不同配方白色水性面漆的漆膜性能研究

袁 杨，楼杭锋 （上汽大众汽车有限公司，上海 201805）

不同配方白色水性面漆的漆膜性能研究

袁 杨，楼杭锋 （上汽大众汽车有限公司，上海 201805）

对上汽大众水性免中涂工艺体系已有的3种配方白色面漆，主要包括双组分面漆、单组分面漆、高固体分面漆的附着力、低温贮存性、耐湿热性及高低温贮存后的漆膜附着力进行测试、对比，从而为其选择提供试验依据。

双组分面漆；单组分面漆；高固体分面漆；汽车涂料

0 引言

随着人们环保意识的增强，传统的溶剂型涂料因其对人体健康的危害和对环境的严重污染，逐渐被环境友好的水性涂料、高固体分涂料所替代。近年来，为了降低能源消耗和VOC（挥发性有机化合物）排放，越来越多的汽车主机厂开始推广使用水性免中涂工艺，工艺条件的更改对涂料的性能也提出了新的要求［1］。近几年来，上汽大众陆续开发了3种不同配方的水性白色面漆，分别为双组分涂料、水性单组分涂料以及水性高固体分涂料。这3种涂料的成膜物质均为聚氨酯化合物，配方差异主要集中在交联反应上。水性双组分涂料使用异氰酸酯作为固化剂，在交联过程中除了羟基与异氰酸根的基本反应外，还存在异氰酸根与水的副反应，少量的异氰酸根与水发生反应最终生成脲类化合物［2］，可以在一定程度上提高聚合度，进而提高漆膜性能，涂膜具有优良的耐候性、耐冲击性和耐磨性；单组分涂料在配方设计上主要依靠功能树脂起交联作用，与双组分涂料性能上的差异主要是由主体树脂引起的，交联成膜后机械性能优异，耐候性较好；高固体分涂料，尽管也是单组分配方，但提高了固含量，大大降低了VOC的排放。

本研究对这3种涂料的附着力、耐湿热性、耐高低温性等性能进行了测试，从而为其选择提供试验依据。

1 试验部分

1.1 样板制备

样板规格尺寸：热镀锌钢板，100 mm×200 mm。

免中涂工艺样板制备流程：热镀锌钢板现场生产线预处理→在线阴极电泳（18~22 μm）→实验室喷涂水性白色面漆（30~35 μm）→双组分清漆（40~45 μm）罩光。

本次试验按照涂料配套性和喷涂要求，分别将3种面漆喷涂在电泳板上，根据材料TDS（技术参数表）提供的最佳工艺参数和标准要求（包括烘烤时间、烘烤温度等）进行操作，样板制备完成后于室温放置24 h，再进行相关的漆膜性能测试。

1.2 测试设备

紫外可见分光光度仪：Lambda850，Perkin Elmer；高低温气候实验箱：WK3-600/70，Weiss；烘箱：OMH100，Thermo；湿热箱：K300，Liebisch；石子冲击仪：VDA508型，Erichsen；胶带 ：4657，Tesa。

2 结果及讨论

2.1 基本性能对比

3种面漆的基本性能参数见表1。

表1 3种面漆基本性能参数对比Table 1 Basic property parameters comparison among three top coat

由表1可见，根据3种配方制备的水性白色面漆基本性能差异不大，在满足紫外穿透安全膜厚的条件下，高固体分水性白色面漆更能有效地降低材料成本，减少VOC排放。

2.2 常温下附着力对比

将各样板在常温条件下进行石子冲击试验，检测各配方面漆的漆膜附着力，结果表明：3种面漆在常温条件下耐石子冲击性能差异不大，附着力均满足≤1.5级的要求，其中水性双组分白色面漆的附着力要优于其他两种配方面漆。

2.3 低温贮存后附着力对比

将各样板在低温条件下贮存24 h后直接进行石子冲击试验，结果表明：3种面漆低温贮存后漆膜附着力均满足≤1.5级的要求，其中水性双组分白色面漆耐石子冲击性最好，水性高固体分白色面漆次之，水性单组分白色面漆最差。

2.4 湿热试验

湿热试验的试验条件参照DIN EN ISO 6270—2—2005《色漆和清漆 耐湿热性的测定 第2部分 冷凝水大气中试样的试验程序》要求，样板处理240 h后，表面均未发生起泡、变色现象。随后对样板进行石子冲击试验，结果表明：湿热条件对3种面漆的附着力性能影响不大，其耐石击性均能满足≤1.5级的要求。

2.5 高低温交变试验

由于3种面漆配方不同，其热胀冷缩系数亦有差异，高低温环境交变有可能对漆膜附着力造成影响，故对高低温交变后漆膜附着力进行了测试。高低温交变试验条件为：23℃，60 min→80℃，240 min→-40℃，240 min→23℃，60 min，循环10次。试验结束后，各样板漆膜表面均未产生气泡。

试验表明：3种面漆高低温循环交变条件下循环10次后漆膜耐石子冲击性能差异不大，附着力均满足≤1.5级的要求，其中水性双组分白色面漆附着力要优于其他两种面漆。

3 结语

从以上试验结果可以看出，3种配方面漆的机械性能差异不大，均能满足相关标准要求，其差异主要表现在现场施工应用方面。水性双组分白色面漆在施工时，树脂与固化剂混合后即发生交联反应成膜，同时表面漆膜交联反应速度稍快于内部，而在水性双组分体系中还存在一种副反应，生成副产物CO2，需保证小分子物质及产生的气体在烘烤前可以在表面漆膜交联之前扩散并挥发完全，闪干时间的控制很重要，否则易产生针孔、暗泡等瑕疵。而水性单组分白色面漆，包括高固体分白色面漆，由功能树脂起交联作用，交联反应较慢，完全烘烤后才能完成交联，在线应用过程中色漆一直处于可施工状态，但是对现场条件的敏感性会相对高一些。水性高固体分白色面漆，配方上提高了固含量，有效提高了上漆率，在应用过程中能有效降低涂料和涂装的成本。

总而言之，尽管3种面漆配方不同，但是机械性能差异不大，而施工性能有所差异，在线应用时可根据各自特点进行优化选择。

1 李金旗.用于汽车涂料的聚氨酯技术［J］. 聚氨酯，2009，91（12）：50-52.

2 刘汉功，陈月珍，王艳艳，等.水性双组分聚氨酯汽车面漆漆膜外观影响因素的探讨［J］.涂料技术与文摘，2013，34（6）：20-22.

Film Performance Study on Waterborne White Top Coat with Different Formulation

Yuan Yang，Lou Hangfeng
（SAIC Volkswagen Automotive Co.，Ltd.，Shanghai，201805，China）

The film performances of three different waterborne white top coat in free intermidiate-coat technology system from Shanghai Volkswagen，including two-component top coat，one-component top coat and high solid top coat were tested and compared. The tests included adhesion at room temperature，low-temperature storage，wet heat resistance and film adhesion after storage at high and low temperature. The experimental basis was provided for their selection.

two-component top coat；one-component top coat；high solids top coat；automobile coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）06-0011-03

2017-05-25

袁杨（1985—），女，硕士，工程师，自2011年起在上汽大众汽车有限公司从事油漆规划工作。