汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制

鮑磊（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066011）

汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制

鮑磊（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066011）

當(dāng)前，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們對(duì)汽車需求量的不斷增加，我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越旺盛。作為汽車的重要部件，汽車輪轂的質(zhì)量和性能一直都深受人們的關(guān)注。汽車輪轂上通常都需要涂覆防腐涂料，所以好的防腐涂料至關(guān)重要。近年來(lái)，人們研發(fā)出了一種低重金屬防腐涂料，其重金屬含量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，具有優(yōu)異的綜合性能，目前已被廣泛應(yīng)用于汽車輪毅等汽車部件當(dāng)中。本文主要針對(duì)汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

汽車輪轂；低重金屬防腐涂料；防腐涂料；研制

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展，可以說(shuō)，目前其已成為了我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，極大地帶動(dòng)了我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。而與此同時(shí)，一些相關(guān)行業(yè)也得遇了巨大的發(fā)展機(jī)遇。汽車輪轂是汽車上的一個(gè)重要部件，而汽車輪轂用防腐涂料則是為了確保汽車輪轂不被腐蝕的重要涂料，它的裝飾性、干燥性及耐鹽霧性等都在很大程度上影響著汽車輪轂的性能。本文主要介紹了一種汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制方法，該防腐涂料具有優(yōu)異的綜合性能，并達(dá)到了國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和材料

本試驗(yàn)主要應(yīng)用的儀器有：美國(guó)Q-PANE公司所生產(chǎn)的CCT-1100鹽霧箱和上?，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司所生產(chǎn)的分散機(jī)。主要應(yīng)用的材料有：北京東方化工廠所提供的丙烯酸單體、自制低玻璃化溫度丙烯酸樹脂、錦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纖維素、市售常規(guī)分子量調(diào)節(jié)劑和引發(fā)劑、石家莊市鑫盛化工有限公司所提供的低重金屬磷酸鋅、贏創(chuàng)德固賽特種化學(xué)（上海）有限公司所提供的炭黑以及德謙（上海）化學(xué)有限公司所提供的助劑。

1.2 低玻璃化溫度丙烯酸樹脂的制作

利用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈以及脂類單體，在引發(fā)劑的作用下，使之發(fā)生自由基共聚合反應(yīng)，加之采用分子量調(diào)節(jié)劑對(duì)樹脂分子量進(jìn)行調(diào)控，最終合成低玻璃化溫度丙烯酸樹脂。這種樹脂實(shí)現(xiàn)了對(duì)硝酸纖維素樹脂的增塑及改性，改善了小分子增塑劑易遷移、降解及失效的缺陷，具有更好的耐候性和附著力。

1.3 低重金屬防腐涂料的配方設(shè)計(jì)

低重金屬防腐涂料的配方主要包括：低Tg丙烯酸樹脂（質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.0%）、低重金屬磷酸鋅（質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.0%）、炭黑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%）、填料（質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0%）、分散劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%）、消泡劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%）、增塑劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%）、1/2s硝酸纖維素液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)38.0%）、30s硝酸纖維素液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.0%）、功能助劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%）、混合溶劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.2%）。

1.4 低重金屬防腐涂料的制備工藝

低重金屬防腐涂料的制備工藝步驟為：①將低Tg丙烯酸樹脂和分散劑、消泡劑、混合溶劑等混合，以1000r/min的速度攪拌均勻；②加入低重金屬磷酸鋅、炭黑及填料，以2000r/min的速度攪拌均勻，并分散10min，再以砂磨機(jī)研磨至細(xì)度達(dá)到30μm；③加入1/2s硝酸纖維素液和30s硝酸纖維素液以及增塑劑、功能助劑等，混合均勻，并以混合溶劑調(diào)節(jié)黏度和固體分，最后檢驗(yàn)包裝。

1.5 性能測(cè)試

性能測(cè)試結(jié)果為：涂膜顏色及外觀符合標(biāo)準(zhǔn)（外觀平整，符合標(biāo)準(zhǔn)樣板）；黏度測(cè)試結(jié)果為155s，標(biāo)準(zhǔn)為140-200s；固體分測(cè)試結(jié)果為43.5%，標(biāo)準(zhǔn)為≥40%；干燥時(shí)間測(cè)試結(jié)果為表干≤15min、實(shí)干≤50min，標(biāo)準(zhǔn)為表干≤20min、實(shí)干≤60min；60°光澤測(cè)試結(jié)果為25.8%，標(biāo)準(zhǔn)為10%-40%；硬度測(cè)試結(jié)果為0.5，標(biāo)準(zhǔn)為≥0.5；柔韌性測(cè)試結(jié)果為1mm，標(biāo)準(zhǔn)為≤1mm；耐沖擊性測(cè)試結(jié)果為40cm，標(biāo)準(zhǔn)為≥40cm；附著力測(cè)試結(jié)果為1級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)為≤2級(jí)；24h耐水性測(cè)試結(jié)果為168h無(wú)異常，標(biāo)準(zhǔn)為允許涂膜泛白，2h恢復(fù)；耐汽油性測(cè)試結(jié)果為168h無(wú)異常，標(biāo)準(zhǔn)為涂膜不脫落、不起泡，允許輕微變軟；250h耐鹽霧性測(cè)試結(jié)果為300h不生銹，標(biāo)準(zhǔn)為不生銹；VOC測(cè)試結(jié)果為569g/L，標(biāo)準(zhǔn)為≤700g/ L；鉛測(cè)試結(jié)果為30.8mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)為≤1000mg/kg；鎘未檢出，標(biāo)準(zhǔn)為≤100mg/kg；汞未檢出，標(biāo)準(zhǔn)為≤1000mg/kg；鉻未檢出，標(biāo)準(zhǔn)為≤1000mg/kg。

