氨基樹脂在汽車涂料行業(yè)的應用研究,高分子材料論文

氨基樹脂在汽車涂料行業(yè)的應用研究,高分子材料論文內(nèi)容摘要：氨基樹脂是汽車涂料中的主體樹脂，主要作為交聯(lián)劑使用，能使涂膜具有高光澤、高硬度、良好的保色性、耐化學品性、耐水及耐候性等特點。介紹了氨基樹脂的生產(chǎn)經(jīng)過及基本表征方式方法，氨基樹脂在現(xiàn)場應用出現(xiàn)的印痕、針孔氣泡等問題的解決，以及耐腐蝕性能提升的實際應用。本文關鍵詞語：氨基樹脂,汽車涂料,應用氨基樹脂為汽車涂料中的主體樹脂，主要作為交聯(lián)劑使用，使涂膜具有高光澤、高硬度、良好的保色性、耐化學品性、耐水及耐候性等特點。氨基樹脂的生產(chǎn)主要經(jīng)歷羥甲基化和醚化的經(jīng)過，根據(jù)不同涂料體系的需要，能夠選擇不同的原料進行反響，通過對反響溫度和時間的控制，得到不同分子量的產(chǎn)物，進而影響涂膜性能。在氨基樹脂汽車涂料中，能夠通過優(yōu)化氨基樹脂的比例及種類來提高涂膜的施工性及耐化學品性。1汽車涂料的組成汽車涂料是由成膜物質(zhì)、顏料、助劑及分散介質(zhì)構成的復雜的分散體系，涂料中的各個組分在涂層構成經(jīng)過中都起著重要作用。成膜物質(zhì)即樹脂，它是將所有涂料組分通過反響構成整體均一的涂膜，同時通過各個涂層之間的潤濕和浸透構成了必要的附著力，知足各涂層的性能要求；顏料為涂膜提供色彩，同時提供良好的遮蓋力及機械強度，并且具有一定的耐介質(zhì)性、耐光性和耐候性；助劑在配方中用量很少，但卻在制備、運輸及應用經(jīng)過中起到重要的作用；分散介質(zhì)的作用是確保分散體系的穩(wěn)定性、流變性，同時在施工經(jīng)過和成膜經(jīng)過中起重要作用。本文主要介紹在涂料中起到交聯(lián)作用的氨基樹脂的生產(chǎn)經(jīng)過及其應用。1.1氨基樹脂的定義及作用氨基樹脂是以氨基化合物〔含NH2官能團〕與醛類〔主要為甲醛〕經(jīng)縮聚反響得到的含CH2OH官能團產(chǎn)物，再與脂肪族一元醇部分醚化或全部醚化得到的產(chǎn)物。氨基樹脂單獨加熱固化可成膜，但是涂膜硬而脆，且附著力差，無法應用。氨基樹脂容易與帶有羥基、羧基、酰胺基等基團的樹脂進行反響，交聯(lián)構成帶有韌性的三維網(wǎng)狀構造的涂膜。因而，在汽車涂料中，氨基樹脂經(jīng)常與聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等作為基體成膜樹脂，而氨基樹脂的作用就是交聯(lián)劑。氨基樹脂作為交聯(lián)劑的涂膜具有高光澤、高硬度、良好的保色性、耐化學品性、耐水及耐候性等特點，且在酸催化的作用下，可大幅度降低烘烤溫度，所以不僅應用在高溫汽車涂料中，而且在低溫修補漆中也被廣泛應用。1.2氨基樹脂生產(chǎn)流程根據(jù)醚化時采用的醇類，能夠?qū)被鶚渲瑓^(qū)分為丁醚化氨基樹脂〔采用正丁醇醚化〕、異丁醚化氨基樹脂〔采用異丁醇醚化〕、甲醚化氨基樹脂〔采用甲醇醚化〕、混合醚化氨基樹脂〔甲醇/正丁醇混合，正丁醇/異丁醇混合〕。根據(jù)醚化程度的不同，又區(qū)分為高醚化和低醚化氨基樹脂。當前，在汽車涂料行業(yè)中用處最廣泛的是丁醚化氨基樹脂。本文著重介紹丁醚化三聚氰胺甲醛樹脂的生產(chǎn)。氨基樹脂的生產(chǎn)主要分3個步驟：1〕多聚甲醛解聚。在實際生產(chǎn)中，直接使用甲醛作為原料是非常危險的，所以一般采用多聚甲醛作為原料，在堿性加熱條件下，多聚甲醛解聚生成甲醛，用于后續(xù)生產(chǎn)。2〕羥甲基化反響。1個三聚氰胺上有3個NH2,6個活潑氫，在堿性條件下，可與1～6個甲醛發(fā)生羥甲基化反響，生成羥甲基三聚氰胺。一般汽車涂料應用中，1個三嗪環(huán)上生成的羥甲基數(shù)量為4～5個。3〕醚化反響。羥甲基氨基樹脂有較強的極性，不溶于有機溶劑，與其他類型樹脂的混溶性極差，無法配合使用，因而涂料用氨基樹脂需要用醇類改性，醚化后的氨基樹脂能溶于有機溶劑，可與匹配的樹脂交聯(lián)反響。在醚化的同時，還發(fā)生了架橋聚合反響〔自聚合〕。