光固化技術(shù)在汽車修補漆上的運用

光固化技術(shù)在汽車修補漆上的運用摘要：開發(fā)UV光固化體系在修補漆上的運用，減少VOC排放、降低涂裝的成本、提高修補的速度。關(guān)鍵詞：UV光固化修補漆主要內(nèi)容：汽車車身的涂料實際是一種藝術(shù)品，生產(chǎn)者力求做到令人賞心悅目，美玉無暇。另一方面，汽車年復一年地要經(jīng)受日曬雨淋和風刀霜劍的侵蝕，還有酸雨、來自溶雪劑的鹽水、石擊等侵蝕。在此情況下，保持美麗外觀和防止銹蝕是對涂料提出的嚴格要求。因此，汽車涂料被認為是涂料最高水平的體現(xiàn)。光固化它是一種高效、環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的材料表面處理技術(shù)，被公認為環(huán)境友好的綠色技術(shù)，2004年5月在美國夏洛特市召開的北美輻射固化國際會議上，光固化和電子束固化技術(shù)被歸納為具有“5E”特點的工業(yè)技術(shù)：efficient（高效）；enabling（適應(yīng)性廣）；economicaK經(jīng)濟）；energysaving（節(jié)能）；environmentalfriendly（環(huán)境友好）。光固化涂料有種種優(yōu)點，要使光固化涂料進入汽車涂料行列，除了涂料本身要達到要求外，還需要有合適的涂裝和固化設(shè)備。通常光固化涂料一般用于平面和簡單形狀器物的涂裝，由于汽車部件形狀各不相同，因此要求有符合三維（3D）涂裝和固化的設(shè)備，兩者結(jié)合才有可能完全進入汽車領(lǐng)域。最近北美光固化會議展出了一輛由多家公司合作研制的示范性輻射固化賽車，該車采用了最先進的各種輻射固化技術(shù)，它的殼體由電子束固化的復合材料制備，涂料幾乎全部采用光固化涂料，充分展示了光固化技術(shù)的巨大潛力。汽車殼體大部分為鋼鐵，但塑料也已有廣泛使用，涂料因而也有不同要求。除此之外，汽車的修補漆也是汽車涂料的重要組成部分。光固化汽車涂料主要品種發(fā)展情況（一）光固化修補底漆。汽車的金屬部件特別是車身的金屬底著一般采用陰極電泳漆或其他防銹漆，含有大量顏料和填加劑，光固化涂料難以代替，但是當車身損壞，需予修補時，其底漆不可能使用電泳漆也難予使用熱固型涂料，室溫固化涂料則需耗費太多時間?，F(xiàn)在ICI發(fā)明了一種光固化底漆UVSpeedprime，它采用常用于電子器件的樹脂組分，用于低能UV光的引發(fā)劑及特殊顏料組成，填加的顏料可滿足抗腐蝕、硬度、消光及填孔等要求，但不影響光固化速度。和一般不透明的底漆不同，該產(chǎn)品是透明的。該涂料易于涂布、容易打磨并且使用安一，彩低能手持紫外光燈可在2分鐘內(nèi)固化，經(jīng)處理和打磨后即可涂布面漆，整個修補過程快捷易行（二） 汽車面漆。汽車面漆最重要的作用是裝飾，除了美麗的外觀外，還同時要求抗光氧化、抗水解、抗劃傷、抗酸雨和汽油、抗撞擊、抗雷雨及曝曬等性能?，F(xiàn)在在漆一般由兩層涂料組成，下層（第一道）涂料加有各種顏料如彩色顏料，閃光顏料等（二道漿），上層涂料為清漆，它能賦予涂層高的光澤并滿足面漆的各種要求，因此是至關(guān)重要的。光固化涂料難以用在面漆的第一道漆但可用于透明清漆。光固化透明清漆具有無溶劑、快速固化、耐刻劃、耐擦傷、高光澤、高硬度等固有的優(yōu)點，但它的耐侯性不是很好，這是它較長時間難于被接受的原因。光固化清漆不僅械性能應(yīng)達到或超過二罐裝聚氨酯清漆，而且耐候性也要達到一定的要求。盡管可以通過添加光穩(wěn)定劑等抗老化劑改善涂膜的耐侯性能，但是光穩(wěn)定劑的加入會影響光固化速度，這是一個難以解決的問題，是阻礙光固化清漆在汽車上使用的關(guān)鍵問題之一。近年來通過選用合適的引發(fā)劑及紫外光吸收劑等防老化劑打開了用于汽車面漆的道路。汽車透明清漆一般采用丙烯酸化聚氨酯光固化樹脂，選用的光引發(fā)劑一般為BAPO（bisacylphosphinoxide）或Irgacure118（a-hydroxylketone）,同時在配方中加入紫外光吸收劑如HPT（hydroxyphenyl-s-rriazine）及采用受阻胺HALS為自由基除去劑。實驗證明通過合適的組分調(diào)節(jié)，可以達至滿意的固化速度及優(yōu)良的耐候性。（三） 汽車塑料部件涂料。汽車的部件很多已采用工程塑料或者聚合物基復合材料，他們不僅需要涂料改善其表面性質(zhì)，光固化涂料在這方面具有十分突出的優(yōu)勢。光固化在這一方面的應(yīng)用已有十余年的歷史。