□ 潘 倩，曾勝江

(葉氏化工研發(fā)(上海)有限公司，上海 201203)

　　摘要:基于降低能耗、減少因多道涂裝形成較多表面不良的考慮，涂裝廠家要求減少涂料的涂布層數(shù)。為滿足市場需求，通過篩選不同的樹脂、助劑和溶劑制得一款廣泛適用于多種PC、PC/ABS素材，具備優(yōu)異的外觀和性能的單涂高光黑PU涂料。對涂層性能進行了測試，分析了影響涂料性能的因素，結(jié)果顯示：該單涂層高光黑色PU涂料在PC上有穩(wěn)定的附著力、優(yōu)異的耐介質(zhì)性，可實現(xiàn)完全固化后的返修重涂，適合汽車塑料內(nèi)飾件涂裝的施工應用。

　　關鍵詞:PC;聚酯樹脂;單涂;高光黑PU涂料

　　中圖分類號：TQ630.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-2556(2014)04-0037-04

0 前 言

聚碳酸酯(PC)無色透明、耐熱、抗沖擊、阻燃，在 普通使用溫度內(nèi)擁有良好的機械性能，且具有耐沖 擊性能好、折射率高、加工性能好的優(yōu)點。目前，以PC 為基材共混合金類復合材料廣泛應用于汽車內(nèi)飾件 中，其中，以PC/ABS復合材料用量為最大。PC與ABS 共混物綜合了PC和ABS的優(yōu)良性能，一方面可以提 高材料的耐熱性、抗沖擊和拉伸強度，同時可以降低 PC成本和熔體黏度，改善加工性能，減少制品內(nèi)應力 和冷熱沖擊對制品厚度的敏感性[1-4]。

因PC批次之間存在的差異易引發(fā)附著力變差， 傳統(tǒng)的做法是噴涂底漆和面漆兩層涂料，由底漆提 供附著力，面漆提供機械性能和耐介質(zhì)性能。將兩涂 層縮減為單涂層需要將底漆的附著力和面漆的優(yōu)異 性能結(jié)合在一起，且噴涂過程中一般并不處理素材 表面。單涂層高光涂料要求涂膜具備高光澤高豐滿 度、耐介質(zhì)性能同時保持對素材穩(wěn)定附著力，存在很 大的難度。為保證涂膜的PC上的附著力，均須選擇低羥丙烯酸樹脂或熱塑性丙烯酸樹脂[5-7]，該種樹脂的 缺點在于豐滿度和耐介質(zhì)性差[8-11]，這是由涂膜本身 的交聯(lián)密度決定的。如何保證在PC上有穩(wěn)定而廣泛 的附著力的前提下，同時提供優(yōu)異的外觀，一直是業(yè) 內(nèi)的難題。本研究通過篩選不同的羥基樹脂，搭配使 用功能樹脂，配合適當?shù)闹鷦┖腿軇?，成功研制了?廣泛用于多種PC素材，性能優(yōu)異，且具有重涂性的單 涂高光黑色涂料。

1 試驗部分

1.1 主要原料

聚酯樹脂：工業(yè)級，大昌樹脂；功能樹脂：自制； TIN-22：工業(yè)級，Deuchem；醋酸丁酸纖維素：工業(yè) 級，伊士曼；甲基異丁基酮：工業(yè)級，丁酮：工業(yè)級，醋 酸丁酯：工業(yè)級，江門謙信；助劑：BYK；L75、N3390、 Z4470：工業(yè)級，Bayer；自制黑色漿；巰基化合物： KING。

1.2 涂料配方

PC素材用單涂高光黑涂料的基本配方見表1。

1.3 樣板的制備

按表1配方配制涂料，在PC素材用白電油擦拭干 凈后使用w-71進行噴涂，室溫靜置7～10 min后，于80 ℃下烘烤8 h，然后于室溫下放置24 h后測試性能。干 膜厚度為20～25 μm。

2 性能測試

用于PC素材的單涂高光黑涂料的性能測試結(jié)果 見表2。從表2可知所研制的涂料具有柔韌性好、附著 力穩(wěn)定、耐高低溫沖擊優(yōu)異和耐化學品性優(yōu)異等特 點。

