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双组分水性聚氨酯涂料在ABS塑胶上的应用研究,介绍了双组分水性聚氨酯涂料在ABS塑胶上的应用,中国资讯网,ChinaNews360.com
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双组分水性聚氨酯涂料在ABS塑胶上的应用研究,介绍了双组分水性聚氨酯涂料在ABS塑胶上的应用
2019年10月05日    阅读量:436    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

0 前 言
双组分水性聚氨酯涂料作为一个新兴领域正在 崛起,相比于溶剂型聚氨酯涂料更安全、更环境友好, 而且具有优良的耐磨性、硬度、柔韧性、耐化学品性 和耐溶剂性等。摩托车用塑料、汽车内饰件大都采用ABS材质,随着国家和消费者对环境友好的日益重 视,水性双组分聚氨酯凭涂料借其性能和环境友好优 势,在该应用领域逐渐崭露头角。 


摩托车用塑料、汽车内饰件要求涂料有极佳的外 观装饰效果、优异的附着力、优异的耐醇性等,某些客户还要求涂料耐干摩擦达到1 000次以上涂料在线coatingol.com。另外,由于 车间采用流水线作业,要求涂料的表干和流平时间尽 量缩短,提高生产效率,这也是需要着重考虑的方面。 


本实验探讨了银粉底漆中银粉排列助剂、罩光清漆中 树脂、流平剂以及异氰酸酯固化剂对涂膜性能的影 响,制得了涂膜机械性能、耐老化、耐乙醇和耐干摩擦 优良的双组分聚氨酯涂料。

1 实验部分
1.1 实验原材料
低羟丙烯酸乳液(LDBR2014)、高羟丙烯酸乳液 (LDBR2015),蓝德堡实业有限公司;银粉(3305B),苏 州曼特博合金材料有限公司;流平剂、分散润湿剂、 消泡剂、增稠剂、pH值调节剂、附着力促进剂、去离子 水,市售;银粉定向排列助剂(AQUATIX8421),德国毕 克;异氰酸酯固化剂(Bayhydur xp 2655,— NCO含量: 26.5%),德国拜耳;丙二醇二醋酸酯(PGDA),美国陶 氏;成膜助剂,自制。以上原料均为工业级。
1.2 水性铝银浆的配制
厂家提供的铝银浆都是固体形态,为了银粉在树 脂中分散均匀,需要将铝银浆预先配制成溶液形式后 再进行加入。按表1进行配制。
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1.3 水性双组分聚氨酯银粉底漆及罩光清漆涂料配方
水性双组分聚氨酯银粉底漆配方如表2。
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水性双组分聚氨酯罩光清漆配方见表3。

