汽车轮毂用低重金属防腐涂料的研制

鲍磊（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇岛 066011）

汽车轮毂用低重金属防腐涂料的研制

鲍磊（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇岛 066011）

当前，随着国民经济的发展及人们对汽车需求量的不断增加，我国汽车工业的发展也越来越旺盛。作为汽车的重要部件，汽车轮毂的质量和性能一直都深受人们的关注。汽车轮毂上通常都需要涂覆防腐涂料，所以好的防腐涂料至关重要。近年来，人们研发出了一种低重金属防腐涂料，其重金属含量远低于国家标准，具有优异的综合性能，目前已被广泛应用于汽车轮毅等汽车部件当中。本文主要针对汽车轮毂用低重金属防腐涂料的研制进行了试验分析。

汽车轮毂；低重金属防腐涂料；防腐涂料；研制

自改革开放以来，我国的汽车工业得到了迅速发展，可以说，目前其已成为了我国的国民经济支柱产业之一，极大地带动了我国的国民经济发展。而与此同时，一些相关行业也得遇了巨大的发展机遇。汽车轮毂是汽车上的一个重要部件，而汽车轮毂用防腐涂料则是为了确保汽车轮毂不被腐蚀的重要涂料，它的装饰性、干燥性及耐盐雾性等都在很大程度上影响着汽车轮毂的性能。本文主要介绍了一种汽车轮毂用低重金属防腐涂料的研制方法，该防腐涂料具有优异的综合性能，并达到了国家的相关标准要求。

1 试验部分

1.1 主要仪器和材料

本试验主要应用的仪器有：美国Q-PANE公司所生产的CCT-1100盐雾箱和上海现代环境工程技术有限公司所生产的分散机。主要应用的材料有：北京东方化工厂所提供的丙烯酸单体、自制低玻璃化温度丙烯酸树脂、锦西石化公司所提供的苯乙烯、四川北方硝化棉股份有限公司所提供的硝酸纤维素、市售常规分子量调节剂和引发剂、石家庄市鑫盛化工有限公司所提供的低重金属磷酸锌、赢创德固赛特种化学（上海）有限公司所提供的炭黑以及德谦（上海）化学有限公司所提供的助剂。

1.2 低玻璃化温度丙烯酸树脂的制作

利用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈以及脂类单体，在引发剂的作用下，使之发生自由基共聚合反应，加之采用分子量调节剂对树脂分子量进行调控，最终合成低玻璃化温度丙烯酸树脂。这种树脂实现了对硝酸纤维素树脂的增塑及改性，改善了小分子增塑剂易迁移、降解及失效的缺陷，具有更好的耐候性和附着力。

1.3 低重金属防腐涂料的配方设计

低重金属防腐涂料的配方主要包括：低Tg丙烯酸树脂（质量分数20.0%）、低重金属磷酸锌（质量分数12.0%）、炭黑（质量分数2.5%）、填料（质量分数5.0%）、分散剂（质量分数0.5%）、消泡剂（质量分数0.3%）、增塑剂（质量分数2.0%）、1/2s硝酸纤维素液（质量分数38.0%）、30s硝酸纤维素液（质量分数15.0%）、功能助剂（质量分数1.5%）、混合溶剂（质量分数3.2%）。

1.4 低重金属防腐涂料的制备工艺

低重金属防腐涂料的制备工艺步骤为：①将低Tg丙烯酸树脂和分散剂、消泡剂、混合溶剂等混合，以1000r/min的速度搅拌均匀；②加入低重金属磷酸锌、炭黑及填料，以2000r/min的速度搅拌均匀，并分散10min，再以砂磨机研磨至细度达到30μm；③加入1/2s硝酸纤维素液和30s硝酸纤维素液以及增塑剂、功能助剂等，混合均匀，并以混合溶剂调节黏度和固体分，最后检验包装。

1.5 性能测试

性能测试结果为：涂膜颜色及外观符合标准（外观平整，符合标准样板）；黏度测试结果为155s，标准为140-200s；固体分测试结果为43.5%，标准为≥40%；干燥时间测试结果为表干≤15min、实干≤50min，标准为表干≤20min、实干≤60min；60°光泽测试结果为25.8%，标准为10%-40%；硬度测试结果为0.5，标准为≥0.5；柔韧性测试结果为1mm，标准为≤1mm；耐冲击性测试结果为40cm，标准为≥40cm；附着力测试结果为1级，标准为≤2级；24h耐水性测试结果为168h无异常，标准为允许涂膜泛白，2h恢复；耐汽油性测试结果为168h无异常，标准为涂膜不脱落、不起泡，允许轻微变软；250h耐盐雾性测试结果为300h不生锈，标准为不生锈；VOC测试结果为569g/L，标准为≤700g/ L；铅测试结果为30.8mg/kg，标准为≤1000mg/kg；镉未检出，标准为≤100mg/kg；汞未检出，标准为≤1000mg/kg；铬未检出，标准为≤1000mg/kg。

