不同配方白色水性面漆的漆膜性能研究

袁 楊，樓杭鋒 （上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

不同配方白色水性面漆的漆膜性能研究

袁 楊，樓杭鋒 （上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

對(duì)上汽大眾水性免中涂工藝體系已有的3種配方白色面漆，主要包括雙組分面漆、單組分面漆、高固體分面漆的附著力、低溫貯存性、耐濕熱性及高低溫貯存后的漆膜附著力進(jìn)行測(cè)試、對(duì)比，從而為其選擇提供試驗(yàn)依據(jù)。

雙組分面漆；單組分面漆；高固體分面漆；汽車涂料

0 引言

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，傳統(tǒng)的溶劑型涂料因其對(duì)人體健康的危害和對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，逐漸被環(huán)境友好的水性涂料、高固體分涂料所替代。近年來，為了降低能源消耗和VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放，越來越多的汽車主機(jī)廠開始推廣使用水性免中涂工藝，工藝條件的更改對(duì)涂料的性能也提出了新的要求［1］。近幾年來，上汽大眾陸續(xù)開發(fā)了3種不同配方的水性白色面漆，分別為雙組分涂料、水性單組分涂料以及水性高固體分涂料。這3種涂料的成膜物質(zhì)均為聚氨酯化合物，配方差異主要集中在交聯(lián)反應(yīng)上。水性雙組分涂料使用異氰酸酯作為固化劑，在交聯(lián)過程中除了羥基與異氰酸根的基本反應(yīng)外，還存在異氰酸根與水的副反應(yīng)，少量的異氰酸根與水發(fā)生反應(yīng)最終生成脲類化合物［2］，可以在一定程度上提高聚合度，進(jìn)而提高漆膜性能，涂膜具有優(yōu)良的耐候性、耐沖擊性和耐磨性；單組分涂料在配方設(shè)計(jì)上主要依靠功能樹脂起交聯(lián)作用，與雙組分涂料性能上的差異主要是由主體樹脂引起的，交聯(lián)成膜后機(jī)械性能優(yōu)異，耐候性較好；高固體分涂料，盡管也是單組分配方，但提高了固含量，大大降低了VOC的排放。

本研究對(duì)這3種涂料的附著力、耐濕熱性、耐高低溫性等性能進(jìn)行了測(cè)試，從而為其選擇提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 樣板制備

樣板規(guī)格尺寸：熱鍍鋅鋼板，100 mm×200 mm。

免中涂工藝樣板制備流程：熱鍍鋅鋼板現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線預(yù)處理→在線陰極電泳（18~22 μm）→實(shí)驗(yàn)室噴涂水性白色面漆（30~35 μm）→雙組分清漆（40~45 μm）罩光。

本次試驗(yàn)按照涂料配套性和噴涂要求，分別將3種面漆噴涂在電泳板上，根據(jù)材料TDS（技術(shù)參數(shù)表）提供的最佳工藝參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求（包括烘烤時(shí)間、烘烤溫度等）進(jìn)行操作，樣板制備完成后于室溫放置24 h，再進(jìn)行相關(guān)的漆膜性能測(cè)試。

1.2 測(cè)試設(shè)備

紫外可見分光光度儀：Lambda850，Perkin Elmer；高低溫氣候?qū)嶒?yàn)箱：WK3-600/70，Weiss；烘箱：OMH100，Thermo；濕熱箱：K300，Liebisch；石子沖擊儀：VDA508型，Erichsen；膠帶 ：4657，Tesa。

2 結(jié)果及討論

2.1 基本性能對(duì)比

3種面漆的基本性能參數(shù)見表1。

表1 3種面漆基本性能參數(shù)對(duì)比Table 1 Basic property parameters comparison among three top coat

由表1可見，根據(jù)3種配方制備的水性白色面漆基本性能差異不大，在滿足紫外穿透安全膜厚的條件下，高固體分水性白色面漆更能有效地降低材料成本，減少VOC排放。

2.2 常溫下附著力對(duì)比

將各樣板在常溫條件下進(jìn)行石子沖擊試驗(yàn)，檢測(cè)各配方面漆的漆膜附著力，結(jié)果表明：3種面漆在常溫條件下耐石子沖擊性能差異不大，附著力均滿足≤1.5級(jí)的要求，其中水性雙組分白色面漆的附著力要優(yōu)于其他兩種配方面漆。

