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汽车修补用高固含超(快干)固化涂料的研究

文档名称:汽车修补用高固含超(快干)固化涂料的研究
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上传者:TANGSHUGUANG
添加时间:2020/02/16
内容摘要:
Coatings Technology
汽车修补用高固含超(快干)固化
涂料的研究
Research on High Solid and Super-fast Curable Automotive
Refinishing Coating
郑先萍,倪娟
(阿克苏诺风尔新劲汽车修补漆苏州有限公司常州分公司,江苏常州213022)
涂料才是汽车涂装材料的主要发展方向。可以满足顾客快
摘要:通过使用自身合成的特殊多官能度丙烯酸
修高效的修补需求和节能减排的环保要求。
树脂:结合特殊的超(快干)固化汽车修补涂料配方
本文重点从树脂合成技术和配方设计思路着手:提出
的设计,对成品漆的贮存稳定性与漆膜的固化速度
实现汽车修补漆快干的有效途径,为怏干汽车修补滚的研
和综合性能进行研究,着重探讨了多种宮能团丙烯
究提伏理论参考。
發树脂的选择以使该双组分聚氨酯凃料成品贮存
更稳定,并且漆膜在满足低温怏干的同时,还具有
1实验部分
高施工固含、高丰满度及优异的抛光性,以达到节
1.1原材料主体树脂的选择
能环保、低VOC排放的要求。
1.1.1羟基丙烯酸单体的合成
关键词:汽车修补涂料;低温快干;多穹能度丙烯
双组分丙烯酸聚氨鹛涂料主要由羟基丙烯酸対脂组
酸树脂;聚氨皕涂料
分和多异氧酸酯分构成,而羟基树脂的种类、自由度和
用量均会不同程度地影响丙酸娶氨酯凃料的干燥速度。
常用的含羟基的丙烯酸酯单体有(甲基)丙烯酸羟乙酯
0引言
( HEMA/HEA)末和(甲基)丙烯酸羟丙酯( HPMAHPA),各类羟基的
国家统计局的数据显示,201年末,中国民用汽车保反应活性大小顺序为:伯羟基>仲经基>叔羟基,其与异
有量达到10578万辆,比上年末增长16.4%,按照这个基氰酸酯反应的相对活性分别为1,0、0.3和0.01;距离树脂
数和增长速度,2012年未数据约为12313万辆。2012年骨架越运的择基自由度愈大,越容易和一NCO接近,而同
全球凃料消费量钓销售总额达酮1200亿美元,产量3928种美型的羟基,由于自由度的增加,羟基的活性夏大,也
万t。亚太地区依然是全球最大的涂料消费市场,2012年会影响干燥速度,如4-烯酸羚丁(4-+HBA)等。实验选
产量占42。中国百亚洲地区一半以上的消费,但帙返扩用HBA作为羟基单体合成多元醇配制聚氨酯涂料,其固化
张勢头放缓,在涂料成太和售价双双上涨的情沅下,中国速率明显超过吒A合成的多元醇,不仅漆膜性能优异,而
科行业开始画怕逆第。当下,国内外番在秋极研发和使目能够候速干燥(09,30m或室温,16h达到实干)
“节能源、省资源、低污染、高效率”的涂料品种,郎并能保持较长适用期。
国际上流行的“四E”原则。作为涂料行业的重要一员,1.12羟基含量的选定
汽车修补漆市场更应该积极响应当下坏保主题,研发环俣
羟基含暈对干燥速度的影响很复杂,一方面,树脂的
汽车涂料,使其应用于汽车涂装的整个过程中并达到颊定羟基含量越高,同一温度下的树脂凝胶时间越短,却树脂
的排放标准。所以,既能扮靓车身,乂能保护环境的功能
Coatings Technology
