新型環(huán)保聚脲涂料在汽車(chē)上的應(yīng)用研究

 

國(guó)家財(cái)稅《2015-1-16》號(hào)文件、《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》及上海市《汽車(chē)制造業(yè)(涂裝)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的相繼出臺(tái)，促進(jìn)了汽車(chē)涂料必須選擇水性涂料或高固體分溶劑型涂料等低VOC含量涂料的步伐，以此來(lái)解決目前汽車(chē)行業(yè)的痛點(diǎn)。目前，水性涂料已是成熟技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)涂裝線上相繼應(yīng)用，但水性涂料帶來(lái)的一系列負(fù)面作用，如設(shè)備投資大、運(yùn)行成本高、能耗高、管理嚴(yán)格等等，使業(yè)內(nèi)人士很困惑 。最近在一份行業(yè)參考資料《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011版）》中寫(xiě)到： “高固體分涂料”作為一類(lèi)環(huán)境友好、資源節(jié)約型涂料，將是依然含有溶劑的“溶劑型涂料”特列，并將成為溶劑型涂料企業(yè)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)，這與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家保持了一致，體現(xiàn)出了兼顧環(huán)保和實(shí)際需求的政策導(dǎo)向 。因?yàn)楦吖腆w分溶劑型涂料的應(yīng)用，即可以滿足上述苛刻的環(huán)保法規(guī)的要求，又解決了水性涂料的負(fù)面作用。我們聯(lián)合國(guó)內(nèi)涂料廠家、樹(shù)脂廠家，將世界上最先進(jìn)的第三代聚脲技術(shù)進(jìn)行二次創(chuàng)新，研發(fā)成功新型聚脲涂料，就屬于溶劑型高固體分涂料范疇，并將其成功應(yīng)用到汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線。本文是我們研究成果的總結(jié)，供同行參考、選用。
 

噴涂聚脲彈性體技術(shù)是早在20世紀(jì)60～70年代發(fā)明的， 它實(shí)際上是一種噴涂聚氨酯彈性體（第一代聚脲技術(shù)），當(dāng)時(shí)受沒(méi)有合適的設(shè)備技術(shù)影響，該技術(shù)并沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用。80年代以后，隨著撞擊混合式高壓噴涂設(shè)備的出現(xiàn)，噴涂聚氨酯（脲）彈性體技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，即行業(yè)內(nèi)稱(chēng)為的第二代聚脲技術(shù)。但由于第一、二代聚脲產(chǎn)品反應(yīng)速度快、瞬間固化，必需采用大型專(zhuān)用噴涂設(shè)備施工；另外漆膜外觀差，漆膜一次噴涂太厚，層間附著力差，在我國(guó)從2002年開(kāi)始在汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用，主要應(yīng)用在卡車(chē)和皮卡車(chē)的車(chē)廂內(nèi)表面、礦山拉煤車(chē)車(chē)箱內(nèi)表面、消防車(chē)行李箱內(nèi)部等。聚天門(mén)冬氨酸酯聚脲簡(jiǎn)稱(chēng)天冬聚脲，是近年來(lái)聚氨酯工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新型脂肪族、慢反應(yīng)、高性能環(huán)保涂料，被稱(chēng)為第三代聚脲涂料。它是一種全新的聚脲涂料，這種涂料在國(guó)外開(kāi)發(fā)不足10年，應(yīng)用不足4~5年。目前在歐美市場(chǎng)主要應(yīng)用于重防腐、防水、耐磨地坪等高端領(lǐng)域。我們聯(lián)合國(guó)內(nèi)涂料廠家、樹(shù)脂廠家，根據(jù)汽車(chē)零部件涂層的性能要求及特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次配方改進(jìn)及試驗(yàn)研究，將第三代聚脲技術(shù)進(jìn)行二次創(chuàng)新，研發(fā)成功新型聚脲涂料，其性能達(dá)到汽車(chē)零部件涂層標(biāo)準(zhǔn)要求，并在汽車(chē)生產(chǎn)線得到應(yīng)用。 

各代聚脲涂料與通用的聚氨酯涂料比較見(jiàn)表1。
 

根據(jù)汽車(chē)零部件、總成涂裝的特點(diǎn)及性能要求，及目前汽車(chē)零部件、總成涂裝存在的質(zhì)量問(wèn)題，主要針對(duì)以下汽車(chē)涂裝領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)新型環(huán)保聚脲涂料：

