淺談2K清漆的性能研究與應(yīng)用

李欣聞，劉弓長，王亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺談2K清漆的性能研究與應(yīng)用

李欣聞，劉弓長，王亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

2K清漆涂膜豐滿、裝飾性好、耐候性較好、耐擦傷性能優(yōu)異，從而日漸受到汽車業(yè)界的重視，文章主要結(jié)合現(xiàn)場工藝，從材料、性能等方面對2K清漆進行了研究，以及2K清漆和傳統(tǒng)水性工藝配套性研究。

2K清漆；耐擦傷性能；漆膜外觀

CLC NO.: U465.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)07-52-03

前言

隨著經(jīng)濟和生活水平的不斷提高，人們對汽車的需求越來越大，同時對汽車涂裝品質(zhì)的要求也不斷提高。汽車車身表面的罩光涂層在使用過程中極易受到沙石、 洗滌或人為刮擦而損傷，導(dǎo)致失光、劃痕等缺陷，影響涂膜美觀…

2K清漆指丙烯酸涂料或聚氨酯涂料，與傳統(tǒng)的硝基或熱塑性丙烯酸樹脂等汽車涂料相比其施工固體分高、VOC排放低、涂膜豐滿、裝飾性好、 耐候性較好、耐酸雨性能卓越、耐擦傷性能優(yōu)異，從而日漸受到汽車業(yè)界的重視。

自2010年開始，國內(nèi)大眾、奧迪、奔馳、寶馬、標志、雪鐵龍、沃爾沃、 長城都已經(jīng)大范圍應(yīng)用2K清漆，國內(nèi)2K清漆的需求日益增大。本文主要結(jié)合現(xiàn)場工藝，從材料、性能等方面對2K清漆進行了研究，以及2K清漆和傳統(tǒng)水性工藝的配套性研究。

1、2k清漆介紹

是以聚合物多元醇與多異氰酸酯固化劑發(fā)生加成聚合得到成膜物的涂料，均以清漆和固化劑分別包裝貯存的形式存在，在使用前按比例混合，涂裝成膜。由于2k清漆的兩種主要成膜物質(zhì)分別包裝貯存，通常情況下不存在貯存穩(wěn)定性問題，但多異氰酸酯固化劑對濕氣，含羥基和氨基的化合物敏感，所以在生產(chǎn)，貯存及使用時要使多異氰酸酯固化劑避免與這些物質(zhì)接觸，最好密閉貯存。雙組分清漆反應(yīng)機理如下反應(yīng)式：

多異氰酸酯固化劑與聚合物多元醇的反應(yīng)過程屬于逐步加成聚合，反應(yīng)過程中沒有小分子生成，同時其施工固體分較高，所以2k清漆固化過程中體積收縮較1k清漆小，相同條件下，2k清漆外觀一般優(yōu)于1k清漆。也正因為2k清漆施工固體份要高于1k清漆的施工固體份，達到了降低VOC排放的目的，具有更好的環(huán)保性能。

2、2K清漆的性能研究

2.1 2K清漆與1k清漆成膜原理對比

1k清漆，也稱單組分清漆，是多以氨基樹脂與丙烯酸樹脂為主要成膜物的涂料。

從以上兩個反應(yīng)式可知，氨基樹脂與基體樹脂交聯(lián)固化過程中會有小分子產(chǎn)生，同時單組分清漆固體分較低，因而在反應(yīng)過程中漆膜的體積收縮較大，這可能是造成單組分清漆外觀難以達到高水平的原因。另外，單組分清漆交聯(lián)密度較大，最終得到的漆膜硬度較高，但相應(yīng)的柔韌性較差，這會導(dǎo)致漆膜耐沖擊和杯突等性能較差。

2k清漆，也稱雙組分清漆，是以聚合物多元醇與多異氰酸酯固化劑發(fā)生加成聚合得到成膜物的涂料。

交聯(lián)固化過程逐步加成聚合，反應(yīng)過程中沒有小分子生成，同時其施工固體分較高，所以雙組分清漆固化過程中體積收縮較單組分清漆小，相同條件下，雙組分清漆外觀一般優(yōu)于單組分清漆。

2k清漆固化后，高聚物分子鏈之間會形成環(huán)形及/或非環(huán)形的氫鍵。在外力作用下，氫鍵可分離而吸收外來能量。當外力移除后，又可重新形成氫鍵。如此可逆反復(fù)，賦予了雙組分清漆優(yōu)異的耐磨性能，韌性和綜合機械性能。

應(yīng)用2K清漆我們可以得到柔韌的彈性涂膜，漆膜在受到輕微劃傷后，可以自行修復(fù)。而單組分清漆通常只能得到堅硬的涂膜，難以賦予涂膜高彈性。當漆膜受到劃傷后不能修復(fù)，并且漆膜的柔韌性較差，這會導(dǎo)致漆膜耐沖擊和杯突等性能較差。

2.2 2K清漆與1k清漆涂膜耐擦傷性能對比[1]

擦傷性是指涂膜在受到外力作用時，對外力的抵抗能力和形變吸收能力。當?shù)挚鼓芰π』蜻@種形變吸收不能恢復(fù)到原來狀態(tài)時， 即破壞了涂膜表面，就形成了擦傷，因此解決涂膜擦傷性就是增加膜彈性形變的恢復(fù)能力。

2.2.1 試驗方法

2.2.1.1 試樣制作

分別用1K清漆和2K清漆按現(xiàn)場工藝進行制版，1K清漆膜厚為≥90μm（電泳15-18μm、中涂：30-40μm、色漆：15-20μm、清漆：30-40μm）；2K清漆膜厚為≥105μm（電泳15-18μm、中涂：30-40μm、色漆：15-20μm、清漆：45-60μm）；試樣漆膜表面應(yīng)非常平整、清潔、無指痕和灰塵，且不應(yīng)當有顆粒和劃痕，不符合要求的試樣禁止使用。如有必要的清洗時，應(yīng)用蒸餾水清洗和柔軟無絨布擦拭。測試前將試樣按GB/T9278-2008要求放置在溫度23±2°，相對濕度50±5%，24小時，避免污染。

