趙姍姍，楊德江，侯 節(jié)，李 萍

（龍佰集團股份有限公司，河南 焦作 454006）

在汽車用丙烯酸烘干漆涂料中，常加入一定量的抗紫外線物質(zhì)，進而提高汽車涂層的防紫外線性能，提高涂層的使用壽命[1]。隨著當(dāng)前社會對汽車涂膜耐候性要求的進一步提高，選擇性能更佳的抗紫外線物質(zhì)，從而提高汽車涂膜耐候性是非常有必要的[2]。本文對納米二氧化鈦進行表面改性處理制備改性納米二氧化鈦，將其添加至丙烯酸金屬烘干漆中，采用UV-9紫外光吸收劑+GW-540 光穩(wěn)定劑、納米二氧化鈦對比實驗，來研究改性納米二氧化鈦對汽車涂層的性能影響，并通過實驗確定了納米二氧化鈦最佳添加量。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

齊岳生物公司CAS1317 型金紅石型納米級鈦白粉，粒徑19～42 nm，比表面積36.8～47.2 m2/g；石油醚+HT-5168 分散劑，南通市晗泰化工有限公司；KH-570硅烷偶聯(lián)劑，上海凱茵化工有限公司；AC80 丙烯酸樹脂，中山欣業(yè)環(huán)保材料公司；582-2 氨基樹脂，江蘇三木公司；A302 艷藍FBL 水性色漿，蕪湖顏彩化工材料公司；珠光粉KC-520，上海合碩實業(yè)公司；強閃鋁銀漿ZF4512，上海傲凡化工公司；醋酸丁酸纖維素，廣州阿爾斯新材料有限公司；紫外光吸收劑UV-9，山東富旺化工；光穩(wěn)定劑GW-540，高邑縣宏森化工。

1.2 實驗方法

1.2.1 納米鈦白粉表面改性處理

取550 mL 石油醚置于燒瓶中，加入0.25 g HT-5168 分散劑，攪拌至完全溶解。稱取40 g 納米鈦白粉+0.1 g KH-570 硅烷偶聯(lián)劑，全部加入至石油醚溶液中形成懸浮溶液，超聲分散+超聲振動共15 min；對懸浮溶液90 ℃恒溫水浴加熱，并不斷攪拌至石油醚完全揮發(fā)；剩余物料于60 ℃真空干燥6 h，制備得到蓬松的經(jīng)表面改性處理的納米鈦白粉粉體。

1.2.2 丙烯酸烘干漆的制備

按汽車用丙烯酸烘干漆配方分別定量加入各物質(zhì)，紫外光吸收劑的不同制備成3 種不同類型的汽車用丙烯酸金屬烘干漆。

1.2.3 涂膜的制備

選用已預(yù)先配套好的白色陰極電泳底漆、尺寸為50 mm×120 mm×0.50 mm 鋼板作為測試樣板。將丙烯酸金屬烘干漆稀釋到黏度為18～30 mPa·s（T-4杯），用噴槍將漆均勻地噴涂于鋼板上，靜置20 min，140 ℃恒溫烘烤20 min 取出，并恒溫恒濕條件下放置0.5～1 h，表面噴一道丙烯酸清漆靜置20 min，140 ℃恒溫烘烤20 min，在恒溫恒濕條件下放置0.5～1 h，進行性能測試。

1.2.4 涂膜的性能測試

采用GB1765 標準測試人工加速老化試驗（800 h），采用GB 6739 測試鉛筆硬度，采用GB 9286 測試附著力，采用TG/T 1723 測試黏度。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同抗紫外線物質(zhì)對汽車涂料性能的影響

在確定其他實驗條件不變的情況下，分別采用不同的為抗紫外線物質(zhì)（配方1：UV-9 紫外光吸收劑；配方2：納米二氧化鈦；配方3：表面改性納米二氧化鈦）制備丙烯酸烘干漆，丙烯酸烘干漆制備成涂層樣板后進行人工加速老化實驗、鉛筆硬度、附著力、黏度等性能進行對比測試，測試結(jié)果如表1 所示。

表1 不同抗紫外線物質(zhì)對涂料性能的影響結(jié)果

2.1.1 不同抗紫外線物質(zhì)對汽車涂料耐候性的影響

耐候性是汽車涂料的重要指標，耐候性是指汽車涂料因受到陽光照射、溫度變化、風(fēng)吹雨淋等外界條件影響而出現(xiàn)的褪色、變色、龜裂、分劃和強度下降等老化現(xiàn)象。為提高汽車丙烯酸烘干漆涂料的耐候性，可采用加入抗紫外線物質(zhì)，提高吸收、散射、反射紫外線的能力。

