您當前的位置：檢測資訊 > 科研開發
嘉峪檢測網 2021-06-17 09:23
引言
目前研究得比較多的新型低VOC涂料主要有：輻射固化涂料（UV涂料）、粉末涂料、水性涂料、高固體分涂料等。其中，UV涂料和粉末涂料雖然容易符合環保要求，但固定資產設備需要額外投資，而且耗能巨大。因此，對于汽車修補漆而言，目前的兩大主要方向是向水性化和高固體分涂料轉型。
水性涂料雖然VOC排放低，但是在施工方面受環境溫度和相對濕度的影響較大，需要特殊的施工設備和環境條件控制，終端用戶需要投入大量技術改造措施才能勉強達到可接受的程度，這無疑也會造成較多的成本增加。而且，目前水性涂料的綜合性能普遍仍然達不到溶劑型涂料的水平。
因此，目前汽車修補漆的水性化推進過程仍然較慢，特別是在2K清漆的光澤、豐滿度、鮮映性、耐水性等方面的性能與溶劑型涂料的差距仍然較大。反之，高固體分涂料的綜合性能較佳，而且具有便于在舊的涂裝線的基礎上進行改造、投資成本相對小、后期三廢處理難度低等突出優勢。因此，由于成本及技術的限制，開發高固體分的2K清漆，是目前較好的選擇。
降低汽車修補漆2K清漆VOC的排放，最直接有效的方法就是減少溶劑的使用，提高清漆的施工固含。而樹脂作為涂料中的主要成膜物質，其本身的固含和溶劑稀釋性對于提高整個涂料的施工固含有重要的影響。因此，研發合適的高固體分汽車修補漆用羥基丙烯酸樹脂，是汽車修補漆的發展方向。
目前，開發高固體份低VOC含量的2K清漆，主要通過用小相對分子質量的高固低黏樹脂來代替傳統的大相對分子質量樹脂，從而減少溶劑的使用也能達到合適的施工黏度。但是，由于相對分子質量的降低，高固低黏樹脂不可避免存在干性慢的缺點，難以滿足汽車修補漆的干性要求。因此，研發一款溶劑稀釋性好，同時能兼顧干性、外觀的高固低黏樹脂，是降低汽車修補漆2K清漆VOC排放的關鍵，也是目前涂料行業的研究重點之一。同時，固化劑的搭配對于整個涂料的施工固含也有關鍵的影響。因此，選擇合適的固化劑，對于提高涂料的施工固含、降低VOC排放，有重要的作用。
本研究通過對羥基丙烯酸樹脂和固化劑對施工固含及漆膜性能的影響進行探究，從而選擇合適的樹脂和固化劑搭配，成功制得一款應用于汽車修補漆行業的高性能低VOC含量的2K清漆，并對其干性、硬度、光澤、外觀、耐候性等性能進行研究。
羥基丙烯酸樹脂的影響
羥基丙烯酸樹脂作為2K清漆的主要成膜物質，對整個2K清漆的綜合性能起關鍵性的作用。由于不同的羥基丙烯酸樹脂本身的溶劑稀釋性、干性、硬度、光澤、外觀等性能各異，對整個2K清漆的綜合性能也必將產生重大的影響。因此，本研究使用某市售固化劑，分別搭配同德化工的幾款高固低黏的羥基丙烯酸樹脂（ACR6736A、ACR6730、ACR6780）配成2K清漆，先對各款清漆在不同施工黏度下的施工固含進行對比，結果顯示，在不同施工黏度下，ACR6780的施工固含最高，ACR6736A次之，ACR6730最低。相對而言，ACR6736A與ACR6780的差別較小。
進一步對3款清漆的干性、硬度、光澤、外觀等性能進行研究，結果顯示，ACR6736A的表干、可拋光性、擺桿硬度、光澤等性能均在三者中最好。而且，ACR6736A的光澤很高，20o角光澤高達98.2。ACR6780雖然外觀最好，但是表干速度很慢，滿足不了汽車修補漆行業對干性的要求。同樣，ACR6730的表干速度雖快，但可拋光速度很慢，同樣也滿足不了汽車修補漆行業對干性的要求。
綜合以上施工固含及干性、硬度、光澤等性能因素考慮，ACR6736A的綜合性能最好。因此，本研究選擇ACR6736A作為主體樹脂制備2K清漆， 進行下一步的施工固含的優化研究。
固化劑的影響
固化劑作為2K清漆的主要部分，其本身的固含、溶劑稀釋性也會對整個2K清漆的施工固含產生重要的影響，最終直接影響VOC含量的高低。因此，本研究選用ACR6736A作為主體樹脂，對不同的固化劑制作的2K清漆的施工固含進行對比，結果顯示，當ACR6736A搭配市售TMA-100固化劑時，同等施工黏度下，其施工固含較搭配其他固化劑的高。在常規施工黏度18s(25℃，涂-4杯)時，施工固含高達53.60%。用BYK密度杯測得，該條件下清漆的密度為0.993 g/mL。根據國標GB/T 23985-2009《色漆和清漆揮發性有機物（VOC）含量的測定》中的8.3方法2的規定，可得出此時的VOC含量為460.75g/L，可滿足當前國標GB 24409-2020《車輛涂料中有害物質限量》中規定的汽車修補漆清漆的VOC排放標準（≤480 g/L）。
優化2K清漆的性能研究
綜上所述，本研究選擇ACR6736A作為主體樹脂，搭配TMA-100固化劑，可制得高固體分低VOC排放的2K清漆。進而，對其性能進行研究，并與常規固化劑制得的2K清漆對比，結果顯示，用ACR6736A樹脂搭配TMA-100固化劑制得的2K清漆，是一款高固體分低VOC排放，而且兼顧干性、光澤、外觀的高性能汽車修補漆2K清漆。其不僅具有較快的表干和可拋光速度、很高的光澤，而且擺桿硬度、外觀、活化期都比常規固化劑制得的2K清漆好，耐候性方面兩者則基本一致。
作者 | 劉裕輝，李浩明（同德化工有限公司）
來源：Internet
