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汽車零部件用低溫烘烤型水性涂料的制備及施工應(yīng)用

2016-03-17 10:00:20 作者：本網(wǎng)整理來源：

　　一、前言

汽車涂料往往代表著涂料工業(yè)的最高技術(shù)水平和發(fā)展方向。“十一五”期間，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車用涂料市場(chǎng)也步入了快速發(fā)展時(shí)期。汽車產(chǎn)銷量從2009年的1300多萬(wàn)輛到2013年2200多萬(wàn)輛，僅用了4年時(shí)間。其中乘用車產(chǎn)量從2009年的1000萬(wàn)輛左右，2013年增長(zhǎng)到1800萬(wàn)輛左右。“十二五”期間，中國(guó)汽車年產(chǎn)量將達(dá)到2500萬(wàn)輛，我國(guó)汽車保有量將達(dá)到1.5億輛，工業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)到4.5萬(wàn)億元，汽車工業(yè)增加值占GDP比例將達(dá)到3%，已成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的引擎，這為涂料涂裝工業(yè)帶來巨大商機(jī)。

　　溶劑型涂料是傳統(tǒng)的汽車涂料，是以有機(jī)溶劑為主要分散介質(zhì)；而水性涂料是以水作為主要分散介質(zhì)的涂料，水性涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物排放比溶劑型涂料降低了60%~70%。隨著環(huán)保呼聲越來越高，技術(shù)創(chuàng)新成為行業(yè)發(fā)展的主旋律，清潔生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、高功能性等工藝或產(chǎn)品將成為行業(yè)發(fā)展的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。為了達(dá)到環(huán)保要求，汽車涂料正在向水性化、高固體份、粉末涂料3種主要方向發(fā)展，其中水性化技術(shù)是有效的途徑之一。乘用車涂料主要品種包括：原廠漆、修補(bǔ)漆、零部件漆和PVC抗石擊漆，比例分別占約50%，20%，15%，15%。車身原廠漆占乘用車涂料最大份額，其次是修補(bǔ)漆，零部件涂料和PVC抗石擊涂料相當(dāng)。

　　眾所周知，從市場(chǎng)角度來看，汽車原廠漆市場(chǎng)目前基本被外資品牌壟斷。汽車修補(bǔ)漆領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)品牌也只占市場(chǎng)的部分份額。而對(duì)于汽車底盤及零部件用涂料，由于對(duì)于涂層的外觀及性能要求稍低，國(guó)產(chǎn)品牌有很大的市場(chǎng)潛力。實(shí)際上，目前很多汽車廠及相關(guān)零部件廠商涂裝中使用國(guó)產(chǎn)的涂料產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上的汽車零配件（如傳動(dòng)軸、車橋、水箱、散熱片、壓縮機(jī)等）涂料多以溶劑型為主，這些涂料由于有機(jī)溶劑揮發(fā)物總量（VOC）較高，對(duì)環(huán)境的污染比較大，回收利用又有限，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)人們的身體健康造成危害，不符合環(huán)保的要求。出于環(huán)保法規(guī)的要求，與原廠漆及修補(bǔ)漆類似，汽車底盤及零部件涂料也逐步替換為水性涂料。本文重點(diǎn)討論應(yīng)用于汽車底盤及零部件的水性涂料。

　　就涂料的施工性而言，由于許多汽車底盤及零部件涂料或工件較大，或含有塑料件，因此不適合高溫烘烤，因此很多工件選擇自干涂料或低溫（一般低于100℃）烘烤型涂料。目前應(yīng)用于該領(lǐng)域的涂料主要有以下2個(gè)體系：水性醇酸涂料和水性環(huán)氧酯涂料。其中水性醇酸樹脂是發(fā)展較早、產(chǎn)量最大的合成樹脂，它價(jià)格便宜、施工簡(jiǎn)單、原料來源豐富、酸值低、對(duì)顏填料等有較好的潤(rùn)濕和分散性，用其制成的漆，漆膜光亮，附著力強(qiáng)，耐久性好，柔韌性、光澤和豐滿度都非常優(yōu)良，可與多種合成樹脂混合使用。然而，遺憾的是，由于水性醇酸樹脂分子鏈上的酯鍵在弱堿性條件下較易水解，使涂料貯存穩(wěn)定性下降，并且涂膜存在易泛黃的缺點(diǎn)，使水性醇酸涂料的應(yīng)用受到一定限制。水性醇酸涂料在性能上也存在涂膜干燥緩慢，硬度低，耐水性、耐腐蝕性差，戶外耐候性不佳等缺點(diǎn)，這都需要通過改性來改善其性能。與水性醇酸涂料相比，水性環(huán)氧酯涂料同時(shí)具備了環(huán)氧體系與干性油的優(yōu)良特性：其中環(huán)氧組分具有較高的耐腐蝕性；植物油脂肪酸組分可以進(jìn)行氧化交聯(lián)，進(jìn)一步提高防護(hù)性能。因此，水性環(huán)氧酯涂料具有更高的硬度和更優(yōu)的耐水解性，漆膜在成膜過程中干速也更快，并且具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。

