汽車底盤聚脲涂料防護(hù)應(yīng)用研究

姚學(xué)民，孟昭輝，李 妲，鄧長福

(天津科瑞達(dá)涂料化工有限公司 天津 300457)

0 引 言

我國國內(nèi)汽車涂裝標(biāo)準(zhǔn)與國外汽車涂裝標(biāo)準(zhǔn)存在很大差距，國內(nèi)也一直采取不同部位不同標(biāo)準(zhǔn)的形式，車身標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于底盤標(biāo)準(zhǔn)。這主要是因?yàn)橥苛袭a(chǎn)品的性能一直較低導(dǎo)致傳統(tǒng)的底盤配套涂層性能制定標(biāo)準(zhǔn)較低，長期以來沿用老的標(biāo)準(zhǔn)。車身和底盤不同的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致了汽車不同部位的防護(hù)性能差異較大，不能達(dá)到整體的協(xié)調(diào)防護(hù)作用，特別是在一些環(huán)境惡劣的地區(qū)這種差異更明顯地表現(xiàn)出來。伴隨涂料技術(shù)的不斷發(fā)展和新材料在涂料生產(chǎn)中的應(yīng)用，汽車底盤配套涂層的性能有了很大提高，這也就使得提高汽車底盤防護(hù)指標(biāo)具有了可行性。

聚脲技術(shù)是近年來在國內(nèi)才開始研究的新產(chǎn)品，在汽車涂裝上應(yīng)用更是一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，通過不斷的研究和應(yīng)用測試，聚脲涂料具有了很好的應(yīng)用基礎(chǔ)和市場推廣前景。

1 聚脲的基本特征

聚脲的反應(yīng)機(jī)理見圖 1，聚脲與聚氨酯的區(qū)別見表1。

圖1 聚脲的反應(yīng)機(jī)理Fig.1 Reaction mechanism of polyurea

NCO-OH型為傳統(tǒng)意義的聚氨酯產(chǎn)品，反應(yīng)過程相對較慢，通常需 4～6,h；NCO-NH2型為第一、第二代噴涂聚脲產(chǎn)品，反應(yīng)過程極快，只需幾秒到十幾秒；NCO-NH型為第三代聚脲產(chǎn)品，反應(yīng)快慢適中，需10～30,min。第三代聚脲產(chǎn)品的核心技術(shù)是potlife大幅延長，使得該類產(chǎn)品的涂裝應(yīng)用容易實(shí)現(xiàn)。

表1 聚脲與聚氨酯的反應(yīng)特征Tab.1 Reaction characteristics of polyurea and polyurethane

2 新材料在聚脲產(chǎn)品中的應(yīng)用

2.1 微膠囊自修復(fù)技術(shù)原理

涂料在使用過程中，由于受到化學(xué)介質(zhì)的侵蝕或力學(xué)性能發(fā)生變化會(huì)產(chǎn)生裂紋和破損，這些裂紋和破損的延伸使得基材暴露于大氣中，受到水汽、氧氣等作用，從而加速了涂層的剝落和基材的腐蝕。將高分子修復(fù)材料包裹在聚脲樹脂里制成微膠囊，當(dāng)基材產(chǎn)生裂紋時(shí)微膠囊破裂，由于裂縫產(chǎn)生的毛細(xì)管虹吸作用，修復(fù)材料將迅速滲入裂紋并形成保護(hù)層，從而達(dá)到自修復(fù)的目的(見圖2、3)。

圖2 微膠囊自修復(fù)示意圖Fig.2 Self-repair diagram

圖3 微膠囊示意圖Fig.3 Schematic diagram of microcapsule

圖4 不同微膠囊用量下涂層耐鹽霧不同時(shí)期的表現(xiàn)Fig.4 Performance of different periods of salt-tolerant mist coating under different microcapsule dosages

從圖 4可以看到，伴隨微膠囊用量增加，破壞涂層的修復(fù)效果越來越好，伴隨著時(shí)間的延長更明顯顯現(xiàn)出微膠囊的修復(fù)效果，微膠囊技術(shù)的應(yīng)用可以顯著延長涂膜耐鹽霧時(shí)間，達(dá)到長效防護(hù)的目的。

2.2 石墨烯材料的應(yīng)用

石墨烯材料(見圖 5)由于其超薄、超導(dǎo)、層狀結(jié)構(gòu)等特性已在很多行業(yè)有效應(yīng)用，利用石墨烯材料的層狀結(jié)構(gòu)對防腐蝕性有極佳的效果，涂料中添加一定量的石墨烯可以很好地提高涂膜的抗腐蝕性，從而達(dá)到對基材的長效防護(hù)目的。

圖5 石墨烯材料防腐功能Fig.5 Graphene materials

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 聚脲涂料汽車底盤防護(hù)效果

從表2中可以看到環(huán)氧富鋅底漆配套聚脲面漆的涂層具有對汽車底盤的很好防護(hù)效果，在耐鹽霧和耐老化性能上達(dá)到了很高的標(biāo)準(zhǔn)，聚脲面漆在60,℃×20,min條件下進(jìn)行干燥節(jié)省了大量的能源，符合國家節(jié)能降耗的要求。

表2 汽車底盤防護(hù)效果Tab.2 Protective effect of automobile chassis

3.2 聚脲涂料汽車底盤長效防護(hù)效果

從表3可以看到超導(dǎo)電防腐底漆、陰極電泳漆、聚脲面漆的配套涂層耐鹽霧性、耐老化性都有非常明顯的提高，這種配套涂層具有更長效的防護(hù)效果，在惡劣的作業(yè)環(huán)境中更能凸顯出優(yōu)異的性能，具有很好的推廣價(jià)值。

3.3 聚脲涂料冷板防護(hù)效果

從表4可以看到，冷板部件的防護(hù)采用陰極電泳漆配套聚脲面漆的方式可以達(dá)到很好的防護(hù)效果，而且這種配套方式適合連續(xù)化生產(chǎn)模式，能夠節(jié)省能源、場地，提高生產(chǎn)效率，非常適合推廣應(yīng)用。

表3 汽車底盤長效防護(hù)效果Tab.3 Long-lasting protective effect of automobile chassis

表4 冷板部件的防護(hù)效果Tab.4 Protective effects of cold-panel components

4 結(jié) 語

聚脲涂料是一種新型產(chǎn)品，具有低溫干燥和性能優(yōu)異的特點(diǎn)，面對汽車底盤需要節(jié)能降耗和提高涂膜防護(hù)效果的要求，聚脲涂料具有非常好的應(yīng)用價(jià)值。特別是在具有更高防護(hù)要求的涂裝中，通過配套涂層的調(diào)整可以達(dá)到長效防護(hù)的目的。聚脲涂料適合連續(xù)化生產(chǎn)，能夠?yàn)樯a(chǎn)單位節(jié)省大量的能源和空間，具有很好的市場推廣前景。