2.3 低溫貯存后附著力對(duì)比

將各樣板在低溫條件下貯存24 h后直接進(jìn)行石子沖擊試驗(yàn)，結(jié)果表明：3種面漆低溫貯存后漆膜附著力均滿足≤1.5級(jí)的要求，其中水性雙組分白色面漆耐石子沖擊性最好，水性高固體分白色面漆次之，水性單組分白色面漆最差。

2.4 濕熱試驗(yàn)

濕熱試驗(yàn)的試驗(yàn)條件參照DIN EN ISO 6270—2—2005《色漆和清漆 耐濕熱性的測(cè)定 第2部分 冷凝水大氣中試樣的試驗(yàn)程序》要求，樣板處理240 h后，表面均未發(fā)生起泡、變色現(xiàn)象。隨后對(duì)樣板進(jìn)行石子沖擊試驗(yàn)，結(jié)果表明：濕熱條件對(duì)3種面漆的附著力性能影響不大，其耐石擊性均能滿足≤1.5級(jí)的要求。

2.5 高低溫交變?cè)囼?yàn)

由于3種面漆配方不同，其熱脹冷縮系數(shù)亦有差異，高低溫環(huán)境交變有可能對(duì)漆膜附著力造成影響，故對(duì)高低溫交變后漆膜附著力進(jìn)行了測(cè)試。高低溫交變?cè)囼?yàn)條件為：23℃，60 min→80℃，240 min→-40℃，240 min→23℃，60 min，循環(huán)10次。試驗(yàn)結(jié)束后，各樣板漆膜表面均未產(chǎn)生氣泡。

試驗(yàn)表明：3種面漆高低溫循環(huán)交變條件下循環(huán)10次后漆膜耐石子沖擊性能差異不大，附著力均滿足≤1.5級(jí)的要求，其中水性雙組分白色面漆附著力要優(yōu)于其他兩種面漆。

3 結(jié)語

從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，3種配方面漆的機(jī)械性能差異不大，均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，其差異主要表現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用方面。水性雙組分白色面漆在施工時(shí)，樹脂與固化劑混合后即發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)成膜，同時(shí)表面漆膜交聯(lián)反應(yīng)速度稍快于內(nèi)部，而在水性雙組分體系中還存在一種副反應(yīng)，生成副產(chǎn)物CO2，需保證小分子物質(zhì)及產(chǎn)生的氣體在烘烤前可以在表面漆膜交聯(lián)之前擴(kuò)散并揮發(fā)完全，閃干時(shí)間的控制很重要，否則易產(chǎn)生針孔、暗泡等瑕疵。而水性單組分白色面漆，包括高固體分白色面漆，由功能樹脂起交聯(lián)作用，交聯(lián)反應(yīng)較慢，完全烘烤后才能完成交聯(lián)，在線應(yīng)用過程中色漆一直處于可施工狀態(tài)，但是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件的敏感性會(huì)相對(duì)高一些。水性高固體分白色面漆，配方上提高了固含量，有效提高了上漆率，在應(yīng)用過程中能有效降低涂料和涂裝的成本。

總而言之，盡管3種面漆配方不同，但是機(jī)械性能差異不大，而施工性能有所差異，在線應(yīng)用時(shí)可根據(jù)各自特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化選擇。

1 李金旗.用于汽車涂料的聚氨酯技術(shù)［J］. 聚氨酯，2009，91（12）：50-52.

2 劉漢功，陳月珍，王艷艷，等.水性雙組分聚氨酯汽車面漆漆膜外觀影響因素的探討［J］.涂料技術(shù)與文摘，2013，34（6）：20-22.

Film Performance Study on Waterborne White Top Coat with Different Formulation

Yuan Yang，Lou Hangfeng
（SAIC Volkswagen Automotive Co.，Ltd.，Shanghai，201805，China）

The film performances of three different waterborne white top coat in free intermidiate-coat technology system from Shanghai Volkswagen，including two-component top coat，one-component top coat and high solid top coat were tested and compared. The tests included adhesion at room temperature，low-temperature storage，wet heat resistance and film adhesion after storage at high and low temperature. The experimental basis was provided for their selection.

two-component top coat；one-component top coat；high solids top coat；automobile coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）06-0011-03

2017-05-25

袁楊（1985—），女，碩士，工程師，自2011年起在上汽大眾汽車有限公司從事油漆規(guī)劃工作。