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双组分客运火车内室用聚氨酯涂料的配方设计,介绍了火车客车车厢内室用修补涂料的设计与研制,讨论了影响涂膜性能的因素,并且对涂层性能进行了介绍和评价,中国资讯网,ChinaNews360.com
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双组分客运火车内室用聚氨酯涂料的配方设计,介绍了火车客车车厢内室用修补涂料的设计与研制,讨论了影响涂膜性能的因素,并且对涂层性能进行了介绍和评价
2019年10月11日    阅读量:512    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿


0 前言

客运火车内室一般选用ABS、FRP、PP、PE、PVC等有机合成塑料,在使用一段时间后,内室塑料通常会出现不同程度的变色、污损,每运行一段时间后,铁路局对所辖车辆都要进行一次返厂维修。而如果大面积更换内饰板的话,成本较高,通常做法是选用双组分聚氨酯涂料进行修补翻新,这样维修成本较低,工作效率也比较高。

 

1 涂料性能分析

为了保护内饰板材,延长内饰板材的使用寿命,需要在内饰板材表面涂装色漆,并应具有如下要求:

(1)干燥速度快涂料在线coatingol.com。为了满足客车维修快节奏的生产特点,修补涂料就具有快干性的特点,半硬干燥时间就小于30 min,并可进行覆涂。

(2)涂膜表面状态好。涂膜应具有良好的外观,表面光滑平整,无气泡、针孔等漆病等的存在。

(3)硬度高,耐磨性好。为了保证在客运火车运行过程中,在人为的磕、碰和磨擦时涂膜完好,不开裂不脱落,涂膜必须具有良好的耐磨性和耐擦洗性。

(4)与内饰板的附着力和封闭性好。涂膜对内饰板应具有良好附着力,同时涂膜还应对木地板具有良好的封闭性,能有效防止水蒸气等的渗入导致木地板膨胀变形,对木地板和集装箱外板造成损伤。

(5)施工适应性广。活化期(Pot Life)长(3~5 h),同时还应满足在全国各地客车厂、不同的施工环境(湿度、温度)下,涂膜无异常。

客运火车内室修补漆必须同时满足以上5点要求。

 

2 试验部分


 

2.1 试验原料及仪器

2.1.1 试验原料

羟基丙烯酸树脂(进口);热塑性丙烯酸树脂(进口);消光粉(AZ-360);钛白粉(进口金红石型);分散剂(BYK);流变助剂;流平助剂(进口);HDI三聚体固化剂N3390(Bayer);二甲苯;醋酸丁酯;催化剂(国产)。


2.1.2 主要试验仪器

研磨分散机、高速搅拌机、电子分析天平、光泽仪、涂膜制备器、附着力测试仪、秒表。

2.2 原材料的选择

2.2.1 多异氰酸酯组分(固化剂)

聚氨酯固化剂为多异氰酸酯和含活泼氢的化合物反应制成的含端—NCO基的加成物或预聚物,脂肪族多异氰酸酯。HDI缩二脲及HDI三聚体的特性列于表1。

常用聚氨酯固化剂树脂特性

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干燥速度是修补涂料中最重要的性能指标,因此,针对不同种类多异氰酸酯树脂的干燥时间,做如下试验,以长兴某羟基丙烯酸树脂为主剂作固定要素,变化固化剂类型,考察干燥时间,其试验结果如图1所示,其中N75为缩二脲,N3390为HDI三聚体。

不同多异氰酸酯树脂n(—NCO)/n(—OH)与干燥时间的关系

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由图1可以看出,缩二脲产品的干燥时间均要大于HDI三聚体,因为HDI三聚体的分子链上有更多的—NCO基团,所以HDI三聚体的反应速率更快,干燥时间更短。综合成本、硬度等其他因素,选择N3390HDI三聚体作为修补涂料的固化剂树脂,n(—NCO)/n(—OH)=1.0~1.1时最佳。

2.2.2 多羟基组分(主剂)

含羟基组分树脂繁多,性能上差异甚大,并非所有的羟基组分均能与多异氰酸酯组分相匹配,而必须满足制备双组分聚氨酯涂料的特定条件,否则不能获得良好的效果,对于多羟基组分的基本要求是:

(1)和多异氰酸酯树脂及助剂,溶剂有很好的互溶性;

(2)有足够的—OH,和—NCO达到充分交联成膜;

(3)要有合适的玻璃化温度,满足快干要求。

(4)不含水分和低分子单体,酸值尽可能低,不影响涂膜性能。

选取了市场上两家树脂供应商的树脂产品,分别测试对比相关数据。在这些树脂中7237树脂指触时间非常短,说明初期干燥速度较快;4365A产品羟基值非常高。

根据公式:

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其中:A——固化剂—NCO值;

B——主剂—OH值;


 

MHardener,MBase——固化剂与主剂的固体分;

n—— 主剂与固化剂的混合比,即Base/Hardener(B/H)值。

在混合比n固定的情况下,需要更多的固化剂与之反应,这样n(—NCO)/n(—OH)的交联密度就会升高,涂膜硬度也会变高,同时也会增加涂膜的抗渗透及耐沾污能力。

市场上常用羟基丙烯酸树脂参数

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2.2.3 助剂的选择

修补涂料的表面状态是除干燥速度以外最重要的考核指标,异氰酸酯易与空气中的水反应而使涂膜中出现暗泡,影响涂膜表面状态的因素。同时涂膜表面的平整滑爽也是客车所必需的,因此流平剂和消泡剂是双组分聚氨酯涂料中最重要的两种助剂。为加快涂料干燥的整体进程,同时也加入有机催干剂进行调整。

2.3 配方设计(见表3)

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双组分聚氨酯配方组成

3 性能评价(见表4)

性能测试参数

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4 结果与讨论

4.1 温度对涂膜干燥时间的影响

由于火车客车维修厂遍布全国各地,不同季节各地温差很大,温度的高低会对涂膜的干燥时间有很大的影响,因此测定温度对干燥时间的影响是非常必要的。

由图2可以看出随着温度的升高,干燥时间直线下降,温度35 ℃时涂膜在10 min内半硬干燥,而当温度下降至0 ℃时,半硬干燥时间约为40 min。

环境温度与干燥时间关系图

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4.2 凝胶分率曲线

凝胶分率是双组分涂料一个非常重要的参数,它决定了涂料的干燥时间、活化期和施工间隔等,对双组分涂料的设计有非常重要的参考价值,涂装时间与凝胶分率关系见图3。

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涂装时间与凝胶分率的关系

5 结语

通过严格筛选原料以HDI三聚体作为固化剂,多种树脂配合制备的双组分聚氨酯配方。所制聚氨酯涂料适应范围广,有良好的涂膜装饰性、干燥性、耐污性,适用于ABS、FRP、PP、PE、PVC等塑料底材,附着力性能优异,在客运火车车厢内饰修补中有良好的实用价值。


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