Разработка и исследование высокоэффективного суперотверждаемого (быстросохнущего) лака для авторемонта
2024-08-21 00:52:05
Вступление
С развитием лакокрасочной промышленности для ремонта автомобилей, особенно быстрорастущей отрасли, улучшение общих эксплуатационных характеристик лаков становится все более важным.Являясь последним слоем при ремонте автомобиля, лак также создает у людей интуитивное впечатление. Нельзя игнорировать влияние скорости его отверждения на эффективность и энергопотребление при быстром ремонте, а его общие характеристики, такие как внешний вид, ощущение на ощупь и стойкость, напрямую влияют на удовлетворенность клиентов.Однако при производстве автомобильных лакокрасочных материалов всегда было сложно добиться как быстросохнущих лаков, так и хороших эксплуатационных характеристик в целом. В отрасли бытует мнение, что быстросохнущие лаки, особенно сверхотверждаемые, имеют короткий период активации и не подходят для нанесения на большие площади. Серия из-за недостатков пленки, таких как усадка и потеря светопропускания, а также низкой твердости.Поэтому чрезвычайно важно разработать быстротвердеющий лак с длительным периодом активации и хорошими эксплуатационными характеристиками.
Сверхотверждаемые лаки с длительным периодом активации: во-первых, первоначальная вязкость самой строительной жидкости низкая, и вязкость медленно повышается для увеличения срока годности; во-вторых, физическая сушка на воздухе и химическое отверждение выполняются одновременно после нанесения (распыления).Процесс физической сушки на воздухе требует длительного времени высвобождения растворителя, что позволяет производить его на большой площади; процесс химического отверждения требует более высокой скорости реакции сшивания.В ходе первых исследований этой команды в качестве компонента лака была выбрана полиольная сверхотверждаемая смола, синтезированная из п-гидроксибензойной кислоты, в качестве основного мономера гидроксила, и сверхразветвленная полиэфирполиольная смола (HPE) в качестве вспомогательной смолы; в качестве компонента лака также было изучено влияние различных растворителей на вязкость и скорость испарения лака, а также влияние количества сушильного агента дибутилового олова и коричной кислоты (T-12) на скорость отверждения, плотность сшивания и другие свойства пленки.Кроме того, было изучено влияние дозировки и сочетания различных отвердителей (HDI, IPID) на скорость отверждения, плотность сшивания и другие свойства пленки в компонентах отвердителя.Таким образом, после пропорционального смешивания лака и отвердителя строительная жидкость имеет длительный период активации, поверхностное высыхание лакокрасочной пленки происходит медленно, что позволяет выполнять крупномасштабные строительные работы, а фактическая скорость высыхания чрезвычайно высока, и она обладает такими преимуществами, как превосходный внешний вид и высокая производительность.
Тестовая часть
1.1 Сырье и материалы
Смола SAP10742 (Tg=60℃): Guangzhou Junju; смола Setalux1290 (Tg=60℃): Zhanxing resin; полиольная сверхотверждаемая смола AK336 (Tg=60℃): Guangzhou Junxi; выравнивающий агент (RH362): Jinligao; пеногаситель (BYK141): BYK Chemical; Дибутиловое олово и коричное масло. кислотный осушитель (T-12), сверхразветвленная полиэфирная смола HPE: Jiangmen Huiyu Chemical; Отвердитель HDI (RH362): Jinligao; пеногаситель (BYK141): BYK Chemical; Осушитель на основе дибутилового олова и коричной кислоты (T-12), сверхразветвленная полиэфирная смола HPE: Jiangmen Huiyu Chemical; Отвердитель HDI (Basf HI-100): Basf; Отвердитель HDI (Bayer3790), отвердитель IPDI (Bayer4470): Bayer; н-бутилацетат, ксилол, ацетат метилового эфира пропиленгликоля (PMA), метил-н-пентилкетон (MAK), циклогексанон (CYC), этилэтоксипропионат (EEP), диметилсукцинат (DBE): имеется в продаже; фоновая краска: Yatu High-tech; поглотитель ультрафиолетового излучения (1130), светостойкое средство (292): Ciba.
1.2 Оборудование
Основные приборы и оборудование, использованные для проведения испытания, приведены в таблице 1.