3 結(jié)果與討論

3.1 主體樹脂的選擇與影響

樹脂的性能對涂膜的性能起著關鍵的作用。用于該種涂料的常規(guī)樹脂包括聚酯樹脂和羥基丙烯酸 樹脂。針對PC素材的穩(wěn)定附著力一般常采用的是低 羥基丙烯酸樹脂和熱塑性丙烯酸樹脂，而針對高耐 介質(zhì)性，高光面漆的樹脂多采用聚酯樹脂和羥基丙 烯酸樹脂。低羥基丙烯酸和熱塑性丙烯酸具有極低 的交聯(lián)密度，在加熱固化時，涂膜不會因素材的熱脹 冷縮而撕裂或掉落，但此類樹脂多具有耐介質(zhì)性差 的缺點。中高羥基丙烯酸樹脂和聚酯樹脂具有高光 高豐滿度的優(yōu)點，其中聚酯樹脂的豐滿度更為優(yōu)異， 且涂膜的柔韌性明顯優(yōu)于丙烯酸樹脂。中高羥丙烯 酸樹脂則是具有優(yōu)異的硬度和外觀，但涂膜應力太 大。但兩者均無法在PC素材上有穩(wěn)定的附著力，這是 因為中高羥樹脂交聯(lián)的涂膜更加致密，整體剛性偏 強，固化時涂膜無法順應素材的延展，最終引起涂膜 的剝落，即掉漆。

本文所涉及的高光黑PU涂料主要用于各種PC 素材上，因高光黑對外觀要求均非常高，需要通過TL 226中的耐護手霜測試和耐防曬霜測試，故所選用的 樹脂首先應具備優(yōu)異的耐介質(zhì)性和外觀。試驗選用了3種類型的樹脂，其性能比較如表3所示。

由表3可知，高羥基聚酯樹脂的豐滿度最優(yōu)，且 本身具有極好的柔韌性，在塑膠底材上有一定的附 著力，能實現(xiàn)自身重涂，但干速較慢。高羥丙烯酸樹 脂，干速和硬度更為優(yōu)異，但該樹脂在PC素材上無 附著力且無重涂性。兩者均具有優(yōu)異的外觀和耐化 學品性，但由于后者不能重涂，故在本研究中無法使 用。

3.2 功能樹脂對涂膜性能的影響

自制的功能樹脂，在結(jié)構(gòu)上有較多的柔性鏈段。 PC素材與涂膜在長時間受熱情況下，由于收縮伸長 率的不同，以及涂膜交聯(lián)密度進一步提高，PC素材 內(nèi)應力釋放，涂膜受內(nèi)聚力影響，以上因素的綜合作 用，使得涂膜與PC素材之間的附著力降低。功能樹脂 的加入，緩解涂膜受熱時產(chǎn)生的內(nèi)應力變化，協(xié)調(diào)與 PC素材的收縮伸長率，提高了涂料的耐熱性能，對應 的檢測標準為表2中的TL 226-3.10.1高溫熱老化性 能：將樣板放置于90 ℃烘箱中保持240 h，后加測百 格和耐刮擦。由圖1可知，當功能樹脂的加量占總配 方量超過20%時，涂膜表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱老化性能。

3.3 固化劑對涂膜性能的影響

耐化妝品性是TL 226標準中非常有代表性的性 能測試。該性能要求涂膜應具有非常優(yōu)異的耐化學 品性，初期擬定了2種可能的方案：高交聯(lián)密度和高 溶劑釋放能力。高交聯(lián)密度的涂膜可以有效防止化 妝品中小分子物質(zhì)的入侵，防止化妝品對涂膜的損 壞；高溶劑釋放即允許化妝品中的小分子進入涂膜， 但能同時以更快的速度或者相仿的速度將小分子排 放出去，以減少化妝品對涂膜的影響。本文沿用了第 一條路線，使用高羥基聚酯樹脂保證涂膜的柔韌性。 涂膜的交聯(lián)密度除與樹脂相關外，固化劑的用量及 種類也有明顯的影響。本項目探討了不同種類的固化劑對涂膜耐化妝品性的影響，如表4所示。

