王广坤
（雅图高新材料股份有限公司, 广东鹤山 529700）
摘要：介绍了汽车修补清漆耐久性不够的问题及其解决方案.高耐久清漆组分中,以一种全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯为功能单体合成的氟改性羟基丙烯酸树脂作为主体,3F型FEVE氟碳树脂和有机硅改性羟基丙烯酸树脂作为辅助,搭配适量T-12,三嗪类紫外光吸收剂(光稳定剂).优选的清漆组分与HDI固化剂按比例混合,施工后,得到的漆膜性能优异,满足常规修补需求.优异的耐候性能和持久的抗划伤性能,使该清漆的漆膜具有更长的使用寿命,在汽车修补行业特别是很多强日照,强紫外线辐射地区具有广阔的应用前景.
关键词：氟改性，丙烯酸树脂，氟碳树脂，有机硅，耐候性，抗划，汽车修补
0、引 言
随着汽车后市场的进一步发展，车主对汽车修补后漆膜的后期质量、性能要求也随之提高。这就要求汽车修补漆中的面漆，尤其清漆具有媲美原厂高温漆的耐久性能。相比原厂车漆，目前汽车修补清漆普遍存在硬度偏低、容易有划痕、容易变色失光的问题；加之国内修补漆已广销国外，尤其东南亚、拉美、非洲等日照时间长、紫外线强的热带、亚热带地区，这对汽车修补漆的耐候性能来说是极大的考验。所以修补清漆层不仅应具有良好的附着力、防腐蚀性和高丰满度、高光泽特性，而且应具有抗划伤、高耐候等性能，让漆膜保光保色更耐久。目前市面上的修补清漆普遍以常规的羟基丙烯酸树脂为主体，UVB老化最多2000h左右漆膜失光、粉化、色差△E达到10以上；而且清漆容易被划伤，或者只是表面的抗划伤。因此本研究开发一种高耐候并且持久抗划伤的汽车修补清漆。
在前期的研究中，清漆组分选择一种全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯为功能单体合成的氟改性羟基丙烯酸树脂为主体树脂，拼入一种3F型FEVE氟碳树脂。本研究在前期研究基础上，探究不同紫外光吸收剂对漆膜耐候性能的影响；拼入一种有机硅改性羟基丙烯酸添加树脂，探究不同有机硅聚合物对漆膜抗划伤性能滑爽度的影响。制备的清漆与HDI固化剂按比例混合、施工后，得到的漆膜性能优异，满足常规修补要求，并且具有优异的耐候性能和持久抗划伤性能。
1、实验部分
1.1 原料
氟改性羟基丙烯酸树脂 A：东莞市迪艾高化工有限公司；羟基丙烯酸树脂 B：氰特；羟基丙烯酸树脂C：广州本恒；羟基丙烯酸树脂 D：清远波特；3F 型 FEVE 氟碳树脂：常熟市东环化工有限公司；有机硅改性羟基丙烯酸树脂E：广州柯丽 ；流平剂（BYK358N）、消泡剂（BYK141）、手感流平剂（BYK333、TEGO410）：市售；二月桂酸二丁基锡 T- 12：济南大晖化工科技有限公司；HT-500固化剂：万华化学；醋酸正丁酯：三木化工；甲基正戊基酮MAK、乙氧基丙酸乙酯EEP：伊士曼；丁二酸二甲酯 DBE：东莞市联合化工；紫外光吸收剂（汽巴 1130、328、400）、光稳定剂（292）：汽巴；底色漆：雅图高新。
1.2 仪器及设备
电子天秤（JE4002G）：梅特勒；高速分散机：杭州齐威仪器有限公司FS-400DTS；摆杆硬度计（REF.707KP）：翁开尔；喷枪（德国 SATA1000-111）、打磨机（费斯托ETS 150/3）、抛光机（费斯托 RAP150-14FE/21）、恒温鼓风烤箱（上海叶拓 202/101）；橘皮仪DOI（德国BYKWave-scanⅡ）、光泽仪（德国BYK AG4430）、膜厚仪（翁开尔 PosiTector 6000）、QUV 老化机（翁开尔 UVB- 313）、色差仪（爱色丽 Ci7600）：市售。
1.3 性能测试及标准
表干时间、可抛光时间（GB/T 1728—2020）；光泽（GB/T 9754—2007）；膜厚（GB/T 13452.2—2008）；鲜映性及丰满度（DOI- Germany）；铅笔硬度（GB/T 6739—2022）；摆杆硬度（GB/T 1730—2007）；耐候性UVB（GB/T 1865—2009、GB/T 1766—2008）；漆面滑爽度（手感）。测试耐候性能、摆杆硬度时用雅图高新单组分白底色漆，其他都用单组分黑底色漆。
1.4 参考配方
