萜烯樹脂對車用發(fā)動機表面防護蠟性能的影響

潘良 高健 周憲民 王升 吳士學(xué) 李瀅璐

（沈陽帕卡瀨精有限總公司，沈陽 110042）

1 前言

2020年，我國車用發(fā)動機產(chǎn)量已達到2237×104臺，發(fā)動機作為汽車動力源，其運行狀態(tài)直接關(guān)系到汽車的行駛穩(wěn)定性及安全性，而汽車發(fā)動機表面銹蝕情況較為常見，縮短了發(fā)動機使用壽命，針對這種情況，汽車主機廠會在發(fā)動機表面噴涂表面防護蠟，用于隔絕水汽，提升發(fā)動機表面抗腐蝕能力[1]?，F(xiàn)階段，一些品牌的發(fā)動機表面防護蠟使用過程中，經(jīng)常發(fā)生蠟?zāi)じ邷亻_裂以及附著力差問題，難以對于發(fā)動機表面實現(xiàn)長效防腐[2]。為了解決這些問題，部分防護蠟廠家會在發(fā)動機表面防護蠟體系中添加增粘樹脂，利用樹脂增粘作用提升蠟?zāi)ぶ旅苄?，進而增強發(fā)動機表面防護蠟附著力、耐高溫等性能。

萜烯樹脂作為當(dāng)前應(yīng)用較多的增粘樹脂之一，其主要通過天然松節(jié)油精加工制備而成，是利用弗克氏催化劑作用，由松節(jié)油a-蒎烯或β-蒎烯陽離子聚合形成的線型聚合物，熱穩(wěn)定性好，耐酸堿及抗老化性能優(yōu)異，對各種合成物質(zhì)有良好的相溶性，而且價格低廉，已大量應(yīng)用在涂料及黏合劑等諸多領(lǐng)域[3]。

但現(xiàn)階段，萜烯樹脂對于發(fā)動機表面防護蠟性能的影響研究少見報道，因此本文以環(huán)保溶劑油D60 與D40 復(fù)配使用為基礎(chǔ)，研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)萜烯樹脂對于發(fā)動機表面防護蠟性能的實際影響。

2 試驗部分

2.1 試驗原料

CC-1250：輕質(zhì)碳酸鈣，南海中博；聚乙烯蠟：EL-WAX，泰國SCG；熱塑性彈性體：SBS（苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物），燕山石化；萜烯樹脂：SJY-T120，三江源化工；防銹劑：氧化石油脂鋇皂T743、石油磺酸鋇T701，錦州圣大；防沉劑：CLA-40，德國BYK；納米鋁粉：CB-Al01，上海昌貝。上述試驗原材料均為分析純。

2.2 表面防護蠟制備工藝流程

2.2.1 預(yù)分散體制備

首先，高速攪拌輕質(zhì)碳酸鈣與D60 混合液，攪拌時間30 min，轉(zhuǎn)速1500 r/min，保持轉(zhuǎn)速，依次投加納米鋁粉、CLA-40，投料間隔10 min，原料投加完成后，繼續(xù)保持轉(zhuǎn)速攪拌30 min，攪拌均勻，備用。

2.2.2 表面防護蠟制備

表面防護蠟原液制備過程中，先在反應(yīng)釜中投入D60、D40，復(fù)配比例為4∶1，然后開啟高速攪拌，轉(zhuǎn)速為800 r/min，升溫至110～120 ℃，依次投加聚乙烯蠟、SBS、萜烯樹脂、氧化石油脂鋇皂T743及石油磺酸鋇T701，投料間隔為30 min，待上述原料完全溶解后，再投加預(yù)分散體，保持轉(zhuǎn)速攪拌120 min，攪拌均勻后放料。

2.3 主要性能測試

產(chǎn)品性能測試方法具體見表1 所示。

3 結(jié)果和討論

實際發(fā)動機表面防護蠟使用過程中，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化會直接影響到附著力、耐鹽霧性能、粘度、表面粘性以及耐高溫性等性能指標(biāo)，而具體影響程度則需重點評價。

3.1 萜烯樹脂對發(fā)動機表面防護蠟附著力的影響

發(fā)動機表面防護蠟噴涂后，為了確保蠟?zāi)らL時間高溫條件下不出現(xiàn)斷裂、脫落情況，對蠟?zāi)じ街σ蟾?，需保證蠟?zāi)づc發(fā)動機表面始終保持良好貼合狀態(tài)，避免蠟?zāi)っ撀洌绊懓l(fā)動機表面防銹能力。而對于萜烯樹脂來說，其不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)對于蠟?zāi)じ街Φ膶嶋H影響需要重點評價，相關(guān)試驗數(shù)據(jù)見表2 所示。