由表4可知：L-75用量越多，涂膜越致密，耐化 妝品性越好，同時，由于L-75的干燥速度明顯優(yōu)于 N3390和Z4470，L-75為TDI類型的芳香族聚異氰酸 酯，含有大量的苯環(huán)，在光老化試驗后會出現(xiàn)較大 的色差變化。N3390和Z4470分別為HDI和IPDI三聚 體，雖然所得涂膜的致密度和干燥速度不如L-75，但 在耐候性測試方面確有明顯的優(yōu)勢。故最終選擇了 L-75/N3390做固化劑，其配比可按具體要求進行調(diào) 整：L-75用量越多，耐候性越差，干燥速度越快，耐化 妝品性越好；L-75用量越少，耐候性越好，干燥速度 越慢，耐化妝品性越差。

3.4 催干體系對涂膜性能的影響

催干劑可加速—NCO與—OH的反應。本文嘗試 了一種巰基化合物，該化合物本身能交聯(lián)入涂膜體 系，本身具有一定的分子量，加入體系后可以提高體 系的干速，并增加涂膜的交聯(lián)密度。

使用巰基化合物的同時，在體系中加入叔胺類 化合物，起到協(xié)同催化作用；同時由于在與—NCO基 團的反應性方面巰基比羥基更快，無疑提高了涂料體系的干速。

4 應 用

這種PC用的單涂高光黑PU涂料針對多種不同 的PC、PC/ABS材質(zhì)均有穩(wěn)定而廣泛的附著力，并且 可實現(xiàn)完全固化后因返修需要的自身重涂，且不需 打磨。能滿足市場對光澤、豐滿度、流平、遮蓋力、耐 化妝品性及多種環(huán)測的要求，可廣泛用作汽車內(nèi)飾 的單涂高光黑PU涂料。

在實際應用中，已成功推廣到多家涂裝廠家，作 為PC、PC/ABS素材的高光面漆以及延伸作為鐳雕用 亞光白色底漆。

5 結(jié) 語

該項目難點在于對不同PC素材的廣適性和優(yōu)異 的豐滿度以及優(yōu)秀的耐化妝品性三者的平衡。本項 目通過選擇高羥聚酯樹脂和功能樹脂拼用有效地達 到目標，其中高羥基聚酯樹脂與固化劑交聯(lián)提供了 涂膜優(yōu)異的豐滿度和耐化妝品性，功能樹脂提供了 涂膜的耐熱穩(wěn)定性。

參考文獻

[1] 馮文義,繆懷俊,帥映國.注塑整形復合工藝在PC制品中的應用[J].塑料工業(yè),2006,34(6):68-71

[2] 史國力,李復生,田紅兵.聚碳酸酯在汽車和航空透明 材料領域應用的研究進展[J].材料導報,2006,20(專輯 Ⅵ):404-407

[3] 胡文軍,張方舉,田常津,等.聚碳酸酯的動態(tài)應力應變響 應和屈服行為[J].材料研究學報,2007,21(4):439-443

[4] 顏悅,王曉麗,張官理,等.聚碳酸酯透明板材的高溫力學 行為試驗研究[J].材料工程,2005(8):7-9

[5] 吳服兵.PC塑膠UV底漆的附著性研究[J].廣州化工, 2011,39(14):89-90

[6] PCS-8000系列PC、亞克力專用油墨[J].絲網(wǎng)印刷, 2012(3):55

[7] 郭國誼.淺析PC注塑成型中降低內(nèi)應力的方法[J].新余 高專學報,2005,10(2):24-26

[8] 牛麗娥,賈學慶,楊瑛,等.新型耐化學品性丙烯酸樹脂研 究[J].材料保護,2008,41(6):28-32

[10] 劉迎新,張谷良.環(huán)氧改性醇酸樹脂底漆[J].涂料工 業(yè),2003,33(2):23-24

[11] 戴崇良,周海暉,劉艷萍,等.丙烯酸聚氨酯涂料的研制 [C]//湖南省第五屆腐蝕與防護學術(shù)討論會,2004-11-01

收稿日期 2014-02-30