摩托车PU罩光清漆的研制

摩托车用PU罩光清漆
周荣华（深圳市天健涂料科技开发有限公司，518122）摘要：选用合适的羟基丙烯酸树脂为主体，配合助剂和固化剂设计出具有良好丰满度、硬度、优异流平性等的摩托车用PU罩光清漆配方。

关键词PU罩光清漆；摩托车漆；涂覆
中图分类号：TQ 631.2 文献标识码：A 文章编号：1006-2556(2006)04-0028-03 各种不同塑料（ABS、PC和PA等）大量应用于摩托车和汽车部件，家电产品也大量使用了塑料产品。

然而绝大多数的塑料硬度较低，易磨损和擦伤，耐污性较差，易产生静电吸尘，为了充分发挥塑料的功能，有必要对塑料表面进行适当的涂装 [2]。

在一般塑料件喷涂上一层底色漆，产生华丽的质感，但往往达不到理想的硬度和丰满度，耐溶剂和耐磨性能也不理想。

涂覆一层罩光清漆，可明显地改善涂膜性能。

本文通过对不同的树脂、助剂、固化剂的优化选择，针对摩托车上的塑料部件，设计了优良的摩托车用PU罩光清漆配方。

1实验部分
1．1．原料的选择
（1）树脂：丙烯酸树脂具有耐紫外光、耐碱、不会氧化或脆化等优点。

用于PU罩光清漆的丙烯酸树脂一般为室温固化型（AC），即在聚合物中引入与热固型树脂类似的官能团如羟基与异氰酸树脂混合得到双组分室温固化型聚氨酯体系，通常可以表示为多元醇/异氰酸酯涂料。

选的树脂类别列于表1。

表1 树脂类别
产品代号类型供应商
2009 带羟基聚丙烯酸酯Bayer
BS-8170 热固性丙烯酸树脂江苏三木集团有限公司
BS-9570C E10改性PU多元醇丙烯酸树脂江苏三木集团有限公司
BS-8270 热固性丙烯酸树脂江苏三木集团有限公司
BS-9570 E10改性PU多元醇丙烯酸树脂江苏三木集团有限公司
U7003C 高固体份羟基丙烯酸树脂杭州金博化工有限公司
U7003H 高固体份羟基丙烯酸树脂杭州金博化工有限公司（2）流平剂：涂料在干燥的过程中，随着溶剂的蒸发，涂膜表层的表面张力提高、粘度增加、温度下降，造成表层与底层间表面张力、粘度与温度的差异使涂料从底层经表层移动，而表层涂料则因重力作用下沉，形成对流，这种对流在涂膜表面形成不规则形状的纹路，称之为贝纳德涡流（Benard Cells）[6]，当涂膜干燥后，这些纹路仍无法消除，即形成一般常
说的橘皮现象。

采用的流平剂本身表面张力较低，且与涂料树脂的混溶性有限，可以在短时间内迁移到涂层表面形成单分子层，确保涂层表层的表面张力均匀化，减少贝纳德漩涡效应，提高涂料流平性。

表2为流平剂种类。

表2 流平剂种类
产品代号类型供应商
BYK-331 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷BYK-Chemie
BYKetol-Special 高沸点芳烃、酮、酯和聚二甲基硅氧烷的组合BYK-Chemie
TSP 界面活性剂与高沸点溶剂Deuchem
466 改性硅酮Deuchem
CFC-54 聚丙烯酸酯流平剂KITO
CFC-46 聚丙烯酸酯流平剂KITO
（3）消泡剂：消泡剂在双组分聚氨酯涂料中，主要消除反应生成的气泡、改善流动性、增加涂膜的光泽与流平性，并且消除涂膜的鱼眼、针孔、火山口等缺陷。

本实验中采用的是Deuchem公司的5500聚氨酯专用消泡剂。

（4）催干剂：催干剂在配方中主要是加速反应有效地缩短涂料成膜的固化时间，在本实验中主要了三种催干剂见表3。

表3 三种催干剂
产品代号类型供应商
T-12 有机锡类聚氨酯固化促进剂帕斯托
T-18A 有机锡类日本三拓化学株式
T-18 有机锡类日本三拓化学株式
1．2．固化条件
含羟基的丙烯酸树脂与异氰酸酯交联，由―OH与―N=C=O之间发生交联反应，形成丙烯酸聚氨酯，此反应可在常温下进行[1]。

固化剂种类如表4所示。

表4 固化剂种类
产品代号类型NCO含量/％固含/％供应商
HTC-1990BA HDI三聚体19.5 90 深圳腾龙星贸易有限公司
N3390 HDI三聚体19.6 90 深圳腾龙星贸易有限公司
N75 HDI缩二脲16.5 75 深圳拜科达
HTC-75BA HDI聚异氰酸酯16.5 75 深圳拜科达
1．3 测试方法
（1）粘度：涂料在25℃保温，用涂－4杯测量。

（2）丰满度及树脂状态：目测。

（3）硬度：将配好的涂料喷涂在经打磨过的铁板上，低温烘烤至其完全固化后,用标准
铅笔测试硬度。

（4）附着力：将配好的涂料喷涂在ABS板上，低温烘烤至其完全固化后,用刀片划格测
试附着力。

（5）耐冲击性：将配好的涂料喷涂在经打磨过的铁板上，低温烘烤至其完全固化后,用
落球式涂膜冲击试验器测试漆膜的耐冲击性能。

2．结果与讨论
2．1．不同羟基丙烯酸树脂对涂膜性能的影响
实验配方如表5所示。

表5 试验配方
原料用量（质量分数）/％
丙烯酸树脂81.0
10％BYK-331 2.0
BYKetol-Special 4.0
20％5500 2.0
1%T-12 0.5
二甲苯 3.0
乙二醇乙醚醋酸酯 4.5
DBE 3.0
通过表（5）的实验配方比较不同的丙烯酸树脂所做PU罩光清漆的丰满度、硬度及附着
力、流平性，实验结果如表6所示。

