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        汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制

        2017-03-04 00:07:45鮑磊中信戴卡股份有限公司河北秦皇島066011
        化工管理 2017年12期
        關(guān)鍵詞:汽車

        鮑磊(中信戴卡股份有限公司,河北 秦皇島 066011)

        汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制

        鮑磊(中信戴卡股份有限公司,河北 秦皇島 066011)

        當(dāng)前,隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們對(duì)汽車需求量的不斷增加,我國汽車工業(yè)的發(fā)展也越來越旺盛。作為汽車的重要部件,汽車輪轂的質(zhì)量和性能一直都深受人們的關(guān)注。汽車輪轂上通常都需要涂覆防腐涂料,所以好的防腐涂料至關(guān)重要。近年來,人們研發(fā)出了一種低重金屬防腐涂料,其重金屬含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn),具有優(yōu)異的綜合性能,目前已被廣泛應(yīng)用于汽車輪毅等汽車部件當(dāng)中。本文主要針對(duì)汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

        汽車輪轂;低重金屬防腐涂料;防腐涂料;研制

        自改革開放以來,我國的汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展,可以說,目前其已成為了我國的國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一,極大地帶動(dòng)了我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。而與此同時(shí),一些相關(guān)行業(yè)也得遇了巨大的發(fā)展機(jī)遇。汽車輪轂是汽車上的一個(gè)重要部件,而汽車輪轂用防腐涂料則是為了確保汽車輪轂不被腐蝕的重要涂料,它的裝飾性、干燥性及耐鹽霧性等都在很大程度上影響著汽車輪轂的性能。本文主要介紹了一種汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制方法,該防腐涂料具有優(yōu)異的綜合性能,并達(dá)到了國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 主要儀器和材料

        本試驗(yàn)主要應(yīng)用的儀器有:美國Q-PANE公司所生產(chǎn)的CCT-1100鹽霧箱和上?,F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司所生產(chǎn)的分散機(jī)。主要應(yīng)用的材料有:北京東方化工廠所提供的丙烯酸單體、自制低玻璃化溫度丙烯酸樹脂、錦西石化公司所提供的苯乙烯、四川北方硝化棉股份有限公司所提供的硝酸纖維素、市售常規(guī)分子量調(diào)節(jié)劑和引發(fā)劑、石家莊市鑫盛化工有限公司所提供的低重金屬磷酸鋅、贏創(chuàng)德固賽特種化學(xué)(上海)有限公司所提供的炭黑以及德謙(上海)化學(xué)有限公司所提供的助劑。

        1.2 低玻璃化溫度丙烯酸樹脂的制作

        利用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈以及脂類單體,在引發(fā)劑的作用下,使之發(fā)生自由基共聚合反應(yīng),加之采用分子量調(diào)節(jié)劑對(duì)樹脂分子量進(jìn)行調(diào)控,最終合成低玻璃化溫度丙烯酸樹脂。這種樹脂實(shí)現(xiàn)了對(duì)硝酸纖維素樹脂的增塑及改性,改善了小分子增塑劑易遷移、降解及失效的缺陷,具有更好的耐候性和附著力。

        1.3 低重金屬防腐涂料的配方設(shè)計(jì)

        低重金屬防腐涂料的配方主要包括:低Tg丙烯酸樹脂(質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.0%)、低重金屬磷酸鋅(質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.0%)、炭黑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%)、填料(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0%)、分散劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%)、消泡劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%)、增塑劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%)、1/2s硝酸纖維素液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)38.0%)、30s硝酸纖維素液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.0%)、功能助劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%)、混合溶劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.2%)。

        1.4 低重金屬防腐涂料的制備工藝

        低重金屬防腐涂料的制備工藝步驟為:①將低Tg丙烯酸樹脂和分散劑、消泡劑、混合溶劑等混合,以1000r/min的速度攪拌均勻;②加入低重金屬磷酸鋅、炭黑及填料,以2000r/min的速度攪拌均勻,并分散10min,再以砂磨機(jī)研磨至細(xì)度達(dá)到30μm;③加入1/2s硝酸纖維素液和30s硝酸纖維素液以及增塑劑、功能助劑等,混合均勻,并以混合溶劑調(diào)節(jié)黏度和固體分,最后檢驗(yàn)包裝。

        1.5 性能測試

        性能測試結(jié)果為:涂膜顏色及外觀符合標(biāo)準(zhǔn)(外觀平整,符合標(biāo)準(zhǔn)樣板);黏度測試結(jié)果為155s,標(biāo)準(zhǔn)為140-200s;固體分測試結(jié)果為43.5%,標(biāo)準(zhǔn)為≥40%;干燥時(shí)間測試結(jié)果為表干≤15min、實(shí)干≤50min,標(biāo)準(zhǔn)為表干≤20min、實(shí)干≤60min;60°光澤測試結(jié)果為25.8%,標(biāo)準(zhǔn)為10%-40%;硬度測試結(jié)果為0.5,標(biāo)準(zhǔn)為≥0.5;柔韌性測試結(jié)果為1mm,標(biāo)準(zhǔn)為≤1mm;耐沖擊性測試結(jié)果為40cm,標(biāo)準(zhǔn)為≥40cm;附著力測試結(jié)果為1級(jí),標(biāo)準(zhǔn)為≤2級(jí);24h耐水性測試結(jié)果為168h無異常,標(biāo)準(zhǔn)為允許涂膜泛白,2h恢復(fù);耐汽油性測試結(jié)果為168h無異常,標(biāo)準(zhǔn)為涂膜不脫落、不起泡,允許輕微變軟;250h耐鹽霧性測試結(jié)果為300h不生銹,標(biāo)準(zhǔn)為不生銹;VOC測試結(jié)果為569g/L,標(biāo)準(zhǔn)為≤700g/ L;鉛測試結(jié)果為30.8mg/kg,標(biāo)準(zhǔn)為≤1000mg/kg;鎘未檢出,標(biāo)準(zhǔn)為≤100mg/kg;汞未檢出,標(biāo)準(zhǔn)為≤1000mg/kg;鉻未檢出,標(biāo)準(zhǔn)為≤1000mg/kg。