表2 不同樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對表面防護蠟附著力的影響

從表2 中可以看出，隨著萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，防護蠟附著力總體呈現(xiàn)增加趨勢，其中萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0%增加至8%時，蠟?zāi)じ街o明顯變化，附著力為2 級，而樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由8%增加至12%時，蠟?zāi)じ街γ黠@增加，從2 級提升至1 級，這說明隨著樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，蠟液浸潤性隨之增加，蠟液分子與底材能夠緊密接觸而吸附，并可有效排出蠟液表面的吸附氣體，減少吸附界面空隙率，具體表現(xiàn)為蠟?zāi)づc底材之間的層間附著力明顯增加。

3.2 萜烯樹脂對發(fā)動機表面防護蠟?zāi)望}霧性能的影響

耐鹽霧性能好壞直接關(guān)系到發(fā)動機的使用壽命，因此需評估不同萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)動機表面防護蠟的耐鹽霧性能，數(shù)據(jù)如圖1 所示。

圖1 不同樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對表面防護蠟?zāi)望}霧時間的影響

由圖1 可以看出，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0%增加至16%，蠟?zāi)つ望}霧時間顯著增加，當(dāng)樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到16%，耐鹽霧時間達到1446 h，這是因為隨著發(fā)動機表面防護蠟體系中萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，改性聚乙烯蠟分子周圍萜烯樹脂分子數(shù)量不斷增多，由于萜烯樹脂分子相互交聯(lián)，蠟?zāi)ぶ旅苄栽鰪姡災(zāi)つ望}霧時間顯著增加。但當(dāng)萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到一定程度時，蠟液體系中石油樹脂成為主相，表現(xiàn)為蠟?zāi)ご嘈栽黾?，干膜表面裂痕?shù)量增多，這樣會縮短蠟?zāi)さ哪望}霧時間。

3.3 萜烯樹脂對發(fā)動機表面防護蠟粘度的影響

發(fā)動機表面防護蠟使用過程中，為了確保噴涂霧化效果，其防護蠟液粘度需控制在1500～2500 mPa·s，而萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，蠟液粘度也不相同，因此本試驗重點評估不同萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對于表面防護蠟粘度的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對表面防護蠟粘度的影響

由圖2 數(shù)據(jù)可知，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0%增加到20%過程中，蠟液粘度增長幅度較大，具體由820 mPa·s 升高至3280 mPa·s，這說明萜烯樹脂與表面防護蠟體系兼容性好，隨著萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，其增粘作用更加顯著，從而表現(xiàn)為表面防護蠟粘度大幅增長。同時，根據(jù)表面防護蠟粘度范圍要求1500～2500 mPa·s，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)需控制在12%～16%。

3.4 萜烯樹脂對發(fā)動機表面防護蠟蠟?zāi)け砻鏍顟B(tài)及耐高溫性的影響

通常發(fā)動機表面防護蠟噴涂干燥后，為了確保蠟?zāi)ふw防護作用，蠟?zāi)げ粦?yīng)出現(xiàn)高溫發(fā)粘或流淌情況，因此需考慮高溫條件下不同萜烯樹脂對發(fā)動機表面防護蠟蠟?zāi)け砻鏍顟B(tài)的具體影響，具體使用不同萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面防護蠟涂板（干膜50 μm）干燥24 h 后，120 ℃加熱2 h，然后指觸檢測蠟?zāi)ふ承砸约坝^察蠟?zāi)つ透邷厍闆r。

由表3 數(shù)據(jù)可知，高溫條件下，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%～12%，蠟?zāi)け砻鏌o粘性，而樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加時，蠟?zāi)ふ承灾饾u增大。這說明發(fā)動機表面防護蠟體系中，石油樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少時，其對于高溫條件下蠟?zāi)け砻鏍顟B(tài)影響小，而萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)進一步增加時，樹脂逐漸成為體系主相，萜烯樹脂粘性明顯增加。

表3 不同樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對表面防護蠟蠟?zāi)け砻鏍顟B(tài)的影響

對于耐高溫性來說，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%～8%，蠟?zāi)ご嬖诟邷亓魈?，而樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加時，高溫?zé)o流淌，這是因為隨著萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，樹脂分子鏈相互交聯(lián)，對于周邊改性聚乙烯蠟分子鏈實現(xiàn)有效束縛，從而表現(xiàn)為高溫流淌長度逐漸減少，直至無流淌。

4 結(jié)束語

綜上所述，不同萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對于發(fā)動機表面防護蠟性能影響較大，其對于表面防護蠟性能影響主要表現(xiàn)如下。

a.萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，表面防護蠟?zāi)じ街ο鄳?yīng)增加，附著力可達1 級；

b.萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，表面防護蠟?zāi)望}霧時間呈現(xiàn)先增加后減少趨勢，其中萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%時，耐鹽霧時間可達1446 h，能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機的長效防護；

c.表面防護蠟原液粘度與萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)明顯關(guān)聯(lián)性，根據(jù)粘度要求，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)需控制在12%～16%；

d.高溫條件下，萜烯樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，蠟?zāi)け砻嬲承灾饾u增加，耐高溫性能隨之增強。