2.2.1.2 測試方法

1）試驗設(shè)備：磨擦儀；

圖1 摩擦儀

2）在垂直于試樣的長度方向（刮擦方向）測量試樣原始光澤G1（20°測量3次取平均值）；

3）每個試樣使用一個新砂紙，把砂紙粘貼在氈墊上并對中；

4）將試樣固定在磨擦儀上，使試樣的測試區(qū)能夠平整充分受到來回摩擦；

5）磨擦儀摩擦、使試樣受到15個來回摩擦；

6）試驗結(jié)束取出試樣，試用無絨布擦拭表面的顆粒灰塵，測量試后的光澤G2（20°測量3次取平均值）；

7）試后光澤損失率ΔG1=(G1-G2)/G1。

2.2.2 試驗結(jié)果

2.1.2.1 對比1K清漆和2K清漆的耐擦傷性能以及烘烤后的恢復(fù)性能

試驗分別測試了1K清漆兩個廠家漆膜的擦傷性能和2K清漆兩個廠家漆膜的擦傷性能以及擦傷后的恢復(fù)性能。

（1）擦傷試驗后立即對試板進行光澤測試，結(jié)果見表1，從表中可以明顯看出2K清漆的失光率要低于1K清漆，2K清漆的耐劃傷性明顯好于1K清漆。而應(yīng)用的1K清漆中B廠家的耐擦傷性能要好于A廠家。2K清漆的A廠家的耐擦傷性能要好于B廠家。

（2）做完擦傷試驗的試板在60°烘箱里烘烤1小時后進行測試光澤，計算出失光率。從表中可以看出2K清漆的恢復(fù)能力明顯高于1K清漆，1K清漆的A廠家的恢復(fù)性能要好于B廠家，而2K清漆的B廠家的恢復(fù)性能要高于A廠家。

從圖2中可以直觀的看出漆膜做完擦傷后經(jīng)過60°烘箱里烘烤1小時后1K清漆的漆膜擦傷仍然很重，漆膜破壞比較嚴重，而2K清漆的恢復(fù)能力較強，大多數(shù)輕微的擦痕都能恢復(fù)。

圖2 1K清漆和2K清漆擦傷試驗恢復(fù)后的照片

表1 1K清漆和2K清漆的耐擦傷試驗結(jié)果

從清漆成膜機理可知，雙組分清漆漆膜的擦傷恢復(fù)能力比單組分清漆強，試驗結(jié)果也證實了這一結(jié)論。但由于各廠家清漆配方的不同，耐擦傷性能也略有差異。雙組分清漆在面對洗車、穿越惡劣路面時形成擦傷，以及車門把手周圍指甲造成的劃傷時，其耐擦傷性較單組分清漆具有明顯優(yōu)勢。雙組分清漆不僅具有明顯的光澤保持功能，且在涂膜在60℃烘烤lh后光澤可恢復(fù)率較高，所以雙組分清漆又具備車身涂膜表面的劃痕隨時間推移自行修復(fù)的功能 。

2.3 2K清漆和傳統(tǒng)水性3C2B工藝配套性研究

以黑色金屬漆為例，研究2K清漆配套傳統(tǒng)3C2B工藝。1）考察不同中涂與2K清漆配套對外觀的影響

采用傳統(tǒng)3C2B工藝，考察不同廠家的中涂與2K清漆的配套性能，通過實車噴涂驗證，從表2漆膜外觀數(shù)據(jù)可以看出，不同廠家的中涂對外觀無明顯改變。

表2 不同中涂與2K清漆配套的漆膜外觀數(shù)據(jù)

2）2K清漆與1K清漆的漆膜外觀對比

以黑色金屬漆為例，采用傳統(tǒng)3C2B工藝，通過實車噴涂驗證，分別考察2K清漆和1K清漆的漆膜外觀。通過對橘皮、光澤、鮮映性數(shù)據(jù)對比分析，長波數(shù)據(jù)下降4個單位，短波數(shù)據(jù)下降12個單位，DOI提升3個單位，光澤下降明顯，外觀有明顯提升，具體數(shù)據(jù)見圖3。

圖3 1K和2K清漆的漆膜外觀數(shù)據(jù)對比

3、結(jié)束語

2K清漆優(yōu)異的耐擦傷性能及其恢復(fù)能力受到了供應(yīng)商及主機廠的關(guān)注，作為汽車消費者，對汽車涂裝品質(zhì)的要求也不斷提高，更希望汽車能夠擁有優(yōu)異的目視效果、保色保光性及耐久性?；谙M者的要求，2K清漆相對于傳統(tǒng)1K清漆更符合消費者的要求，所以2K清漆代替?zhèn)鹘y(tǒng)1K清漆的應(yīng)用必將加快。

[1] 趙旭星.原廠汽車漆單/雙組分清漆耐擦傷性對比研究.涂料技術(shù)與文摘.2015年1月.第36卷第1期.

Research on 2k and 1k Automotive clear coat

Li Xinwen, Liu Gongchang, Wang Liang
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The high performance 2K clear coat have drawn more and more concern, the excellent properties including decorativeness,weatherability and scratch resistance etc.This article mainly focus on the research of 2K clear coat from material and performance and the match between 2K clear coat and traditional water-borne process.

2K clear coat; scratch resistance; film appearance

U465.9

：A

：：1671-7988 (2017)07-52-03

李欣聞，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.07.023