保险杠三涂一烘工艺的底漆配方与涂装.doc

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1、保险杠三涂一烘工艺的底漆配方与涂装摘要：主要介绍了汽车保险杠改性聚丙烯基材专用底漆的研制，适用于三涂层、湿碰湿工艺。阐述了在不影响涂膜性能的前提下，三涂一烘的工艺更有利于节能和环保。分析了不同CPO组合对底漆与基材附着力的影响，以及涂料施工应用中的控制要点。  关键词：保险杠；三涂一烘工艺；塑料涂装；底漆  0　前言  随着高分子材料研究技术的不断发展，高分子聚合物取代部分钢材越来越多地用于汽车工业。这使工程塑料(如汽车保险杠用的改性聚丙烯PP材料)在汽车材料中的地位日趋重要，从而促使塑料涂料的用量不断攀升，也促使塑料涂装工艺的研究开发不断进步。进

2、入21世纪以来，国内汽车零部件加工产业随着全球对VOC排放量限制的日趋严格，正逐步朝着节能、环保、低成本的方向发展。相对于传统的三涂两烘(3C2B)工艺(即底漆需要烘烤后再进行色漆和清漆的涂装)，三涂一烘(3C1B)的工艺可省去底漆烘烤和打磨2个工序，降低了能耗和人工工时成本，同时也对保险杠配套底漆的性能提出了更新的设计要求。1　底漆配方的选型  就底漆设计来说，涂料对于PP等保险杠底材的附着都比较困难。原因在于，与ABS的附着主要靠溶剂对底材的溶涨作用完成不同，PP或改性PP等底材主要是靠树脂的氢键力、分子间力、离子键等力，加上溶剂的部分浸润作用

3、来获得附着力。通常这些键力的作用本身非常微弱，所以说底漆在PP等保险杠上的附着相对困难些。保险杠双组分底漆的一般设计烘烤条件为80℃/30min，旨在促使涂料基质中的一些特殊的官能团结构能够充分活化，以增加涂层与基材的结合能力。取消底漆烘烤后，原有的部分官能基团不再发挥作用，涂料与基材的附着性能会明显变差。为了有效地消除取消烘烤后对于附着力的影响，考虑设计含有氯化聚烯烃(CPO)树脂的单组分塑料涂料。CPO树脂本身与PP等聚烯烃基材在结构上有着较大相似性，根据“相似者相溶”的机理，它们之间应有良好的相容性。所以，在底漆无烘烤的条件下，通常会采用改性

4、的CPO树脂作为涂料的附着力促进剂来制备涂料。改性剂中含有羟基、羧基、环氧基、羰基等基团，通过改性接枝在CPO上，从而配制出各种性能良好的保险杠涂料。  1.1　CPO的选择  市场上，氯化聚烯烃(CPO)附着力促进剂种类很多，但常用的主要有3大类：未改性的氯化聚丙烯、丙烯酸树脂改性氯化聚丙烯、马来酸改性氯化聚丙烯(表1)。表1　常用CPO的性能比较比较项目氯化聚丙烯丙烯酸树脂改性马来酸改性相容性差良良贮存稳定性优优良耐化学品性差一般优成本优良良PP附着性优优优面漆附着性差良优从表1可以看出：未改性的氯化聚丙烯市场价格低，有着明显的成本优势，但由于

5、相容性、耐化学品性以及与面漆的附着力不良等关键因素影响，很少被考虑使用于汽车零部件涂料。丙烯酸树脂改性氯化聚丙烯，具有一定的耐化学品性和良好的层间附着力，较为广泛地运用在汽车内饰件中。马来酸改性氯化聚丙烯各方面指标均表现优异，是汽车外饰件涂料，如保险杠涂料的首选。但需要注意的是，马来酸改性CPO在低温下贮存稳定性表现平平。需要通过优化涂料制造工艺和原料组合配比来改善液态底漆在低温下的稳定性。三涂一烘保险杠底漆建议选用马来酸酐改性量在0.5%～2.0%(质量分数)的CPO。因为改性量在此区间的CPO容易与异氰酸酯基反应，从而增进与面漆的层间附着力。改

6、性量太少，耐汽油酒精性差，对面漆的附着性差；改性量太多，对PP附着性差、粘度高、易胶凝、难喷涂。  1.2　溶剂的选择  配方中使用的树脂的溶解度参数要尽量接近基材的溶解度参数值，以使涂膜有较好的附着力。相反，涂料用溶剂的溶解度参数与PP基材的溶解度参数相差得越大越好，以确保涂装时保险杠表面不被溶解或咬起。同时也要求底漆配方中树脂的溶解度参数与保险杠底材中所使用的增塑剂的溶解度参数值相差得越大越好，以保证增塑剂不渗析。各种溶剂的溶解度参数见表2。不同氯含量的PP的溶解度参数见表3。表3中的数据只是一个参考，因为不同厂家的保险杠制品由于制造工艺、塑料

7、粒子等原材料比例不同，彼此间溶解度参数会有较大差异，需要通过具体的实验来验证。此外，通过增加极性溶剂，如酯类、酮类、THF(四氢呋喃)等，还可以提高底漆的热稳定性。表2　各种溶剂的溶解度参数溶剂溶解度参数溶剂溶解度参数甲苯8.9甲乙酮9.3二甲苯8.8环己酮9.9醋酸丁酯8.5丁醇11.1醋酸乙酯9.0三氯甲烷9.7丙酮9.8二丙酮醇9.2表3　不同氯含量PP的溶解度参数聚丙烯基材溶解度参数PP7.4Cl-PP(18wt%Cl)8.2Cl-PP(22wt%Cl)8.3Cl-PP(26wt%Cl)8.4Cl-PP(30wt%Cl)8.81.3　CPO

8、中间体溶液的制备  建议将CPO用甲苯或二甲苯使用60℃左右加温的工艺，溶解成固体分15%～20%的中间体溶液。溶解所用溶