        2 討論

        2.1 丙烯酸樹脂對(duì)低重金屬防腐涂料性能的影響

        利用丙烯酸樹脂所制備的低重金屬防腐涂料具有耐候性好、耐熱性好、耐腐蝕性好、耐水性好以及附著力佳等優(yōu)點(diǎn)。低玻璃化溫度丙烯酸樹脂可起到有效的增塑劑作用。硝酸纖維素涂料雖然具有干燥快等優(yōu)點(diǎn),但卻也存在著光澤差、柔韌性差、附著力差以及不揮發(fā)分含量低等缺點(diǎn)。而通過低玻璃化溫度丙烯酸樹脂,正改善了其的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)其的增塑及改性。單體、溶劑、引發(fā)劑以及分子量調(diào)節(jié)劑和相關(guān)工藝等因素,均對(duì)最終的樹脂質(zhì)量具有很大的影響。之所以利用多種單體組合來制備共聚合樹脂,是因?yàn)檫@樣所制備出的樹脂能夠滿足各方面性能的要求。在設(shè)計(jì)配方之時(shí),要充分考慮到玻璃化溫度、單體之間的競聚率及其所帶官能團(tuán)的特性。玻璃化溫度主要影響著聚合物的柔軟性或硬脆性;單體之間的競聚率則主要影響著聚合物各方面性能的穩(wěn)定性。若想得到耐油性的樹脂,需要增加適量的丙烯腈。

        2.2 顏料體積濃度對(duì)低重金屬防腐涂料性能的影響

        顏料體積濃度對(duì)低重金屬防腐涂料的性能具有著十分明顯的影響和作用。適宜的顏料體積濃度,可以使防腐涂料具有更好的電絕緣性,從而起到更好的保護(hù)作用,因?yàn)槠鋵?duì)介質(zhì)的吸附性較小。當(dāng)顏料用量少于臨界顏料體積濃度時(shí),隨著顏料體積濃度的上升,防腐涂料的防銹性能也會(huì)提高;而反之,當(dāng)顏料用量高于臨界顏料體積濃度時(shí),隨著顏料體積濃度的上升,防腐涂料的防銹性能會(huì)大幅度下降。所以在配方設(shè)計(jì)中,需要將顏料體積濃度控制在臨界顏料體積濃度以下。

        2.3 防銹顏料對(duì)低重金屬防腐涂料性能的影響

        化學(xué)防銹顏料有很多種,常見的幾種主要為鉛系、鋅系及鉻酸鹽和磷酸鹽顏料。其中,鉛系和鉻酸鹽顏料由于對(duì)人體的危害較大,所以應(yīng)當(dāng)禁用。而綜合來看,同時(shí)符合防腐性能和環(huán)保要求的為磷酸鹽顏料,本試驗(yàn)所應(yīng)用的即為低重金屬磷酸鋅顏料。磷酸鋅可水解生成氫氧化鋅和二代磷酸鹽離子,從而形成附著和阻蝕絡(luò)合物,對(duì)于金屬來說是一種在陽極范圍內(nèi)十分有效的保護(hù)層。為使低重金屬防腐涂料能夠同時(shí)滿足汽車輪轂的理化性能要求和環(huán)保要求,需要通過實(shí)驗(yàn)來選擇最佳的防銹顏料。結(jié)果發(fā)現(xiàn):三聚磷酸鋁的鉛含量為196.35mg/kg,鎘含量為2.93mg/kg,鉻、汞未檢出;低重金屬磷酸鋅的鉛含量為

        8.21 mg/kg,鎘含量為2.12mg/kg,鉻、汞未檢出;普通磷酸鋅的鉛含量為4040.65mg/kg,鎘含量為70.27mg/kg,鉻含量為3.18mg/ kg,汞未檢出。其中低重金屬磷酸鋅的結(jié)果最好。

        3 結(jié)語

        綜上所述,近年來,在我國汽車工業(yè)發(fā)展的推動(dòng)下,人們對(duì)汽車輪轂防腐涂料的研發(fā)也越來越重視。本文所介紹的這種汽車輪轂用低重金屬防腐涂料,具有良好的干燥性、耐腐蝕性、耐汽油性、耐水性以及綜合理化性能,并且其重金屬含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn),符合環(huán)保要求,因此是一種很好的汽車輪轂防腐涂料。目前,該防腐涂料已被廣泛應(yīng)用于汽車輪毅等汽車部件當(dāng)中。

        [1]王培明,陳偉娟,劉建穎,劉萍.汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制[J].中國涂料,2013,(05):43-46.

        [2]王軍,姜曉輝.汽車輪轂金屬閃光漆的研制與應(yīng)用[J].涂料技術(shù)與文摘,2004,(01):16-19+6.

        鮑磊(1983-),男,本科,工程師,主要從事汽車輪轂涂裝噴涂的技術(shù)管理工作

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