　　本文中選用一種自乳化型水性環(huán)氧酯樹脂，加入特定的丙烯酸乳液作為成膜物，配合顏料、填料及合適的助劑，制備聚丙烯酸改性環(huán)氧酯水性涂料，研究了關(guān)鍵配方參數(shù)對(duì)涂料性能的影響，將所研制涂料應(yīng)用于汽車底盤及零部件，研究了該涂料在涂裝應(yīng)用過程中的施工條件參數(shù)。

　　二、實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)原料實(shí)驗(yàn)所用原材料列表如下，包括產(chǎn)品牌號(hào)，用途及規(guī)格。

　　表1實(shí)驗(yàn)用原材料信息表1實(shí)驗(yàn)用原材料信息表1實(shí)驗(yàn)用原材料信息2.2涂料制備（1）研磨顏料漿將去離子水加入反應(yīng)釜中，依次加入pH調(diào)節(jié)劑、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、顏料、填料進(jìn)行研磨，研磨至細(xì)度40μm以下，出料，得到顏料漿；（2）涂料配制將水性環(huán)氧酯乳液（含催干劑）和丙烯酸乳液按比例加入反應(yīng)釜中，緩緩加入成膜助劑，再攪拌加入步驟（1）得到的顏料漿、依次加入抗閃銹劑、流平劑、基材潤(rùn)濕劑，充分?jǐn)嚢瑁徛尤朐龀韯{(diào)整粘度，得到水性丙烯酸改性環(huán)氧酯防腐涂料。參考配方見表2所示。

　　表2水性丙烯酸改性環(huán)氧酯涂料配方表2水性丙烯酸改性環(huán)氧酯涂料配方表2水性丙烯酸改性環(huán)氧酯涂料配方2.3涂料施工及性能測(cè)試將所制備涂料通過兌水調(diào)節(jié)到施工粘度，噴涂樣板或工件。其中實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)樣板為冷軋鋼板，噴涂前進(jìn)行打磨處理，無脫脂和磷化過程。實(shí)驗(yàn)室樣板的烘烤條件為80℃烘烤20min。工件按照涂裝線上工藝分別進(jìn)行脫脂和磷化處理后，再進(jìn)行涂裝。對(duì)所涂裝樣板和工件進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試采用相應(yīng)國(guó)標(biāo)方法檢測(cè)。

　　三、結(jié)果與討論

3.1樹脂選擇水性樹脂是成膜的基料，決定了漆膜的主要性能。而高性能的樹脂是水性金屬防腐漆成功最關(guān)鍵的因素。在水性金屬防腐漆的配方中，必須選擇有優(yōu)異附著力和良好阻隔性能的樹脂。水性環(huán)氧酯樹脂由于其優(yōu)異的機(jī)械性能和防銹性能而在金屬防護(hù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧酯樹脂由環(huán)氧樹脂與植物油脂肪酸通過酯化反應(yīng)而制成，因此，環(huán)氧酯同時(shí)具備了環(huán)氧樹脂與干性油的許多優(yōu)良特性：其中環(huán)氧組分具有較高的耐腐蝕性；植物油脂肪酸組分可以進(jìn)行氧化交聯(lián)，進(jìn)一步提高防護(hù)性能。因此，目前主流的水性環(huán)氧酯產(chǎn)品是自乳化制備的產(chǎn)品。乙烯基改性法自乳化法主要技術(shù)路線是：將環(huán)氧酯樹脂與預(yù)定酸值的丙烯酸酯類混合單體進(jìn)行自由基共聚，形成共聚產(chǎn)物，將該共聚產(chǎn)物用有機(jī)胺中和后進(jìn)行水稀釋后得到水性環(huán)氧酯乳液。該方法制備的水性環(huán)氧酯乳液具有很好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，產(chǎn)品性能易于調(diào)節(jié)、成膜性好、易于施工，并且由于可以空氣交聯(lián)，因此具有較好的耐水和耐鹽霧性能。然而，水性環(huán)氧酯在應(yīng)用中也存在一些缺點(diǎn)，例如漆膜干燥速度慢，耐候性較差、耐堿性不足等問題。另一方面，丙烯酸乳液具有干燥速度快、硬度高、耐堿性優(yōu)異、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，這些特性正好彌補(bǔ)了水性環(huán)氧酯產(chǎn)品性能的不足。

