对于板簧、减震器这类金属汽车配件,应用水性环氧底面合一涂料进行涂装正在成为一种趋势,因为它一方面符合日益严格的环保要求,另一方面可以简化工艺流程。
如果选用市场上常用的底漆用乳液和固化剂来制备高光涂层,想做出漆膜光泽度大于75(20°)和外观良好的水性高光环氧涂层不是件易事,主要有以下难题:
1、活化期短,适用期小于2小时
刚混合时,制备的漆膜光泽为89.7(20°)
2小时后,制备的漆膜光泽下降为14.7(20°)
2、光泽不稳定,不同的干燥条件下,漆膜光泽差异大
室温自干漆膜光泽度为99.7(20°)
表干后,80℃烘干,漆膜光泽度为14.1(20℃)
3、烘烤时产生痱子,导致最大膜厚不能达到施工要求(实际施工通常要求干膜>50㎛)
上图干膜为50㎛,烘烤后漆膜表面可见大量痱子
4、一般防闪锈助剂无法添加。含胺的防闪锈助剂如果加到A组分会与环氧反应,影响体系的储存稳定性;如果加到固化剂里易出现相容性问题。
我们经过长时间的摸索,针对以上难题提供以下解决方案:
活化期和光泽高度依赖环氧乳液和固化剂的适配性,因此选择合适的水性环氧树脂和固化剂是首要任务。
1.优选乳液和固化剂
我们初步从2个维度来考察:
A.活化期内涂料粘度变化(要求:常温静置4小时,粘度小于初始粘度的2倍)
我们用5个环氧树脂搭配10种固化剂,从中选出5个粘度变化满足要求的组合进行下一步测试。
B.考察活化期内漆膜光泽变化(室温自干)
不同时间间隔后,制备的漆膜的光泽度(室温自干)
可见:推荐组合(WR2250和WRH 6327的组合)在常温静置4小时后,漆膜光泽度无显著变化(20°光泽度大于90)
C.WR2250和WRH 6327的组合在4小时内的粘度和漆膜光泽度(烘烤后)变化如下:
(注:上图中,干燥条件为:喷涂表干后70℃烘烤30分钟)
可见:推荐组合(WR2250和WRH 6327的组合)在常温静置4小时后,无论是否烘烤漆膜光泽度均无显著变化(20°光泽度大于90)。
WR2250和WRH 6327的指标如下:
2. 烘烤痱子问题解决方案
合适的助溶剂在体系里可谓大功臣,不仅影响成膜性,还能延长漆膜的开放时间,让涂料的抗痱子能力明显改善!我们测试了 4 种常用的中至慢速挥发速率的助溶剂对咱们这个体系的影响(成膜助剂用量是树脂的 5%),结果明显:
因此我们基本确定以醇酯12为本体系的成膜助剂,接下来优化成膜助剂用量:
7%的醇酯12可以让无痱子膜厚达到65μm,满足施工要求。
3 .闪锈助剂的筛选
A. 相容性
将不同的闪锈助剂加入固化剂中(固化剂:去离子水:闪锈助剂为15:35:1),50℃放置12小时后,观察相容性,(见下图)只有闪锈助剂NR960和闪锈助剂8相容性良好(热储后不分层上下状态均一为相容性较好)。
B.考察闪锈助剂对痱子的影响
可见:闪锈助剂NR960制备的漆膜抗痱子性能更好,我们选择闪锈助剂NR960。
室温自干(湿度90%RH,温度27℃)情况下,配方中NR960用量为1%时,漆膜无闪锈,状态良好:
防闪锈剂 NR-960 不含亚硝酸盐,具有良好的防闪锈性,在水性涂料中,对碳钢、硅钢的防闪锈效果特别明显。可以加在环氧树脂组分,稳定性佳。
WR2250+WRH 6327的树脂体系,搭配醇酯12和闪锈助剂 NR960,开发出高温烘烤高光环氧涂料,其性能如下:
以下为4小时内漆膜光泽度。
干膜厚度:60㎛。
干燥条件:室温闪干8分钟,放入烘箱,烘箱从40℃升温至80℃后,烘烤30 分钟,室温保养7天后测试机械性能。
漆膜状态对比
调整前(图左)光泽差且有大量痱子出现,调整后(图右)光泽较好无痱子出现。
混合后4小时,制备的漆膜机械性能如下:
综上,采用WR2250+WRH 6327的树脂体系,醇酯12做成膜助剂搭配闪锈助剂 NR960可以制备出活化期长、光泽度稳定、抗痱子性能优异的环氧高光面漆。