浅谈提高汽车塑件涂层附着力的方法.pdf

第37卷,第2期
安徽化工
ol、37、No.2
2011年4月
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
浅谈提高汽车塑件涂层附着力的方法
赵丹
(合肥昌河汽车有限责任公司工程处,安徽合肥230031)
摘要:汽车用塑料件的极性小、结晶大、表面张力低、润湿性差、表面光滑,这些因素均易导致塑件涂层的附着力变差。提高塑件涂层附着
力是塑件涂装需要解决的关键问题之一。综述了塑件涂层附着的相关理论,包括溶度参数理论、物理吸附理论、润湿作用、锚固作用,并
着重介绍了通过漆前预处理提高汽车塑件涂层附着力的几种方法。
关键词:汽车塑件;预处理;塑料涂装;涂层;附着力
doi:10.3969j-isn.1008-553X.2011.02.005
中图分类号:U465.41文献标识码:A文章编号:1008-553X(2011)02-0015-04
引言
例如,8、8ル2表示塑件耐该种溶剂;l8g-8>2则说
近年来我国对汽车的需求量猛増,汽车工业迅猛发明涂层与塑件没有相容性,附着力很差。依热力学条件,
展,但随之出现了污染、安全及节能三大问题。选用轻质18g-8<2时,基料和塑料大分子可通过链段运动而相
的塑料材料有助于解决汽车安全和节能两方面的问题,互扩散,在界面形成相互缠绕的过渡层,二者之间有
如用可吸收冲击能量的弹性体和发泡材料制造保险杠、定的相容性和附着力。但这种扩散作用只能在两种动力
仪表盘、座椅、头枕等制品,在发生交通事故时,可减轻学条件下才能发生,即:①在玻璃化温度以上,此时链段
对人体的伤害,提高汽车的安全系数;用密度仅为钢材运动较强;②塑料表面被微溶胀,使基料大分子链段能
1A的塑料材料制造汽车配件,能有效降低汽车自重,从够扩散到被溶胀的区域中。当溶胀层中的溶剂挥发后,
而达到节能目的。采用工程塑料代替各种金属材料制作扩散到表层中的基料分子被“冻结”,从而增强了两者之
汽车配件正成为一种技术进步的趋势們。
间的结合力。因此,只要满足18g-8<2,8、-8心接近
塑料比金属更耐大气腐蚀,耐汽油,易于加工成型,2,涂层即有较好附着力。
还能降低生产成本?;但是塑料耐紫外光性差,易老化,2.2物理吸附理论
为改善塑料制品的质感,提高其防护功能和装饰效果,
涂料中树脂大分子同表面活性剂一样,分子链上有
延长塑件寿命,必须对塑料制品进行表面涂装?。大多极性和非极性基团。若用很稀的溶液涂布时,便能在基
数塑料具有极性小、结晶大、表面张力低、润湿性差、表材表面形成选择取向的薄膜,使分子间力大幅度増加。
面光滑等特点,导致塑件涂层附着力变差。因此,如何一般地,涂层附着力是色散力(约0.42KJ/ml)偶极力
提高塑件涂层的附着力是塑件涂装需要解决的关键问(8.2~20.9 KI/mol)、氢鍵力(约42KJ/ml)和化学键能
题之一リ。解決这一问题,除了在制造涂料的技术和涂(约34.4 K/mol)的合力,化学键力远大于其它几种力。
装工艺上下功夫外,在相当大程度上还依赖于漆前预处以小分子相当的链节作为分子间力的基本单元聚合得
理。此外塑料制品的表面往往附有残余的脱模剂,如不聚合度几百以上的大分子,取向时两个大分子之间的作
除净,亦会影响涂层附着力,因此在表面处理之前,表面用力会几百倍地增加,最大可接近化学键力。因此可通
沾有脱模剂的制品还要进行脱脂处理?。
过预涂一层取向稳定的薄膜来增加涂层附着力。例如,
2塑件涂层附着力问题
选择玻璃化温度较高的丙烯酸凃料,在很小的黏度下喷
2.1溶度参数理论
涂,得到一层薄膜化的预涂层。另外也可采用含有水性
涂料中溶剂、基料和塑料的溶度参数分別用8、高分子的水溶液表面调整剂来处理,千燥后也能形成
8、6。表示。若1ム8ト2,说明二者之间没有相容性。层取向稳定的薄膜。
收稿日期:2010-12-15
作者简介:赵丹(1984-),女,2008年毕业于沈阳化工学院高分子材料与工程专业,工学学士,助理工程师,且前从事汽车涂装的研究与应用工作
13966731235,0551-5842984,zhaoan04010810@yaho.com.cen
16
总第170期2011年第2期(第37卷)
安徽化工
2.3润湿作用?