表6 不同羟基丙烯酸树脂对涂膜性能的影响
项目2009 BS-8170 BS-9570C BS-8270 BS-9570 U7003C U7003H 树脂状态无色透明无色透明略带黄相略带黄相略带黄相略带黄相无色透明丰满度 C B A C A A B 硬度2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H 附着力0级0级0级0级0级0级0级
流平性 C A B C A A A 冲击/（kg/cm）50 50 50 50 50 50 50 原漆粘度/s 81 77 50 54 74 37 40 树脂固含/％71.55 72.23 71.54 70.60 71.25 72.25 70.59 注：表中A代表优，B代表良，C代表一般。

从表6结果表明：BS-9570C、 BS-9570 、U7003C、BS-8170 和U7003H都具有很好的丰
满度。

BS-8170 、BS-9570、 U7003C、U7003H具有良好的流平性，达到了羟基丙烯酸树脂
丰满、鲜映、施工性好的要求，而2009、BS-8270的丰满度、流平性较差。

另外，所有的树
脂在硬度、附着力和耐冲击性能方面区别不大。

虽然以上树脂都是低粘高固型树脂，但具体
固含量和粘度都稍有差别。

2．2．助剂的影响
（1）流平剂：可有效降低涂料表面及组分之间的张力，使涂料混溶性好，增加流动性，
便于施工，使涂膜表面光滑、平整、无针孔、缩孔、刷痕和橘皮等表面缺陷。

流平剂应与混
合溶剂相配合。

实验中对比BYK-331、BYKetol-Special、TSP、466、CFC-54、CFC-46使用
情况表明，BYK-331与BYKetol-Special搭配使用可以达到不错的使用效果。

（2）消泡剂：涂料中所添加的大多数助剂都属于表面活性剂，能改变涂料的表面张力，
使涂料本身存在着容易起泡或使泡沫稳定的作用。

生产过程施工过程也可能导致泡沫的产
生，操作困难，影响质量，因此消泡剂是涂料配方中不可缺少的助剂品种[5]。

5500消泡剂适用于双组分聚氨酯涂料，因反应生成的气泡的消泡效果极为显著，且具
有改善流动的性能，增进涂膜的平坦与光泽性，可消除涂膜的鱼眼、针孔、火山口等缺陷。

（3）催干剂：催干剂的作用是加速涂膜的氧化、聚合、干燥达到快干的目的。

实验中采
用的T-12、TIN-18、T-18A均为有机锡类聚氨酯固化促进剂。

实验配方如表7。

表7 催干剂在罩光清漆中的配比
质量分数/％
原料
1＃2＃3＃4＃5＃6＃
BS-8170 82 82 82 82 82 82
10％BYK-331 2 2 2 2 2 2
BYKetol-Special 4 4 4 4 4 4
二甲苯 3 3 3 3 3 3
乙二醇乙醚醋酸酯 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
DBE 3 3 3 3 3 3
1%T-12 1.5 2.5
1% TIN-18 1.5 2.5
1%T-18A 1.5 2.5 通过实验测试1＃～6＃样品的胶化时间及喷板后漆膜的表干、实干时间得出：T-12、T-18A相近，且都明显快于TIN-18。

当浓度1%的催干剂在清漆配方中含量占到2.5％时，其催干效果明显好于1.5％时的情况。

2．3．溶剂的影响
溶剂不仅用作成膜聚合物的介质，溶解聚合物，调整粘度及流变性以适应涂装，而且对成膜质量，如涂膜性能和外观，都有重要的影响，溶剂的选择主要取决于溶剂的溶解能力、沸点、挥发性、粘度、表面张力、闪点、毒性和价格。

溶剂对粘度的影响主要与溶剂的浓度、溶剂与丙烯酸树脂之间的相互作用和溶剂自身的粘度有关。

2．4．固化剂的影响
固化剂具有极佳的耐候性、保光性、耐化学品性和优良的机械性能，与多元醇丙烯酸树脂配合配制双组分聚氨酯涂料[4]。

实验中对比HTC-1990BA、HTC-75BA、 N3390 和N75在PU 罩光漆中的应用，发现HTC-1990BA与 N3390其外观、粘度和胶化时间区别不大，两者分别与多元醇丙烯酸树脂清漆搭配制板，各项常规指标一致。

HTC-1990BA与 N3390可以互相替代。

HTC-75BA和N75两者也有很相近的使用效果。

实验结果也表明因固含量的区别，用HDI三聚体型作为固化剂，漆膜丰满度稍好于HDI缩二脲和HDI聚异氰酸酯型。

3．结论
采用合适的高性能的羟基丙烯酸树脂为主体，配以优良的流平剂、催干剂和消泡剂制备出具有良好的丰满度、优异流平性的摩托车PU罩光清漆。

该清漆与固化剂配套性能良好，涂层具有优良的综合性能。

参考文献
[1] 陈顺凉等．耐黄变型UV塑料面漆．涂料工业，2004
[2] 胡志滨、谭亮．我国涂料助剂发展现状．深圳海川化工科技有限公司2005
[3]马庆麟．涂料工业手册．北京：化学工业出版社
[4] 郭淑静，等．国内外涂料助剂品种手册．北京：化学工业出版社
[5] 钱逢麟．涂料助剂．北京：化学工业出版社
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收稿日期 2006-01-05
此文发表于《中国涂料》2006年第21卷第4期。