2 讨论

2.1 丙烯酸树脂对低重金属防腐涂料性能的影响

利用丙烯酸树脂所制备的低重金属防腐涂料具有耐候性好、耐热性好、耐腐蚀性好、耐水性好以及附着力佳等优点。低玻璃化温度丙烯酸树脂可起到有效的增塑剂作用。硝酸纤维素涂料虽然具有干燥快等优点，但却也存在着光泽差、柔韧性差、附着力差以及不挥发分含量低等缺点。而通过低玻璃化温度丙烯酸树脂，正改善了其的缺点，实现了对其的增塑及改性。单体、溶剂、引发剂以及分子量调节剂和相关工艺等因素，均对最终的树脂质量具有很大的影响。之所以利用多种单体组合来制备共聚合树脂，是因为这样所制备出的树脂能够满足各方面性能的要求。在设计配方之时，要充分考虑到玻璃化温度、单体之间的竞聚率及其所带官能团的特性。玻璃化温度主要影响着聚合物的柔软性或硬脆性；单体之间的竞聚率则主要影响着聚合物各方面性能的稳定性。若想得到耐油性的树脂，需要增加适量的丙烯腈。

2.2 颜料体积浓度对低重金属防腐涂料性能的影响

颜料体积浓度对低重金属防腐涂料的性能具有着十分明显的影响和作用。适宜的颜料体积浓度，可以使防腐涂料具有更好的电绝缘性，从而起到更好的保护作用，因为其对介质的吸附性较小。当颜料用量少于临界颜料体积浓度时，随着颜料体积浓度的上升，防腐涂料的防锈性能也会提高；而反之，当颜料用量高于临界颜料体积浓度时，随着颜料体积浓度的上升，防腐涂料的防锈性能会大幅度下降。所以在配方设计中，需要将颜料体积浓度控制在临界颜料体积浓度以下。

2.3 防锈颜料对低重金属防腐涂料性能的影响

化学防锈颜料有很多种，常见的几种主要为铅系、锌系及铬酸盐和磷酸盐颜料。其中，铅系和铬酸盐颜料由于对人体的危害较大，所以应当禁用。而综合来看，同时符合防腐性能和环保要求的为磷酸盐颜料，本试验所应用的即为低重金属磷酸锌颜料。磷酸锌可水解生成氢氧化锌和二代磷酸盐离子，从而形成附着和阻蚀络合物，对于金属来说是一种在阳极范围内十分有效的保护层。为使低重金属防腐涂料能够同时满足汽车轮毂的理化性能要求和环保要求，需要通过实验来选择最佳的防锈颜料。结果发现：三聚磷酸铝的铅含量为196.35mg/kg，镉含量为2.93mg/kg，铬、汞未检出；低重金属磷酸锌的铅含量为

8.21 mg/kg，镉含量为2.12mg/kg，铬、汞未检出；普通磷酸锌的铅含量为4040.65mg/kg，镉含量为70.27mg/kg，铬含量为3.18mg/ kg，汞未检出。其中低重金属磷酸锌的结果最好。

3 结语

综上所述，近年来，在我国汽车工业发展的推动下，人们对汽车轮毂防腐涂料的研发也越来越重视。本文所介绍的这种汽车轮毂用低重金属防腐涂料，具有良好的干燥性、耐腐蚀性、耐汽油性、耐水性以及综合理化性能，并且其重金属含量远低于国家标准，符合环保要求，因此是一种很好的汽车轮毂防腐涂料。目前，该防腐涂料已被广泛应用于汽车轮毅等汽车部件当中。

[1]王培明，陈伟娟，刘建颖，刘萍.汽车轮毂用低重金属防腐涂料的研制[J].中国涂料，2013，(05):43-46.

[2]王军，姜晓辉.汽车轮毂金属闪光漆的研制与应用[J].涂料技术与文摘，2004，(01):16-19+6.

鲍磊（1983-），男，本科，工程师，主要从事汽车轮毂涂装喷涂的技术管理工作