車燈燈罩：聚碳酸酯燈罩早已代替了玻璃燈罩，聚碳酸酯具有易加工成型、重量輕和柔性強不易破碎等優(yōu)點，但它的表面強度不夠，不耐刻劃和刮擦而且耐候性差，易變黃，采用光固化涂料可以改善表面性質(zhì)，因而得到了應(yīng)用，不僅大大節(jié)約了涂裝時間而且涂層有很好的光學耐擦性能，并可滿足長期耐侯性要求。（四） 漆膜配方的選擇一般漆膜配方的選擇都是通過分步法來確定，配方的體系主要有樹脂、活性稀釋劑、光引發(fā)劑、助劑、顏料和填料。4.1常用的光固化樹脂有聚氨酯丙烯酸樹脂（PUA）、環(huán)氧丙烯酸樹脂（EA）、聚硅氧烷丙烯酸樹脂等。下表給出各種常用樹脂的性能對比低聚物固化速率拉伸強度柔韌性硬度耐化學性耐黃變EA高高不好高極好中PUA可調(diào)可調(diào)好可調(diào)好可調(diào)PEA可調(diào)中可調(diào)中好不好聚醚類可調(diào)低好低不好好一般光固化產(chǎn)品中選擇低聚物要考慮以下幾個因素:粘度，選用合適粘度的樹脂。低粘度的樹脂可以減少稀釋劑的用量，但是低粘度的樹脂往往分子量太低，會影響成膜后的物理力學性能。固化速率，選用光固化速率快的樹脂可以減少光引發(fā)劑的用量，而且可以滿足光固化涂裝生產(chǎn)線快速固化的要求。一般來說，官能度越高，光固化速率越快。物理力學性能，這個性能主要由低聚物固化膜的性能來決定，主要有硬度、柔韌性、耐磨性、拉伸強度、耐沖擊性、附著力、耐化學品性、耐黃變和固化膜的光澤等。低聚物的玻璃化溫度Tg，低聚物的Tg高，一般硬度高，光澤好；低聚物的Tg低，柔韌性好，耐沖擊性也好。4.2活性稀釋劑活性稀釋劑（reactivediluent）也可以成為單體（monomer）或者功能性單體（functionalmonomer），因為它一般是含有可聚合官能團的有機小分子。它在光固化體系中不僅可以調(diào)節(jié)體系的粘度，還能溶解和稀釋低聚物，同樣也參與光固化反應(yīng)的過程，是光固化體系中的一個重要組成部分。按照活性稀釋劑中含有的反應(yīng)性基團，它可以分為單、雙、多官能團活性稀釋劑。含有越多的官能團參與光固化反應(yīng)，則官能度越大，反應(yīng)活性也越高，光固化的速率則變得越快。主要的幾種活性稀釋劑和光固化反應(yīng)的各項性能見下表：活性稀釋劑官能度粘度（25°C）mPa/s苯乙烯（St）10.763丙烯酸-2-乙基己酯（EHA）11.54丙烯酸羥乙酯（HEA）15.34己二醇二丙烯酸酯（HDDA）26.50新戊二醇二丙烯酸酯（NPGDA）25.50二縮三乙二醇二丙烯酸酯（TEGDA）217.20二縮三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）214.50鄰苯二甲酸二乙醇而丙烯酸（PDDA）2150.0三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）3105.0季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）3750.0從光固化活性來對比三種官能度的反應(yīng)速度：多官能團活性稀釋劑＞雙官能團活性稀釋劑〉單官能團活性稀釋劑下表是官能度區(qū)別對稀釋劑的主要影響：粘度固化速率交聯(lián)密度轉(zhuǎn)化率體積收縮揮發(fā)性率單官能團低慢 低 高低 大雙官能團高較快 高 較高低 較小多官能團高快 高 高高 小4.3幾種汽車修補漆的配方例子4.3.1目前比較成熟的UV汽車修補底漆光固化體系配方為:三官能團脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（PUA）：55.17%TOC\o"1-5"\h\zPOEA： 10.98增強附著力樹脂（EB168） 1.65819 3.29顏料 28.914.3.2UV汽車返修清漆的參考配方為:PUA：20.6EA20.6附著力增強型三官能團酸酯：12.4滑石粉：24.5填料：17.5顏料：1.7819:3.2結(jié)論：UV光固化體系在整個固化過程中不添加任何溶劑，可以做到無VOC排放、環(huán)保和清潔生產(chǎn)。隨著國內(nèi)汽車保有量的急劇增長，汽車碰撞事故也呈快速上升趨勢，一些汽車快修店如同雨后春筍般發(fā)展起來。如何在眾多的修補工藝上脫穎而出，必須滿足修補速度快、涂料粘結(jié)性能好、外觀美麗等。UV光固化修補漆在各項的工藝流程中都能體現(xiàn)出優(yōu)越的性能。參考文獻金養(yǎng)智.光固