　　本項(xiàng)目中選用水性環(huán)氧酯乳液作為主要成膜物，添加合適用量的丙烯酸乳液提高涂層的硬度和干性，再加入采用分散劑研磨的顏填料漿，制備低溫烘烤型水性涂料。由于涂層性能主要取決于水性環(huán)氧酯和丙烯酸乳液兩種樹脂，本文研究了不同比例的樹脂配比對(duì)涂層干燥速度、硬度、耐堿性、耐水性和耐腐蝕性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3所示。由表3中數(shù)據(jù)可知，丙烯酸乳液含量小于樹脂總量的35wt%時(shí)，涂層干燥速度較慢，涂層的耐堿性不滿足要求；當(dāng)丙烯酸乳液含量太高時(shí)，涂層中環(huán)氧酯相對(duì)含量降低，涂層交聯(lián)程度下降，相應(yīng)涂層的耐水性和耐鹽霧性能均下降。綜合考慮涂層性能和綜合成本，選用水性環(huán)氧酯/丙烯酸乳液質(zhì)量比為65/35。

　　表3不同乳液比例對(duì)涂料性能影響表3不同乳液比例對(duì)涂料性能影響注：a乳液比例=m(水性環(huán)氧酯)/m(丙烯酸乳液)；b表干時(shí)間測(cè)定按照GB/T1728-79/89，膜厚為25μm,25℃條件下測(cè)定。

　　3.2助劑選擇3.2.1分散劑選擇在色漆生產(chǎn)中，最重要的步驟之一是固體顏料在液相基料溶液中的均勻分布。分散過程中需要研磨顏料附聚體，從而最大地展現(xiàn)出顏料的顏色性能，滿足光學(xué)方面的要求，例如色點(diǎn)、色強(qiáng)度、色度和透明度。潤(rùn)濕分散劑潤(rùn)濕顏料表面，避免分散后的顏料顆粒再次附聚。假使顏料研磨步驟不是最佳，那么許多缺陷就會(huì)發(fā)生，例如絮凝、光澤降低、顏色偏移、浮色/發(fā)花、貝納德漩渦以及沉淀等。

　　通過研磨過程，聚合物型潤(rùn)濕分散劑通過官能團(tuán)的吸引作用而錨定于顏料表面。由于它們的空間位阻和靜電排斥作用，保持合適的顏料間的距離，這樣減少了不受控制的絮凝的傾向，從而保證涂料內(nèi)部獲得足夠的穩(wěn)定性。

　　本項(xiàng)目中選用嵌段型丙烯酸聚合物作為分散劑，采用NUOSPERSEFX-600和DISPERBYK-190復(fù)配使用，制備得到水性涂料。涂料細(xì)度滿足要求，并且涂料可穩(wěn)定儲(chǔ)存6個(gè)月以上，50℃烘箱內(nèi)儲(chǔ)存1個(gè)月無硬沉底。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選用該類復(fù)合分散劑，可將顏填料研磨至規(guī)定細(xì)度，制備的涂料儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)異。

　　3.2.2流平劑選擇涂料施工后，有一個(gè)流動(dòng)及干燥成膜過程，然后逐步形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。涂膜能否達(dá)到平整光滑的特性，稱為流平性。流平不良表現(xiàn)為：刷痕、滾痕、桔皮、縮孔、流掛和針孔等，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生降低了涂料的裝飾和保護(hù)功能。改善涂料的流平性需要考慮加入合適的流平劑，通常需要加入流平劑，可以做到顯著降低涂料的表面張力，提高涂料的底材潤(rùn)濕能力和漆膜的流動(dòng)性、消除Benard旋渦從而防止發(fā)花。

