,出料,备用。第二步,将丙烯酸树脂、聚酯树脂、混合溶剂搅拌均匀,搅拌下加入各类流平剂、白色漆浆、催干剂,混合均匀,过滤,包装。
1.4 漆膜的制备
施工配比:白漆∶ 3390 固化剂=4 ∶ 1(质量比)。
施工黏度:20~23 s。
施工底材:涂覆底漆、中涂漆的铁板。
1.5 性能检测与表征
性能检测与表征见表2。


2 结果与讨论
2.1 聚酯树脂用量对漆膜外观的影响
丙烯酸树脂具有优异的保光保色性,与聚酯树脂相比,其干燥性能优异,因此在制备汽车实色漆时,丙烯酸树脂是首选的树脂。虽然丙烯酸树脂优点突出,但是其光泽、鲜映性上还存在一定差距,所以拼用线性聚酯树脂来提高漆膜的光泽、鲜映性。聚酯树脂用量对漆膜外观的影响见表3。

由表3 可见:漆膜的镜面光泽、鲜映性(DOI)随着聚酯树脂用量的增加而提高。在白漆中,随着聚酯树脂用量增加,其折光率增大,光泽也提高,而且所选的聚酯树脂本身表面张力较低,对底材的润湿性较好,能提高流平性、光泽和鲜映性(DOI)。但是聚酯树脂用量过大会影响漆膜的硬度,且聚酯树脂在紫外光照射下易黄变,所以,在添加聚酯树脂时,需要尽可能地减少对漆膜硬度的影响。
2.2 流平剂对漆膜外观的影响
在成膜过程中,随着溶剂的挥发,涂膜表面黏度增大,表面张力也随之增大。由于涂膜下部溶剂多,表面张力低,会形成涂膜下部向上部移动,促使溶剂挥发。为了保持上下层涂膜之间的平衡而进行周而复始的下降上升运动,就会形成贝纳德漩涡,这也是形成桔皮的主要原因之一。另外,由于颜料和树脂不均匀分布,施工欠佳等诸多因素,可能造成涂膜表面发花、缩孔、桔皮等缺陷,此时流平剂的应用是必不可少的。
2.2.1 不同类型有机硅流平剂的影响
2 种不同改性基团的有机硅流平剂对漆膜外观的影响见表4。
表4 相同用量、不同改性基团的有机硅流平剂对漆膜外观的影响

由表4 可见:聚醚改性有机硅流平剂的加入能大大降低涂料体系的表面张力,使涂膜的短波桔皮、光泽和鲜映性(DOI)都得到明显改善,显然聚醚改性有机硅流平剂更适合这个体系。
2.2.2 聚醚改性有机硅流平剂用量的影响
聚醚改性有机硅流平剂虽然能够降低表面张力,改善流平性,但是过量的聚醚改性有机硅流平剂会产生副作用,需要通过实验来确定其最佳用量,见表5。由表5 可见:聚醚改性有机硅流平剂用量为0.5%时,光泽、鲜映性(DOI)和桔皮都较好,但是重涂性出现问题;而当流平剂用量达到0.6% 时,不仅重涂性出现问题,而且光泽、鲜映性(DOI)等指标都有所下降。过量的聚醚改性有机硅流平剂会生成不溶性的小液滴而导致漆膜产生缩孔、稳泡的现象,从而造成漆膜外观指标的下降;同时过量的流平剂会迁移到漆膜表面,使漆膜表面的表面张力降低到极致而引起重涂性的不良。
表5 聚醚改性有机硅流平剂用量对漆膜外观的影响

2.2.3 不同类型聚丙烯酸酯流平剂的影响
有机硅流平剂的加入对短波桔皮有明显的改善,而对长波桔皮作用不大,我们选择聚丙烯酸酯类流平剂来改善长波桔皮。聚丙烯酸酯流平剂对漆膜外观的影响见表6。
表6 不同类型聚丙烯酸酯流平剂对漆膜外观的影响