自聚合的反響程度影響氨基樹脂分子量，對涂膜的性能影響很大。所以，生產(chǎn)經(jīng)過中通過對溫度、反響時間等的控制，調(diào)節(jié)氨基樹脂的分子量，進而到達調(diào)節(jié)涂膜性能的作用。通常，分子量對涂膜的影響主要具體表現(xiàn)出在柔韌性上，一般分子量較高的氨基樹脂相比于單體型氨基樹胺的柔韌性要更差一些。2涂料中氨基樹脂的表征通常情況下，涂料的配方在調(diào)試階段就會固定下來，一般不會對主體樹脂的種類及含量進行調(diào)整。主機廠對材料的監(jiān)控能夠通過不同批次間紅外光譜的比照來判定各組分的相對含量能否有變化。氨基樹脂的含量能夠通過如下特征峰進行比照：在1549～1560cm-1間為三聚氰胺C=N特征吸收峰，在815～820cm-1間為三嗪環(huán)面外彎曲特征吸收峰，以上2個吸收峰同時出現(xiàn)。另外，在903～914cm-1間可出現(xiàn)甲氧基的特征吸收峰，也歸屬于三聚氰胺。通過比照912和816cm-1兩處的吸收峰強度能夠判定氨基樹脂的甲醚化程度，若912cm-1峰強度大于816cm-1峰強度，則講明樹脂中甲醚化較多，若912cm-1與816cm-1峰強度相近，講明樹脂中同時具有丁醚化和甲醚化。3氨基樹脂在汽車涂料中的應用氨基樹脂在施工應用經(jīng)過中，會提高潤濕流平作用。所以假如涂膜出現(xiàn)問題，能夠通過調(diào)整氨基樹脂進行改良。3.1車身印痕問題改善某轎車生產(chǎn)線涂裝車間，淡色金屬漆噴涂之后，在四門中間位置可看到顏色較深區(qū)域，經(jīng)比照，此色差區(qū)域與車門外板內(nèi)測粘貼的隔音膠片形狀一致。分析原因，是由于面漆噴涂完之后，在140℃烘烤經(jīng)過中，隔音膠片受熱變形，變形力拉動車門外板稍微形變，導致在面漆烘干經(jīng)過中鋁粉排列發(fā)生變化，進而導致印痕問題。在不能拆除隔音膠片的前提下，必須使涂膜在隔音膠片變形前固化，使鋁粉排列不受其形變影響。加快涂膜固化能夠采用提高氨基樹脂比例的方式。在配方中，氨基樹脂作為主體樹脂含量高達18%～28%，在原有配方基礎上，增加1%～2%的氨基樹脂，在不影響其他性能的基礎上，可加速涂膜的固化。通過實際驗證，在該淡色金屬漆原有配方基礎上，增加1%氨基樹脂后，印痕明顯改善。3.2車身耐腐蝕性能改善近年來，隨著科技進步，環(huán)境也在逐步被毀壞，惡劣天氣層出不窮。酸雨不僅影響著人們的身體健康，毀壞植被、土壤等，而且對汽車涂膜也具有強大的殺傷性。某汽車售后團隊在每年的夏季都會收到車漆外表出現(xiàn)黑斑問題的反應，在汽車外表各個位置都可能出現(xiàn)。通過對出現(xiàn)問題車輛的時間及地域進行分析，發(fā)現(xiàn)主要出如今夏季69月份，地域主要集中在南方沿海地區(qū)。這個時間與地點，恰好與酸雨高發(fā)相吻合。通過對黑斑位置進行紅外分析，C、O、S比例升高，證明了酸雨的浸入腐蝕。為了提高汽車漆對酸雨的抵抗性，必須通過配方的調(diào)整提高材料的耐酸性。對于清漆層，增加交聯(lián)密度能夠使涂膜更致密，耐腐蝕性能會加強。所以后續(xù)提高了配方中氨基樹脂的含量，進而提高了交聯(lián)密度。對配方進行優(yōu)化后，在實驗室中進行了極限耐酸試驗，將比照樣板放入80℃、0.05mol/LH2SO4中浸泡4h，試驗結束后立即觀察，優(yōu)化后的清漆樣板外表未出現(xiàn)異常，而未優(yōu)化的清漆外表出現(xiàn)痱子點樣的腐蝕，證明優(yōu)化后的清漆耐酸腐蝕性得到提高。3.3車身針孔問題改善針孔問題是指在漆膜外表出現(xiàn)一種凹陷透底的針尖細孔現(xiàn)象，孔徑在100m左右，就像針刺的小孔。針孔問題是涂裝經(jīng)過中的常見問題，產(chǎn)生針孔的原因主要是由于清漆層交聯(lián)固化速度快，而色漆層中的溶劑還沒有揮發(fā)出來，最后殘留的溶劑揮發(fā)時留下的孔隙。解決針孔問題的主要方式方法是降低清漆層的固化速度。除了增加高沸點的溶劑，增加閃干時間外，還能夠從氨基樹脂著手，適當減少氨基樹脂的用量，或選取活性較低的氨基樹脂，都能適當降低