清漆参考配方见表1。将树脂、助剂、溶剂原材料用高速分散机混合均匀，按相近NCO/OH配比（反应当量系数为1.05左右，下同）和相近施工固含（下同）测试各项方案的漆膜性能；按m（清漆）:m（HT-500）:m（丁酯或MAK）=（4～6）:1:（0～1）的配比制漆。
2、分析与讨论
2.1 主体树脂对漆膜性能的影响
含氟化合物在耐候性、防污、耐洗刮等诸多耐理化性能方面都有其他化合物不可比拟的优势。氟改性羟基丙烯酸树脂在保证羟基丙烯酸树脂原有性能的基础上，提高耐候、防污、抗划等性能。选择的氟改性羟基丙烯酸树脂主体A与市面上耐候性能比较好的羟基丙烯酸树脂B、C、D做平行比较，清漆及其涂膜性能如表2所示。
由表2可知，氟改性羟基丙烯酸树脂A的漆膜外观、硬度都比较优异，尤其耐候性能比羟基丙烯酸树脂B、C、D明显好，但干燥速度偏慢。
2.2 紫外线吸收剂对耐候性能的影响
分析3种紫外光吸收剂汽巴1130、328、400对主体树脂耐候性能的提升效果，从表3数据看出，3种紫外光吸收剂在本身耐候性能就已经不错的体系中（尤其保光性）几乎无提升作用。汽巴400对耐黄变性能有一定提升，但作用不明显，添加量在1%~1.2%时其效果已接近极限。
2.3 3F型FEVE氟碳树脂对耐候性能的影响
为进一步提升耐候性能，清漆组分在2.2的基础上拼入3F型FEVE氟碳树脂，考察其拼入量对漆膜性能的影响。随着FEVE氟碳树脂量的增加，漆膜耐候性能获得质的提升，硬度也明显提高，同时伴随着干速的变慢，外观也稍有下降，因此其用量必须折中使用。在FEVE树脂添加10%～20%这一范围内，根据表4数据可知，FEVE添加量20%时，漆膜干燥速度变得很慢，硬度降低，耐候性能提升趋势也变缓。FEVE添加15%时，漆膜耐候性能已经达到比较理想的效果，硬度、外观都比较优秀，但干速偏慢，较难满足常规修补漆的要求，需提快干燥速度。
2.4 用T-12提升漆膜干燥速度
T-12对羟基丙烯酸树脂与异氰酸酯的反应速度有明显的提升作用，同时也有牺牲漆膜外观、硬度、耐候性能等副作用，需要适量添加。在0.02%~0.06%范围内分析其作用，根据表5数据，随着T-12的增加，干燥速度明显提升，漆膜外观、硬度、耐候性能都有降低趋势。其中0.04%的T-12添加量时，在保正漆膜性能无明显牺牲的情况下，干燥速度可以满足常规修补需求。
2.5 有机硅聚合物对漆膜抗划伤性的影响
有机硅手感流平剂，加入清漆中，施工后上浮于漆膜表面，提升流平性的同时，使漆膜表面变得爽滑，从而有效提升抗划伤性能。有机硅改性羟基丙烯酸树脂，与异氰酸酯反应后分布于整个漆膜，使其具有滑爽效果和抗划伤性能。
2.5.1不同种类有机硅的抗划伤效果
为提升漆膜抗划伤性能，在2.4基础上分别添加有机硅手感流平剂BYK333、TEGO410和有机硅改性羟基丙烯酸树脂E，研究其对漆膜抗划伤性能的影响。分别对比初始的和UVB照射5000h后的漆膜滑爽度、铅笔硬度、摆杆硬度。
根据表6数据，有机硅聚合物添加剂对铅笔硬度无明显影响。BYK333、TEGO410明显提升漆膜初始的滑爽度，从摆杆硬度可知其漆面阻尼明显降低；但是UVB照射5000 h后对漆面滑爽度的提升作用几乎消失。1%的有机硅改性羟基丙烯酸树脂E则使漆膜长期保持较好的滑爽度，维持了良好的抗划伤性能。
2.5.2 树脂 E 的添加量对漆膜性能的影响
作为有机硅改性的羟基丙烯酸树脂，由于其与体系相容性的问题，因此需要探究其用量对漆膜性能（通透度）的影响。在1%~5%范围研究，根据表7数据，随着树脂E添加量增加，漆膜滑爽度提升，伴随着漆膜变浑浊的趋势；由于添加量小，对耐候性无明显影响。3%的添加量时，在保证漆膜通透度的前提下，具有长期的滑爽度（抗划伤性）。
3、结语
（1）本研究得到的最优清漆组分与HDI·123固化剂按比例混合、施工，干燥速度可以满足常规修补需求，干燥后的漆膜具有优异的耐候性能和持久的抗划伤性能；UVB照射5000h后色差、失光率约15%，漆面仍然有非常高的滑爽度和较高的光泽；
（2）本研究有效解决汽车修补清漆在强日照、强紫外线辐射地区易失光、变色、粉化等问题，同时其持久的爽滑性，使漆膜不易被划伤，更加耐久；
（3）后续研究方向：在保证漆膜性能的条件下，探索更理想的漆膜干燥速度；探索氟硅改性丙烯酸树脂直接在汽车修补漆中的应用性等。
来源：《涂层与防护》2024年第12期
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