從表1 檢測結(jié)果可知，加入改性納米二氧化鈦的涂膜樣品涂膜變色最小、涂膜失光最小，抗紫外線耐候性能最強。在汽車涂料中加入改性納米二氧化鈦可以減少或降低光化學(xué)作用對涂膜的破壞力，延長了涂膜的壽命，增強了涂膜的耐候性。

2.1.2 不同抗紫外線物質(zhì)對汽車涂料硬度、附著力的影響

從表1 數(shù)據(jù)可知，加入了改性納米二氧化鈦的丙烯酸烘干漆的涂膜樣板的鉛筆硬度（H）為2、附著力為1 級，對比加入其他抗紫外線物質(zhì)制備的丙烯酸烘干漆的涂膜樣板來講，硬度和附著力都有了明顯提高。對納米二氧化鈦改性前后進行了SEM掃描，結(jié)果表明，納米二氧化鈦經(jīng)表面改性處理后，二氧化鈦顆粒較分散，無明顯的團聚現(xiàn)象，因此其在涂料中的分散性相對較好，改性納米二氧化鈦可有效地填補涂膜間的空隙，使涂膜更加致密，進一步提高涂料硬度和附著力。

2.1.3 不同抗紫外線物質(zhì)對汽車涂料黏度的影響

從表1 數(shù)據(jù)可知，加入了改性納米二氧化鈦的丙烯酸烘干漆的涂膜樣板的黏度為142 mPa·s，對比加入其他抗紫外線物質(zhì)制備的丙烯酸烘干漆的涂膜樣板黏度（75、110 mPa·s）來講，黏度值有了明顯提高。改性納米二氧化鈦具有較高活性的比表面積，能與成膜物、溶劑相互作用，降低涂料的流動性。涂料黏度的提高使得流動性降低，可有效防止丙烯酸烘干漆制備過程鋁銀漿、珠光粉發(fā)生沉淀反應(yīng)，有利于鋁銀漿、珠光粉在成膜過程中的定向排列，進而可以有效提高涂料的隨角異色效果，增加涂膜的金屬感。

2.2 改性納米二氧化鈦質(zhì)量分數(shù)對汽車涂料耐候性的影響

在確定其他試驗條件不變的情況下，分別采用不同質(zhì)量分數(shù)的改性納米二氧化鈦（0、0.5、1.0、1.5、2.0%）制備丙烯酸烘干漆，丙烯酸烘干漆制備成涂層樣板后進行人工老化性能測試，測試結(jié)果如表2 所示。

表2 不同質(zhì)量分數(shù)的改性納米二氧化鈦對汽車涂料耐候性的影響

從表2 數(shù)據(jù)可知，改性納米二氧化鈦對丙烯酸金屬烘干漆的耐候性影響顯著，當(dāng)改性納米二氧化鈦加入量從0 增加到2%的過程中，丙烯酸金屬烘干漆制備的涂膜失光情況從3 級遞減至1 級，變色從39.5%遞減至9.5%，失光及變色表現(xiàn)為先遞減后穩(wěn)定趨勢。改性納米二氧化鈦對紫外線具有較好的吸收、散射、反射功能。綜述所述，改性納米二氧化鈦加入量為1.5%較合適。

3 結(jié)語

對納米鈦白粉進行表面改性處理得到改性納米鈦白粉，研究了UV-9 紫外光吸收劑+GW-540 光穩(wěn)定劑、納米二氧化鈦、表面改性納米二氧化鈦不同抗紫外線物質(zhì)對丙烯酸烘干漆的性能影響。結(jié)果表明，加入表面改性納米二氧化鈦時，丙烯酸烘干漆涂料涂膜變色、失光最小，抗紫外線性能最強，其鉛筆硬度（H）為2、附著力1 級，有效提高了涂層的硬度和附著力，黏度提高至142 mPa·s，降低了涂層的流動性，提高涂層的隨角異色效果和涂膜金屬感，實驗確定改性納米二氧化鈦最佳加入量為1.5%。綜上所述，改性納米二氧化鈦可用于汽車丙烯酸烘干漆涂料中，能有效提高車輛的抗紫外線性能及提高金屬閃光漆隨角異色效果。