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可改善汽车涂料性能的新型光稳定剂和表面改性剂

来源:中国版涂料与油墨 发布时间:2020-07-17 974
化工涂料油墨树脂颜料、填料助剂溶剂其他生产设备涂装设备/环保设备实验室检测设备电子芯片电子芯片设计/电子设计自动化(EDA)设计/电子设计自动化(IP类软件) 技术前沿
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涂料对汽车工业和任何部门来说都至关重要。

涂料对汽车工业和任何部门来说都至关重要。涂料不仅使车体具有所需的颜色,而且还为暴露于紫外线下的部件提供了耐候性防护,并使内表面更为光滑。可用于耐光和表面改性的新型添加剂有助于改善这些涂层的外观和耐久性。


OEM涂料和汽车修补漆的户外耐久性一直是整个汽车涂料行业的焦点。随着涂料技术的发展,面漆的耐候性必须满足日益严格的市场标准。然而,由于涂施过程的原因,汽车修补面漆还面临与OEM涂料不同的其他难题。


当然,与OEM涂料相比,由于汽车修补漆不存在高温烘烤这个过程,因此树脂技术受到极大限制。集尘和喷漆房内的硅树脂污染等其他难题,可能导致涂层中出现鱼眼,涂施多层涂料导致涂层厚度不均匀。改善罐内初始色度的理念也是一项难题。


紫外线过滤性和“罐内初始色度”(in-cancolor)


汽车修补漆的“初始色度”是指喷涂工人在油漆罐外观察到的清漆颜色。这一特性在汽车修补漆行业中广为人知,在全球范围内都是一个难题。喷涂员通常优选颜色较淡的清漆,并将其作为选择其清漆供应商的关键标准。


初始色度对汽车面漆耐候性无直观影响。毕竟,影响初始色度的主要因素是面漆中的紫外线吸收剂成分。实际上到目前为止,与紫外线吸收剂相反,面漆中最重要的树脂组分对清漆颜色几乎没有影响。


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图1 所供紫外线吸收剂的色彩


科莱恩的涂料专家通过进行一项长期研究,致力于开发一种独特的紫外线吸收剂解决方案,将其用于汽车修补漆,在改善耐候性的同时,可将初始色度保持在最低水平(与当前市场标准相比)。


目前,汽车清漆采用三种类型的的紫外吸收剂,均有其优点和缺点(表1及图1)。


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表1 汽车修补清漆中的常用紫外线吸收剂的主要特性


图2所列为每种紫外线吸收剂的吸收率曲线,表明了每种紫外线吸收剂对配方所含初始色度的黄化影响。


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表2 车用丙烯酸清漆所含2%紫外线吸收 剂(固体粘合剂)色度测量值(C)


图2表明,理论上草酰苯胺吸收剂的初始色度最淡,这是因为与其他紫外线吸收剂相比,草酰苯胺吸收剂的紫外吸收率距可见光谱(低于375nm)最远。


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图2 用于涂料的常规紫外线吸收剂的紫外线吸收情况


但是图1表明,UVA4(三嗪)的吸收率曲线清楚地表明,该理论并非始终可靠。


表2中引用的C*值,是对该原理的支持。


在此项研究中,科莱恩开发的UVAX是一种新型UV吸收剂解决方案,该吸收剂具有最佳的初始色度特性,见图3的C*测量值。


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图3 2K-PU多元醇配方中的2%紫外线吸收剂(固体粘 结剂)的测色情况


耐候性试验


在该研究的下一步中,确定涂覆于白色底漆之上的2K-PU汽车清漆所含标准紫外线吸收剂的耐候性能,并将其与新(尚未商业化)产品UVAX进行比较。氙弧人工耐候性仪器和QUV-B暴露测试被用于加速耐候性试验。表3总结了两种加速老化试验的标准方法和设备的设置。