　　本項(xiàng)目中分別選用進(jìn)口流平劑BYK348和國(guó)產(chǎn)流平劑，并與不加流平劑的涂料進(jìn)行對(duì)比，表4可知，加入流平劑后，涂料中發(fā)花現(xiàn)象明顯改善，國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口流平劑流平性均較好，同時(shí)，涂層的硬度、耐水性和耐腐蝕性均較優(yōu)。因此，選用國(guó)產(chǎn)流平劑B作為流平劑。

　　表4不同流平劑流平效果及其對(duì)涂膜性能影響表4不同流平劑流平效果及其對(duì)涂膜性能影響表4不同流平劑流平效果及其對(duì)涂膜性能影響圖1不同流平劑流平效果圖1不同流平劑流平效果圖1不同流平劑流平效果：1#空白樣品；2#進(jìn)口流平劑BYK348；3#國(guó)產(chǎn)流平劑B3.2.3增稠劑選擇水性涂料中含有大量的顏填料，這些顏填料在分散劑的作用下可以穩(wěn)定在涂料體系中。然而，在重力作用下，顏料、填料和其他固體物質(zhì)會(huì)有下沉到容器的底部的趨勢(shì)。考慮到涂料的穩(wěn)定性和儲(chǔ)存周期，降低涂料的沉降速率至關(guān)重要。顏料沉降是一個(gè)低剪切速率的現(xiàn)象：所涉及的剪切速率小于10-2s-1，所以涂料在這種低剪切速率下的粘度對(duì)防止顏料的沉淀至關(guān)重要。一般情況下，通過選擇增稠劑調(diào)高低剪切下的粘度，達(dá)到增稠效果，從而延緩顏填料的沉降。另一方面，在施工狀態(tài)下，特別對(duì)于噴涂施工過程，希望涂料的粘度降低，這有利于施工和流平。綜合兩方面要求，需要涂料有一定的觸變性。可以通過加入特定的增稠劑達(dá)到觸變效果。

　　表5不同增稠劑增稠效果表5不同增稠劑增稠效果表5不同增稠劑增稠效果流變助劑從性能上可分為高、中、低三種剪切黏度的類型：低剪切黏度的流發(fā)助劑能夠提供罐內(nèi)黏度，防止顏料沉降，并有效的控制漆液在立面作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的流掛；提供中高剪黏度的流發(fā)助劑能很好的提高水性涂料的豐滿度和流平性，而專用提高高剪切黏度的流發(fā)助劑則幫助流平、防止飛濺以及提高輥、刷涂施工性能。所以，流發(fā)助劑的種類和用量必須根據(jù)施工的要求及體系來選定，一般根據(jù)施工方法的不同來選定流發(fā)助劑類型，往往通過多種剪切黏度的流發(fā)助劑來搭配才能達(dá)到所需施工效果。

　　表5列出了不同增稠劑體系對(duì)涂料增稠及觸變影響。本項(xiàng)目中選用聚氨酯締合型增稠劑和膨潤(rùn)土組合作為流變助劑。采用CoapurTM830W和膨潤(rùn)土協(xié)同使用，可以提供高、中、低的剪切黏度的平衡。所制備涂料既能在低剪切粘度下防止顏料沉降，也能在中高剪切粘度下提高涂料的豐滿度和流平性，取得了較好的效果。

　　3.2.4消泡劑選擇涂料制造過程中，顏料和填料的分散、增稠調(diào)漆過程中的攪拌、成品涂料在過濾分裝過程中產(chǎn)生振動(dòng)、涂料在調(diào)色過程中與色漿混合攪拌，攪拌引入空氣，空氣在水性涂料中被表面活性劑包裹穩(wěn)定在涂料中都會(huì)產(chǎn)生氣泡。存在于漆液中的氣泡如不及時(shí)消除，漆膜干后，形成不可接受的瑕疵。表6給出了不同消泡劑的消泡表現(xiàn)，可以看出，有機(jī)硅類消泡效果較好，相對(duì)用量少，但容易產(chǎn)生縮孔；礦物油類消泡劑消泡效果稍差，所以添加量需要增加。綜合考慮，消泡效果、涂膜縮孔以及添加量，本項(xiàng)目選擇BYK025作為消泡劑。