由表6 可见:2 种聚丙烯酸酯流平剂以相同用量加到白漆中时,对长波桔皮均有所改善,但是改性的丙烯酸酯流平剂会影响体系的鲜映性,所以选择纯丙烯酸酯流平剂为宜。
2.2.4 聚丙烯酸酯流平剂用量的影响
当有机硅流平剂用量一定时,聚丙烯酸酯流平剂的用量对漆膜外观的影响见表7。
表7 相同用量的有机硅流平剂下不同用量的聚丙烯酸酯流平剂对漆膜外观的影响

由表7 可见:当聚丙烯酸酯流平剂用量达1% 时,光泽、鲜映性(DOI)都有所降低,说明它与树脂的相容性开始变差。
综上所述,从流平剂对漆膜外观的影响来看,有机硅流平剂主要是降低表面张力,提高涂料对底材的润湿性,改善漆膜的短波桔皮;聚丙烯酸酯流平剂主要是使漆膜的表面张力均匀化,改善漆膜的长波桔皮,提高鲜映性(DOI)。实验表明:在客车漆体系中,有机硅流平剂用量为0.4%、聚丙烯酸酯流平剂用量为0.8% 时,漆膜的光泽、鲜映性等性能最佳。
2.3 催干剂对漆膜外观的影响
2.3.1 不同类型催干剂的影响
不同类型催干剂对漆膜外观的影响见表8。

由表8 可见:相同用量的不同催干剂,叔胺虽然能赋予较长的施工有效期,且其对硬度的影响很小,但人工老化1 000 h 后,易变色。显然有机锡类催干剂更适合客车漆体系。
2.3.2 有机锡催干剂用量的影响
不同用量有机锡催干剂对漆膜外观的影响见表9。由表9 可见:随着有机锡催干剂用量增大,漆膜硬度明显增大,但漆膜的光泽和鲜映性(DOI),以及有效施工期会随之缩短,当催干剂用量为0.06% 时,漆膜产生了失光、起皱的现象。实验表明:在客车漆体系中,催干剂的用量以0.02% 为宜。
表9 有机锡催干剂用量对漆膜外观的影响

2.4 溶剂对漆膜外观的影响
选择溶解力强的溶剂,不仅能够提高涂料的施工性能,有助于提高漆膜的流平性、平整度,更能保持涂料在施工时有较高的固含量,从而进一步提高漆膜的外观。不同溶剂对白漆的稀释率曲线见图1。

1—CR-02 ;2—乙二醇丁醚醋酸酯;3—CR-01 ;4—二异丁基酮;5—环己酮;6—醋酸异戊酯;7—丙二醇甲醚醋酸酯;8—二甲苯;9—醋酸丁酯;10—甲基异丁基酮
图1 不同溶剂对白漆的稀释率曲线
由图1 可见:在客车漆体系中,酮类溶剂的溶解性强于酯类溶剂和芳烃类溶剂,所以大多选择酮类、酯类溶剂,并适当使用芳烃类溶剂来配制客车漆。另外,配制混合稀释剂时,还需要考虑稀释剂的挥发速率。考虑到一年四季气温相差较大,根据图1,选择了醋酸丁酯、二甲苯、甲基异丁基酮等快挥发的溶剂来配制冬季的稀释剂;选择醋酸丁酯、二甲苯、二异丁基酮和一些高沸点的芳烃溶剂作为夏用的稀释剂;选择中低挥发速率的溶剂作为春秋用的稀释剂。各季节稀释剂的挥发速率曲线见图2。

1—夏用;2—冬用;3—春秋用
图2 各季节稀释剂的挥发速率曲线

3 结语
(1) 通过在丙烯酸树脂中添加混溶性好的聚酯树脂来提高漆膜的外观,聚酯树脂的用量应尽可能地减少对漆膜硬度的影响。
(2) 选择聚醚改性有机硅流平剂和聚丙烯酸酯流平剂拼用,有机硅流平剂用量0.4%,聚丙烯酸酯流平剂用量0.8% 时,漆膜的鲜映性(DOI)、光泽均较高。
(3) 催干剂用量0.02% 时,不影响漆膜的外观。
(4) 选择对涂料稀释率较高的溶剂来制漆,并考虑温度对挥发速率的影响,从而减少漆膜弊病。

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