針對(duì)具有耐候要求的汽車(chē)底盤(pán)件：如商用車(chē)車(chē)架等，通常的工藝是采用陰極電泳涂裝，原采用通用的環(huán)氧電泳漆，工件露天存放三個(gè)月左右，涂層就嚴(yán)重失光、粉化，受到了用戶(hù)的抱怨。目前采取的措施是：a將電泳涂料更換為耐候電泳涂料（環(huán)氧丙烯酸型），但效果不理想，即在提高涂層耐候性能的同時(shí)，犧牲了耐腐蝕性能，因?yàn)槎呤敲艿模籦 在車(chē)架電泳涂層表面或整體底盤(pán)件表面噴涂防銹蠟，存在蠟?zāi)な褂靡欢螘r(shí)間后，從涂層上脫落、蠟?zāi)ひ渍郴?、雨淋后蠟?zāi)ぷ儼椎荣|(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)對(duì)標(biāo)國(guó)外商用車(chē)及結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)情況，建議采用以下技術(shù)方案：車(chē)架采用通用的環(huán)氧電泳漆進(jìn)行電泳涂裝，保證涂層的耐腐蝕性能優(yōu)異；然后在車(chē)架電泳涂層表面或汽車(chē)底盤(pán)件采取整體噴漆，噴涂低溫底面合一涂料，以提高涂層的耐候性能。所以，欲開(kāi)發(fā)的底面合一聚脲涂料，低溫烘烤（45℃~60℃X20~30min），不影響后續(xù)的裝配工序；涂層具有一定的耐腐蝕性能、優(yōu)異的耐候性能；與電泳涂層、粉末涂層及其它底涂層配套性良好，可以滿足生產(chǎn)線要求。

   
針對(duì)耐腐蝕性能（耐鹽霧500h以上）要求較高、且不能高溫烘烤（不能高于100℃）的底盤(pán)件，如轎車(chē)鋼制燃油箱等；另外針對(duì)電泳涂層表面有磕碰傷、打磨露金屬等零部件，需要一種電泳修補(bǔ)漆。目前應(yīng)用的雙組份溶劑型修補(bǔ)漆，是環(huán)氧涂料，耐腐蝕性能差、施工固體分低、不環(huán)保、成本高。所以，欲開(kāi)發(fā)一種低溫烘干、耐腐蝕性能優(yōu)異的聚脲底漆，同時(shí)要求與電泳涂層、面漆配套性良好。

   
針對(duì)裝飾性要求不高的客車(chē)車(chē)身，目前應(yīng)用的低溫雙組份溶劑型涂料，施工固體分低（40%左右），不環(huán)保、成本高。所以，欲開(kāi)發(fā)一種聚脲低溫面漆，性能滿足客車(chē)涂層標(biāo)準(zhǔn)要求，環(huán)保、降成本。

針對(duì)以上汽車(chē)涂裝領(lǐng)域的技術(shù)要求，開(kāi)發(fā)的新型環(huán)保聚脲涂料，主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)為：

1）開(kāi)發(fā)的新型環(huán)保聚脲涂料，可以采用通用的噴涂方法和設(shè)備進(jìn)行施工；

2）底面合一聚脲涂料，烘干規(guī)范（ 45~60）℃X（20~30）min；聚脲底漆，烘干規(guī)范（60~100）℃X30min；聚脲低溫面漆，烘干規(guī)范（60~80）℃X30min；

3）聚脲涂料的施工固體分≥60%（紅色面漆可≥55%）；

4）根據(jù)用途不同，漆膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和優(yōu)異的耐候性能 ；

5）漆膜的其它性能滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求；

6）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：與目前應(yīng)用涂料比較，節(jié)能(10~20)%，綜合成本不提高。 

  
根據(jù)汽車(chē)不同的零部件及涂層標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)不同的樹(shù)脂體系、不同的涂裝工藝和漆膜厚度，見(jiàn)表2。

一汽技術(shù)中心與國(guó)內(nèi)涂料公司和樹(shù)脂廠通過(guò)多次試驗(yàn)改進(jìn)配方，聯(lián)合開(kāi)發(fā)出新型環(huán)保聚脲涂料，克服了第一、二代聚脲涂料的缺點(diǎn)，即新型環(huán)保聚脲涂料可以控制反應(yīng)速度、采用普通設(shè)備噴涂，漆膜厚度根據(jù)性能要求控制。新型環(huán)保聚脲涂料的原漆性能及施工性能見(jiàn)表3，涂層性能見(jiàn)表4。