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表3 WoM和 QUV加速老化测试设备的配置


只有1000个小时的暴露数据用于撰写本文。在如此短的间隔内进行的两次加速耐候性试验中,未观察到被测产品的光泽度出现明显差异。接触耐候计(WoM)的被测产品在色差方面亦无显著差异。但图4表明,在这段间隔内,QUV-B则出现显著的变化趋势。


初始色度降低,耐用性提高


科莱恩实施了一项长期研究,旨在开发一种用于汽车修补漆的高性能紫外线吸收剂解决方案。与现有紫外线吸收剂相比,降低初始色度和提高耐候性是选定该高性能吸收剂的标准。根据图3和图4所示的主要结果,证明新开发的紫外线吸收剂解决方案可以降低初始色度并提高耐用性。而在WoM和QUV-B中需进行3000小时加速耐候性试验,才能验证图2汇集和说明的结果。


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图4 白色底漆表面的 2K-PU清漆的色彩变化-QUV-B 接触情况(固体粘结 剂剂量为 2%)


表面改性


除了使面漆具有持久的外观,光滑和耐刮擦的汽车内饰对于愉悦的驾驶体验至关重要。因此,各种表面改性添加剂被广泛用于涂料工业。


合成蜡对各类涂料具有重要作用,微粉蜡或聚合物尤其能提供愉悦的手感。科莱恩Ceridust®解决方案采用精细微粉蜡,其粒径范围为5-30微米。添加剂的原料包括PE或氧化PE蜡、PP蜡、酰胺蜡、FT蜡、Montan蜡、PTFE或特种蜡,以及可再生资源。


具有必要的特性


科莱恩的微粉蜡产品组合可满足汽车制造商在汽车内饰表面光泽或无光泽外观方面的要求。使用Ceridust2740TP时,就可满足液体涂料在这些方面的要求,同时保护涂料的透明度。此外,光滑度和愉悦的触感对汽车内饰很关键,而Ceridust2740TP的粒径分布窄,可产生均匀和光滑的饰面。但同样重要的是,加入该添加剂后,涂层的耐刮擦性和耐化学性提高,从而使其更加坚固。Ceridust2740TP用于粉末涂料时,具有优异的脱气性能,并可作为加工助剂。粉末的疏松度和自由流动特性,使其可轻易渗入液体或100%抗紫外线涂料体系中。


除此之外,它还具有防粘连效果,可缩短生产周期或降低仓储的难度。


改性天然蜡产品的性能优于标准蜡


除了常规的商用标准蜡组合物外,近期开发的可再生添加剂为汽车修补漆提供了一个新领域。科莱恩则采用各类手段使产品具有可持续性。一方面,其特种化学品公司推出了由粗米糠蜡制成的工程蜡产品。另一方面,该公司还开发了分子量和粒径各异糖聚合物。这些可持续性添加剂具有多项新的性能优势。Ceridust1060TP完全由经过化学改性的米糠蜡的制成,米糠蜡是稻米油生产时产生的非食品类副产品。这种高度官能化微粉蜡的特性,注定其可用于水性体系。因此,它有助于减少汽车内饰中的VOC排放。除了良好的消光效果和耐滑性能,且耐划伤性被改善以外,Ceridust1060TP还能产生光滑的饰面。


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图5 采用静滴法测量接触角;水性丙烯酸树脂系统中的蜡含量为4%


大部分汽车的塑料内饰件由PP制成。但有时仪表板会使用木制部件以补充自然元素。可以使用Ceridust8090,获得具有类似天然木材的舒适触感和均匀精细的结构化表面。较高等级的Ceridust8091可产生更温润更光滑的表面。用于高耐用性水性工业涂料的多糖类添加剂在抗划伤性能优于传统的蜡添加剂。此类添加剂还可提供有效防护,避免意外抛光,从而保持哑光效果。在如图5所示的某些体系中,具有可再生性的Ceridust解决方案具有比标准蜡更好的拒水效果。




作者:科莱恩美国性能添加剂业务涂料市场经理MouhcineKanouni博士


德国先进表面解决方案业务全球技术部门经理TobiasNiederleitner博士


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