1.3 Проверка производительности
Метод определения плотности сшивания лакокрасочной пленки основан на методе набухания для определения плотности сшивания в процессе сушки лакокрасочной пленки. С помощью скребка для лакокрасочной пленки строительная жидкость равномерно наносится на стеклянную пластину, а лакокрасочная пленка (1 см × 1 см × толщина пленки, толщина пленки измеряется микрометром) вырезают в разные периоды времени в виде образца, тщательно взвешивают и выдерживают в герметичной колбе с достаточным количеством пропилацетата до тех пор, пока образец не набухнет до равновесного состояния (качество не меняется), каждый образец тестируют параллельно 2~3 раза., и формула расчета скорости набухания выглядит следующим образом (1), как показано на рисунке.Где V0 — начальный объем образца; m0 — начальная масса образца; m1—масса образца после уравновешивания набухания; pc — плотность пропилацетатной среды.Во время испытания, чем больше скорость набухания лакокрасочной пленки, тем меньше плотность сшивания; после измерения скорости набухания лакокрасочной пленки плотность сшивания лакокрасочной пленки рассчитывается в соответствии с соответствующими формулами Флори-Хаггинса и статистической теории упругости.В качестве растворяющей среды для испытания на набухание был выбран пропилацетат, и коэффициент взаимодействия между пленкой краски и растворителем среды составил 0,55.(2) Другие тесты производительности приведены в таблице 2.
1.4 Эталонная формула лака и отвердителя
Эталонная формула лака приведена в таблице 3. Используйте высокоскоростной диспергатор для равномерного смешивания смолы, добавок, растворителей и других материалов в составе лака.При тестировании выбора смолы, сушильного агента и т.д. в компонентах лака эффективность каждой лакокрасочной пленки проверяется в соответствии с аналогичным соотношением NCO/OH (количественное соотношение реакционноспособного вещества составляет около 1,05, то же самое показано ниже) и аналогичным содержанием твердых веществ (то же самое показано ниже); в соответствии с m (лак): m (HI-100): m (бутиловый эфир или МАК)）=（4~6）∶1∶（0~0.5） Проверьте соотношение.При анализе влияния типа отвердителя и его комбинации на эксплуатационные характеристики лакокрасочной пленки используется оптимальная формула m (лак): m (отвердитель): m (бутиловый эфир или MAK).）=（4～6）∶1∶（0～0.5） Тест на соотношение.
2Анализ и обсуждение
2.1 Компоненты лака
2.1.1 Выбор растворителя Выбирайте растворители с относительно низкой скоростью улетучивания и высокой растворимостью, такие как спиртовые эфиры, кетоны и сложные эфиры, бутиловые эфиры, ксилол, PMA, MAK, CYC, EEP и DBE. Скорость улетучивания этих растворителей (установите скорость улетучивания бутиловых эфиров равной 1) и количество растворителей, содержащихся в них. данные о растворимости смолы приведены в таблице 4.
Согласно данным, приведенным в таблице 4, можно видеть, что MAK улетучивается значительно медленнее, чем обычные растворители, такие как бутиловый эфир и ксилол, с умеренной скоростью улетучивания и наилучшей растворимостью; растворимость EEP занимает второе место, и скорость его улетучивания очень подходит для следующего уровня испарения системы; m (MAK): m (EEP)=2:1 Растворимость смешанных растворителей идеальна.Поэтому в качестве основных растворителей были выбраны MAK и EEP.Растворимость ДБЭ относительно низкая, но, поскольку он является самым медленным растворителем, его можно добавлять в умеренных количествах в пределах 5% (при чрезмерном использовании лакокрасочная пленка может прилипнуть к основанию и потерять свет) для достижения лучшего эффекта и увеличения времени высыхания поверхности.
2.1.2 В качестве основной смолы используются три вида смол 10742, 1290 и 336. Эффекты лака и свойства его покрытия приведены в таблице 5.
Внешний вид лакокрасочной пленки из трех смол удовлетворительный. Согласно таблице 5, скорость отверждения трех смол сопоставима. Плотность сшивки 10742 немного ниже, а твердость и атмосферостойкость лакокрасочной пленки будут хуже; 336 немного лучше, чем 1290, с точки зрения внешнего вида, плотность сшивания, твердость и устойчивость к атмосферным воздействиям.Кроме того, 336 имеет относительно низкую скорость высыхания поверхности, а начальная вязкость строительной жидкости низкая, и она имеет длительный период активации.Поэтому в качестве основной смолы была выбрана 336-я, но скорость ее отверждения является средней и быстросохнущей, и ее необходимо дополнительно улучшить.
2.1.3 Влияние Т-12 на свойства лаков Добавляйте Т-12 в лаки для изучения скорости высыхания и периода активации лаков, а также других свойств пленок.С увеличением дозировки скорость отверждения и плотность сшивания лакокрасочной пленки на ранней стадии значительно улучшатся, а время полировки значительно сократится. Наряду с периодом активации, также сократится время высыхания поверхности и улучшатся эксплуатационные характеристики лакокрасочной пленки на более поздней стадии. это окажет негативное влияние.Его дозировка регулируется в пределах 0,1%, но при избыточном использовании это окажет более негативное влияние на период активации конструкции и время высыхания лакокрасочной пленки, внешний вид, твердость и другие потенциальные свойства лакокрасочной пленки.Согласно данным, приведенным в таблице 6, можно видеть, что при добавлении количества T-12 от 0,08% до 0,1% могут быть выполнены требования к быстрому ремонту. Среди них внешний вид, твердость, атмосферостойкость и другие свойства лакокрасочной пленки при добавлении 0,1% являются значительно сокращается, поэтому оптимальным эффектом является добавление 0,09%; однако период его активации, время высыхания поверхности и последующий внешний вид пленки, плотность сшивки и твердость еще предстоит улучшить.