　　表6消泡劑種類及性能對(duì)照表表6消泡劑種類及性能對(duì)照表表6消泡劑種類及性能對(duì)照表3.2.5防閃銹劑水性工業(yè)漆主要是用水來做稀釋劑，是區(qū)別于油性工業(yè)漆的一種新型環(huán)保防銹防腐涂料。因?yàn)樽愿尚?低溫烘烤型涂料干燥時(shí)間較長(zhǎng)，水和含鐵基材接觸很容易出現(xiàn)銹點(diǎn)，一般我們稱為“閃銹”。閃銹是由于涂料中的水分與鐵表面（如釘頭、鋼等）的接觸產(chǎn)生的。當(dāng)涂料在一般環(huán)境（如潮濕氣候環(huán)境）施工時(shí)，出現(xiàn)這種閃蝕的可能性更大。為了解決閃銹問題需要在配方中添加抗閃銹助劑。

　　目前市場(chǎng)上抗閃銹劑主要應(yīng)用兩類產(chǎn)品。一類是價(jià)格低廉的亞硝酸鹽，眾所周知，亞硝酸鹽有劇烈的生物毒性，過量使用和排放會(huì)引起環(huán)境生物的急性中毒，而且由于其良好的水溶性，對(duì)漆膜耐水性和長(zhǎng)期防腐性能也有不利影響。另外一類是有機(jī)金屬鹽和改性鋅螯合物或者為二者的復(fù)配物，由于這類產(chǎn)品目前在國(guó)內(nèi)沒有人生產(chǎn)，產(chǎn)品都是依靠進(jìn)口，成本較高，制約了這類產(chǎn)品大范圍應(yīng)用。

　　表7中列出了不同類型抗閃銹劑的效果。本項(xiàng)目中選用一種含有多種緩蝕劑成份的有機(jī)螯合物ZT-709，該防閃銹劑能有效抑制水性涂料涂刷在鐵質(zhì)底材上后的干燥過程中出現(xiàn)的閃銹現(xiàn)象。該產(chǎn)品不會(huì)對(duì)漆膜產(chǎn)生任何不利的影響，而且在干燥過程中由于絕大部分轉(zhuǎn)變成了不溶于水的絡(luò)合物，相當(dāng)于使被涂裝的金屬表面產(chǎn)生鈍化膜，從而提高涂層的耐腐蝕性能，形成的絡(luò)合物在防閃銹的同時(shí)可以有效提高涂料干膜的防銹性能和耐鹽霧性能。

　　3.3.1顏料、填料選擇顏料和填料是涂料的重要組成部分，顏料和填料不僅能保證涂料具有良好的遮蓋力、豐富的色彩，還能賦予涂膜施工各項(xiàng)特殊功效。其中，顏料是涂料色漆不可或缺的成份之一，其作用除了為涂膜提供色彩裝飾外，還可以為涂料提供更多的物理和化學(xué)性能的改善，如遮蓋性、耐光性、耐候性、耐化學(xué)品性、光澤和機(jī)械強(qiáng)度等。填料在涂料中的主要作用包括兩方面：一是填充作用，降低成本；二是通過加入填料改變涂膜或漆料的物理和化學(xué)性質(zhì)。與顏料相比，填料具有成本低、吸油量低和較易分散等優(yōu)點(diǎn)。

　　本文中根據(jù)客戶提供的標(biāo)準(zhǔn)工件進(jìn)行調(diào)色，選用鈦白粉、碳黑、鐵黃等作為著色顏料，添加沉淀硫酸鋇、滑石粉等作為填料，采用分散劑研磨制備顏填料漿，得到與標(biāo)準(zhǔn)工件顏色一致的涂料。

　　3.3.2防銹顏料涂料保護(hù)金屬腐蝕最重要的是取決于所用的樹脂體系(包括固化劑)，同時(shí)在很大程度上也取決于所選擇的防銹顏料，涂料的防腐性能是樹脂體系與防銹顏料相互共同作用的結(jié)果。防腐涂料的性能會(huì)因添加了防銹顏料而受到明顯的正面影響。因此，當(dāng)我們要用涂料使金屬免于腐蝕的時(shí)候，根據(jù)所采用的樹脂體系來選擇防銹顏料就成為一個(gè)起主導(dǎo)作用的問題。按其作用機(jī)理，防銹顏料可分為物理防銹顏料和化學(xué)防銹顏料，以及兼具物理和化學(xué)機(jī)理的綜合型防銹顏料。化學(xué)防銹顏料基于其本身的化學(xué)活性，在金屬腐蝕過程中，與金屬表面的金屬離子反應(yīng)生成一層致密的鈍化膜來抑制腐蝕過程，或依據(jù)電化學(xué)原理，通過犧牲陽(yáng)極來達(dá)到保護(hù)金屬的目的。常用的此類防銹顏料有：磷酸鹽系、改性磷酸鹽系、離子交換型顏料等。磷酸鹽系作為含鉛、鉻顏料的替代品之一，廣泛用于涂料中作為化學(xué)防銹顏料，是目前用量最大、應(yīng)用最廣的無毒防銹顏料。磷酸鹽系防銹顏料的作用機(jī)理復(fù)雜，正磷酸鋅的主要防銹機(jī)理為：