2 討論

2.1 丙烯酸樹脂對(duì)低重金屬防腐涂料性能的影響

利用丙烯酸樹脂所制備的低重金屬防腐涂料具有耐候性好、耐熱性好、耐腐蝕性好、耐水性好以及附著力佳等優(yōu)點(diǎn)。低玻璃化溫度丙烯酸樹脂可起到有效的增塑劑作用。硝酸纖維素涂料雖然具有干燥快等優(yōu)點(diǎn)，但卻也存在著光澤差、柔韌性差、附著力差以及不揮發(fā)分含量低等缺點(diǎn)。而通過(guò)低玻璃化溫度丙烯酸樹脂，正改善了其的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其的增塑及改性。單體、溶劑、引發(fā)劑以及分子量調(diào)節(jié)劑和相關(guān)工藝等因素，均對(duì)最終的樹脂質(zhì)量具有很大的影響。之所以利用多種單體組合來(lái)制備共聚合樹脂，是因?yàn)檫@樣所制備出的樹脂能夠滿足各方面性能的要求。在設(shè)計(jì)配方之時(shí)，要充分考慮到玻璃化溫度、單體之間的競(jìng)聚率及其所帶官能團(tuán)的特性。玻璃化溫度主要影響著聚合物的柔軟性或硬脆性；單體之間的競(jìng)聚率則主要影響著聚合物各方面性能的穩(wěn)定性。若想得到耐油性的樹脂，需要增加適量的丙烯腈。

2.2 顏料體積濃度對(duì)低重金屬防腐涂料性能的影響

顏料體積濃度對(duì)低重金屬防腐涂料的性能具有著十分明顯的影響和作用。適宜的顏料體積濃度，可以使防腐涂料具有更好的電絕緣性，從而起到更好的保護(hù)作用，因?yàn)槠鋵?duì)介質(zhì)的吸附性較小。當(dāng)顏料用量少于臨界顏料體積濃度時(shí)，隨著顏料體積濃度的上升，防腐涂料的防銹性能也會(huì)提高；而反之，當(dāng)顏料用量高于臨界顏料體積濃度時(shí)，隨著顏料體積濃度的上升，防腐涂料的防銹性能會(huì)大幅度下降。所以在配方設(shè)計(jì)中，需要將顏料體積濃度控制在臨界顏料體積濃度以下。

2.3 防銹顏料對(duì)低重金屬防腐涂料性能的影響

化學(xué)防銹顏料有很多種，常見(jiàn)的幾種主要為鉛系、鋅系及鉻酸鹽和磷酸鹽顏料。其中，鉛系和鉻酸鹽顏料由于對(duì)人體的危害較大，所以應(yīng)當(dāng)禁用。而綜合來(lái)看，同時(shí)符合防腐性能和環(huán)保要求的為磷酸鹽顏料，本試驗(yàn)所應(yīng)用的即為低重金屬磷酸鋅顏料。磷酸鋅可水解生成氫氧化鋅和二代磷酸鹽離子，從而形成附著和阻蝕絡(luò)合物，對(duì)于金屬來(lái)說(shuō)是一種在陽(yáng)極范圍內(nèi)十分有效的保護(hù)層。為使低重金屬防腐涂料能夠同時(shí)滿足汽車輪轂的理化性能要求和環(huán)保要求，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇最佳的防銹顏料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：三聚磷酸鋁的鉛含量為196.35mg/kg，鎘含量為2.93mg/kg，鉻、汞未檢出；低重金屬磷酸鋅的鉛含量為

8.21 mg/kg，鎘含量為2.12mg/kg，鉻、汞未檢出；普通磷酸鋅的鉛含量為4040.65mg/kg，鎘含量為70.27mg/kg，鉻含量為3.18mg/ kg，汞未檢出。其中低重金屬磷酸鋅的結(jié)果最好。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)，在我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的推動(dòng)下，人們對(duì)汽車輪轂防腐涂料的研發(fā)也越來(lái)越重視。本文所介紹的這種汽車輪轂用低重金屬防腐涂料，具有良好的干燥性、耐腐蝕性、耐汽油性、耐水性以及綜合理化性能，并且其重金屬含量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求，因此是一種很好的汽車輪轂防腐涂料。目前，該防腐涂料已被廣泛應(yīng)用于汽車輪毅等汽車部件當(dāng)中。

[1]王培明，陳偉娟，劉建穎，劉萍.汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制[J].中國(guó)涂料，2013，(05):43-46.

[2]王軍，姜曉輝.汽車輪轂金屬閃光漆的研制與應(yīng)用[J].涂料技術(shù)與文摘，2004，(01):16-19+6.

鮑磊（1983-），男，本科，工程師，主要從事汽車輪轂涂裝噴涂的技術(shù)管理工作