2.1.4 Влияние HPE на свойства лаков Для того, чтобы добиться того, что весь автомобиль может быть покрыт лаком, а его характеристики превосходны, на основании 2.1.3 в формулу был добавлен сверхразветвленный полиэфирный материал HPE, чтобы исследовать влияние его градиента на характеристики лакокрасочной пленки.С увеличением HPE период активации и время высыхания лака на поверхности значительно увеличиваются, и в то же время улучшается внешний вид лакокрасочной пленки. На более поздней стадии твердость лакокрасочной пленки и плотность сшивки сначала увеличиваются, а затем уменьшаются, поэтому, его дозировка должна быть умеренной, и ее необходимо контролировать в пределах 4%.Согласно данным, приведенным в таблице 7, можно видеть, что при увеличении количества HPE на 4% скорость высыхания лакокрасочной пленки значительно замедляется, а конечная твердость и плотность сшивания лакокрасочной пленки снижаются.Оптимальный эффект достигается при добавлении 3% лака, и лак обладает лучшими эксплуатационными характеристиками во всех аспектах. Он не только отвечает требованиям быстрого ремонта автомобиля с точки зрения скорости отверждения, но и обладает относительно превосходным внешним видом, твердостью, плотностью сшивки, атмосферостойкостью и другими свойствами, а срок его активации составляет долго, а скорость высыхания поверхности относительно низкая, что позволяет распылять средство на весь автомобиль.
2.2 Компоненты отвердителя
2.2.1 Выбор типов отвердителя На основе оптимальных компонентов лака, определенных в разделе 2.1, изучается влияние различных типов отвердителя на характеристики лакокрасочной пленки.Полимерный отвердитель TDI из-за его признанных недостатков - низкой стойкости к пожелтению - здесь обсуждаться не будет.Основное обсуждение: (1) Полимерные отвердители IPDI (такие как Bayer4470), благодаря своей сложноэфирной кольцевой структуре, по сравнению с цепочечной структурой HDI, теоретически могут вызывать эффект медленного высыхания поверхности и высокой твердости на более поздней стадии.(2) В дополнение к традиционным полимерам HDI, таким как HI-100, на рынке также имеются относительно быстросохнущие модифицированные производные HDI, такие как Bayer3790.
3790 немного превышает скорость сшивания и отверждения пленки HI-100 на ранней стадии. В таблице 8 приведены свойства пленок 4470, HI-100 и 3790 на более поздней стадии.Согласно полученным данным, можно видеть, что внешний вид, твердость и плотность сшивки у late 3790 снижены, а также сокращено время высыхания поверхности; по сравнению с HI-100 у 4470 значительно снижена скорость высыхания, а внешний вид, твердость, плотность сшивки, устойчивость к атмосферным воздействиям кроме того, можно улучшить другие свойства пленки late paint film. Вы можете рассмотреть возможность смешанного использования HI-100 и 4470.
2.2.2 Определение соотношения HI-100 к 4470
На основе компонентов лака, определенных в разделе 2.1, было исследовано влияние HI-100 и 4470 на характеристики лакокрасочной пленки.Согласно данным, приведенным в таблице 9, можно видеть, что при соотношении отвердителя m (4470): m (HI-100)=1:6 время высыхания поверхности больше, чем у чистого HI-100, а внешний вид, твердость, плотность сшивания, устойчивость к атмосферным воздействиям и другие свойства лакокрасочной пленки на более поздней стадии также были улучшены.
3Вывод
После пропорционального смешивания оптимального компонента лака и оптимального компонента отвердителя, полученных в ходе данного исследования, они обеспечивают длительный период активации и высыхания поверхности (35 мин) при температуре 60% от 25℃. Их можно распылять на весь автомобиль, а время полировки составляет всего 50 мин. внешний вид, твердость (плотность сшивания) и атмосферостойкость лакокрасочной пленки относительно превосходны.Это исследование эффективно решает проблемы, связанные с коротким сроком использования быстросохнущих лаков (их невозможно наносить на больших площадях) и низкой производительностью пленки в индустрии быстросохнущих лаков. Оно не только позволяет снизить энергоэффективность и сэкономить рабочее время, но и удовлетворяет потребности клиентов в отличный внешний вид и высокие эксплуатационные характеристики пленки.В связи с введением в действие политики охраны окружающей среды GB 24409-2020, изданной национальным департаментом охраны окружающей среды, и внедрением политики охраны окружающей среды GB 38597-2020 в некоторых городах, перспективным направлением исследований являются высокоэффективные быстросохнущие лаки с низким содержанием ЛОС (например, 420 г/л).