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水性双组分聚氨酯银粉底漆生产工艺:分别按 A组分、 B组分的配方量称取原料,用分散机进行搅 拌分散,混合均匀; A组分与B组分按照15∶1的比例     n(—NCO)/n(—OH)=1.2均匀混合,在ABS塑胶件上 喷涂,涂膜常温下流平10 min,70~80 ℃烘烤10~15 min,涂膜厚度10~15 μm。 水性双组分聚氨酯罩光清漆生产工艺:分别按A组 分、 B组分的配方量称取原料,用分散机进行搅拌分散, 混合均匀; A组分与B组分按照4∶1的比例n(—NCO)/ n(—OH)=1.4均匀混合,在固化后的银粉底漆上进行 喷涂,涂膜常温下流平30 min,80 ℃烘烤40~60 min或 者常温放置24 h,涂膜厚度35~40 μm。
1.4 性能检测
按照上述生产工艺制备出样板后按照相关国标 和行标进行性能检测。性能检测结果见表4。
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2 结果与讨论
2.1 树脂选择的影响
在罩光清漆中选用的LDBR2015乳液是采用特殊 功能单体改性的丙烯酸乳液,该基团属于极性基团, 可以形成氢键,可以改善与底漆的层间附着力,而且 对整个体系其他性能都有较为明显的改善。本实验采 用特殊功能单体改性的丙烯酸乳液LDBR2015(以下 简称A),与未采用特殊功能单体改性的丙烯酸乳液 (以下简称B)进行对比实验,按照相同的工艺制备涂 膜并进行检测性能,结果如表5所示。
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从测试结果中可以看出,改性丙烯酸乳液(LDBR 2015)的性能均优于未改性的丙烯酸乳液,异氰酸酯固 化剂与乳液混合后发生交联反应,生成含有活泼氢的 产物,LDBR2015乳液中的改性基团可以与活泼氢反 应进行交联,提高了涂膜的致密度,这样对涂膜光泽、 耐水、耐干摩擦、耐乙醇擦拭有明显的提高。
2.2 银粉定向排列助剂用量的影响
汽车、摩托车的许多部件广泛使用金属银粉涂 料,能增加美观感,同时也能提高涂膜的抗腐蚀作 用等相关性能。银粉排列的状态直接影响涂膜的 美观感,许多因素都能影响其排列,例如,涂膜的厚 度、银粉的粒径、涂料的触变性等,其中涂料的触变 性对银粉排列影响最为重要。本实验选用10 μm粒径 的银粉、银粉底漆厚度10~15 μm,规避相关的不良因素,通过添加不同量的银粉定向排列助剂,改变其 触变性,从而观察银粉排列状态。银粉定向排列助剂 (AQUATIX8421)用量与涂膜银粉排列状态如图1。
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从实验结果中可以看出,随着银粉定向排列助剂 (AQUATIX8421)用量的增加,使银粉底漆在低剪切力 下黏度增大,提高了银粉在工件上定向排列有序性; 然而用量太多会使银粉底漆的黏度过大,反而不利于 施工喷涂。银粉定向排列助剂(AQUATIX8421)用量在 3%~4%较好,本实验选择的用量为3.5%。
2.3 罩光清漆中流平剂用量的影响
罩光清漆是喷涂在银粉底漆的表面上,清漆固化 后的交联密度大,可以增加涂膜的各项性能,同时也 能提高涂膜的光泽、清晰度、丰满度等。清漆需要拥有 良好的流平性,否则,会出现橘皮等不良弊病。本实验 选用的是丙烯酸类的流平剂,不会影响重涂性。流平 剂用量与清漆表面状态如图2所示。
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根据实验结果可知,随着流平剂的加入,涂膜的 橘皮有所缓解,光泽、丰满度、鲜艳性等都有所提高, 然而流平剂加入过量会导致其他负面影响如厚边等 现象。综合成本考虑,流平剂用量选择0.4%比较合适。
2.4 固化剂比例的影响
水性双组分聚氨酯涂料中固化剂的用量对涂膜 的性能影响很大,双组分的活化期对施工也有很大影 响,在工业化生产中需要快速的表干和流平,提高生 产效率。在本实验中银底漆中n(—NCO)/n(—OH)大于 1.3时体系的活化期在1~2 h,不利于施工, n(—NCO)/ n(—OH)小于1.3时活化期在4 h以上, n(—NCO)/    n(—OH)=1.2时表干时间为5 min,有利于工业化生 产,故底漆中选择n(—NCO)/n(—OH)=1.2左右比较 合适;罩光清漆中n(—NCO)/n(—OH)小于1.3时体系 的活化时间虽然长,但是涂膜发软,影响性能,罩光清 漆n(—NCO)/n(—OH)大于1.3时,活化期也能保证在4 h以上;分别对罩光清漆的固化剂用量进行测试,如表 6所示。
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涂膜的一些力学性能主要与清漆有关,可以明显 看出,清漆中n(—NCO)/n(—OH)为1.3时,附着力、冲 击、硬度都会比较差,这是由于此时涂膜的交联密度 低,体系中可能有部分基团没有进行交联反应;然而, n(—NCO)/n(—OH)在1.5以上时,由于过度的交联导致 涂膜硬而脆,反而会影响其性能,同时,结合成本因素, 清漆中n(—NCO)/n(—OH)选择为1.4左右比较合适。

3 结 语
通过对树脂种类、银粉排列定向助剂用量、流平剂 用量以及固化剂比例这些因素分析,若银底漆中加入 3.5%的银粉排列定向助剂、罩光清漆中选用LDBR2015 乳液(改性丙烯酸乳液)、罩光清漆中加入0.4%的流平 剂、银底漆中n(—NCO)/n(—OH)为1.2(A组分∶B组分= 15∶1)、罩光清漆中n(—NCO)/n(—OH)为1.4(A组分∶B 组分=4∶1)时可制备得到性能优异的水性双组分聚氨酯涂料。



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