的羟基反应活性越高,越有利于加快干燥速度,但这也缩如在合成羟基丙烯酸树脂时,以甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯
短了丙烯酸聚氨酯涂料釣适用期;另一方面,羟基含量的(な- BAEMA)单体[分子结构式见式(2]代替部分羟基单体。
提高会使固化剤用量增加,即成本增加。此外,羟基含量当なBAE-MA約含量古羟基单体的10%~30%时,即能明显
过高,交联点问单键内旋转变得困难,漆膜硬脆。羟基含加快初期反应速度,在几个小时内涂层的硬度就能达到抛
量的高低还直接影响双组分丙烯酸聚氨酯凃料的交联密光的要求。
度,进而影响漆膜的硬度、耐水性和耐化学品性。因此,
O Cf
为了保证漆膜具有较快的固化速度、优异的性能和较低的
CH“C一NHー-CH2CH:-0CCH=CH
成本,适宜的羟基含量为1.5%~5.0%(以固体分计,质量分
CH
数,下同)。
在合成树脂的过程中,我们考虑到最终漆膜的耐候1.1.3高固含的实现
性,将特殊的亚胺结构引入树脂体系(以下配方中原料树脂
采用末端带可聚合双健的甲基丙烯酸酯类大分子单
A),以提高固化速度,并发现,在低温环境(低于10℃)下,体与乙烯类单体共聚得到接枝结构羟基丙烯酸树脂。该树
添加含有如式(1)所示结构的化合物将明显提高固化这度。脂性能优良、黏度小,同含量可达80以上,能节约有机
溶剂、降低环境污染、避免引入硫醇的气味。合成包括如
X+NH-C-CY
下步骤:(A)在合成树脂的共聚乙烯类单体中加入甲基丙烯
H-C-C-0I
酸酯关大分子单体,用量为1%~20%;(B)共聚乙烯类单体
包括10%~35%甲基丙烯酸烷基、10%~40%甲基丙烯酸羟
式(1)
烷基酯、1~10%不饱和羧酸及0~-50%其他乙烯类单体;(C)
式(1)中:X为η价的烷烃或芳烃;R、R、R、Y为脂肪在反应器中加入溶剂,导入氮气加热升温到回流温度,经
族或芳香族豹直链烃基或环烷烃基。
保温、?加引发剂和溶剂,冷却后再与3倍量的溶剂混合,
将x引入到羟基丙烯酸树脂中时,分子中的H受位又经脱色、减压蒸馏获得成品。聚天门冬氨酸酯(PAE)是
阻效应影响,氢的活性下降很多,使之与多异氰酸酯混合种新型脂肪族、慢反应、高性能涂层材料用空间位随型脂
后,仍有可接受的使用期,但它的活性比羟基大得多。例肪族仲一胺,其分子结构式(3)。
RO
RO
R!为甲熹、乙总威了基。
式(3)
由于位阻效应的存在,PAE相对于伯胺的反应速度大
固化剂的种类和用量会影响-NCO与-H的同化反应
大降低,帯有不同取代基团R的PA正衍生物与多异氰酸酯同速度。涂料工业常用的脂肪族聚异氰酸酯固化剂主要为六
化反应的凝胶时间从5~120min不等,而且PAE黏度极低亚甲基二异氰酸酯衍生物(DI缩二脲或HI三聚体)。通常
(150~1500mPa?s),与羟基丙烯酸树脂具有较好的混容情况下,增加固化剂的用量可以提高涂膜的干燥速度,但
性,可用做高固体分丙烯酸聚氨酯涂料的活性稀释剂。因是成本会増加许多,而且这类固化剂的万很低(如HUI三聚
此通过PAE改性羟基丙烯酸树脂,可以合成出兼具低温快体为-67℃),导致丙烯酸聚氨酯涂膜的起始极低,使
干、适当的施工时间、高施工固含及优异漆膜性能的汽车得涂膜达到可抛光硬度对应的需要的时间增加,即涂膜
修补涂料。
干燥速度又相对变慢。相比于传统固化剂(HDI缩二脲或HD
1.1.4团化剂的选择
三聚体),异佛尔酮二异氰酸酯(IPDD)三聚仏和预聚物类
定ダ病かs:をcrば
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