这种方法是用酸性物质对翙料表面进行处理,使表
涂膜与被涂基材的润湿是涂层附着的先决条件。若面氧化导人亲水性官能团,从而提高表面润湿性;同时
以os、O、s分别表示基材、涂料液体、基材一液体的表使表面蚀刻为多孔结构,改善涂料在塑料上的附着力。
面张力,则涂料在塑件表面的润湿角关系式为:
酸处理方法包括:硫酸铬酸混酸处理法、次氯酸处理法、
cos0=(0-0/0,
Satinizing法和萘磺酸法。例如聚烯类塑料用琉酸铬酸滉
当cosa为1时,涂料能完全润湿;在0~1之间时,酸处理时,其表面结构发生了变化,引入C=0)、-OH和
则不能完全润湿;在-1~0之间,润湿不好或是完全不-C0OH等极性基团这些基团能与某些涂料树脂发
能润湿,结合(1)式得
生反应形成化学键,使结合力増强。如-(COOH能与涂
(1)び、増大,润湿性增加,可采用增加表面极性的料分子端部的-OH发生酯化反应,C.=0能与涂料分子
处理方法来提高固体表面张力。
中的-OH形成氢键增加键能,从而提高涂层附着力。由
(2)ル降低,润湿性增加,可选择低表面张力的涂此可见,引人的各种极性基团,能大大改変塑件表面的
料滘剂。
润湿性。如果涂料能在固化之前完全浸润塑料表面,就
(3)o.降低,润湿性增加。由(2)式可知下降,能使固化后的涂料同塑料紧密接触。这时利用分子间的
o~、增加,则下降,故与前两条一致。因此可采取取色散力就能有极好的附着力,汽车用塑料燃油箱就是用
向的源膜化措施或表调处理来降低界面张力。
这种方法进行表面前处理的。
(2
3.3火焰处理法2,
2.4锚固作用间
火焰处理是将火焰喷到塑料表面,使表层温度达
表面粗糙的塑料遇溶剂和加热时,表面聚合物线型1000~2800℃,但处理时间极短(以秒计),避免塑料损
发生了松弛,涂料分子在扩散作用下,部分线型端部进伤熔化。这样可使塑料表层分予局部氧化,从而改善润
入了塑料聚合物的线型范围内。待溶剂挥发或冷却后,湿性和附着力。例如某汽车装饰件生产的前后保险杠
塑料的线型重新收缩朿紧,恢复了原状,而庞大的涂料的涂装前处理就是采用火焰处理法。火焰处理法适于工
端部却不能脱出,被紧束在塑料的表面,产生“错固”作件结构简单,有一定厚度,不易变形的制品,而对于壁
用,增加了涂料对塑料的附着力。涂装前可用溶剂清洗薄、不规则的工件,很难进行全面、均一的处理。
卿件表面,此时因溶剂对表面的溶蚀作用而形成粗糙多3.4界面活性剂处理法
孔表面;或用600“砂纸打黁粗化。
上述的酸处理法和火焰处理法均使塑料表层分子
3漆前预处理
氧化产生极性,即提高塑料的表面能。界面活性剂处理
汽车塑件预处理的目的是通过一系列物理化学方法则是通过在塑料中加人表面活性剂,使其在塑料表面
法,提高涂料对塑料的附着力6?,减少涂层的各种缺形成单分子层,得到高能表面,提高涂膜的附着力。此
陷.从而提高槊料涂层的质量。塑件漆前预处理有常规外,界面活性剂能同时赋予塑料防静电性、润湿性和附
处理法酸处理法、火焰处理法、界面活性剂处理法、热着性。例如,在聚乙烯