　　正磷酸鋅的主要防銹機(jī)理正磷酸鋅的主要防銹機(jī)理該類防銹顏料能與涂料中的羥基、羧基等進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，也能在金屬表面生成顏料-漆料-底材的高分子絡(luò)合物，阻止銹的形成和擴(kuò)蝕。本項(xiàng)目選用磷酸鋅作為防銹顏料，金屬表面形成鈍化膜，可以有效地抑制水、氧等物質(zhì)的侵蝕。為了提高涂料的防腐蝕性，選擇三聚磷酸鋁APW-Ⅱ與磷酸鋅配用。由于三聚磷酸鋁的“雙重防銹”機(jī)理，解聚反應(yīng)形成三聚磷酸根離子（P3O105-）它比磷化處理的PO43+離子，對(duì)Fe3+離子以及各種金屬離子有更強(qiáng)的螯合力，在被涂物表面形成卓越的鈍化膜，對(duì)鋼鐵等金屬物體的腐蝕具有極強(qiáng)的抑制作用。通過兩種防銹顏料配合使用，取得了較好的防銹效果。

　　3.4涂料施工3.4.1施工工藝介紹汽車懸架總成的噴涂工藝包括以下幾個(gè)步驟：①工件表面處理；②噴涂；③固化。具體的施工步驟包括以下幾個(gè)部分：脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→預(yù)烘→噴涂1→流平→噴涂2→烘烤固化→噴修補(bǔ)漆→工件下線，詳細(xì)見圖3所示。

　　圖3汽車平衡懸架總成施工工藝示意圖圖3汽車平衡懸架總成施工工藝示意圖脫脂是指工件在進(jìn)行化學(xué)成膜之前，必須先除去表面的油脂及附著在表面的灰塵、銹跡、金屬細(xì)鐵屑等污物，才能保證轉(zhuǎn)化膜化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行，使轉(zhuǎn)化膜與金屬基體牢固結(jié)合，獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的轉(zhuǎn)化膜。除油的方法包括機(jī)械法、化學(xué)法兩類。本項(xiàng)目生產(chǎn)線中采用化學(xué)法（堿液清洗）。

　　表調(diào)就是表面調(diào)整，是把工件放入裝有表調(diào)液的槽子里進(jìn)行表面調(diào)整處理的過程。

　　表調(diào)的作用①除油；②促進(jìn)零件表層的活力，還能形成大量極細(xì)的結(jié)晶層，加快磷化膜的形成。使磷化膜更細(xì)膩，膜細(xì)致均衡。③可以改善磷化性能，能減少磷化一半時(shí)間，降低磷化的溫度條件；④減少成本，可以降低磷化液的消耗。

　　磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化是常用的前處理技術(shù)，原理上應(yīng)屬于化學(xué)轉(zhuǎn)換膜處理，主要應(yīng)用于鋼鐵表面磷化，有色金屬（如鋁、鋅）件也可應(yīng)用磷化。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤(rùn)滑作用。磷化可以增強(qiáng)涂裝涂層與工件間結(jié)合力，同時(shí)可以提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性，另一方面也可以顯著提高裝飾性。

　　本項(xiàng)目中施工過程中噴涂采用無氣噴涂，以噴槍為工具，利用高壓將涂料吹散、霧化并噴在被涂飾表面，形成連續(xù)完整涂層。其中，噴涂時(shí)壓力保持在0.35～0.6MPa，壓力過小，漆液霧化不良，表面會(huì)形成麻點(diǎn)；壓力過大易流掛，且漆霧過大，既浪費(fèi)材料又影響操作者的健康。噴嘴與工件表面的距離一般以300～400mm為宜，噴嘴垂直于工件物面，盡量減少斜向噴涂，噴涂時(shí)要下一道覆蓋上一道的1/3或1/4，噴涂應(yīng)均勻無明顯漏噴和過噴現(xiàn)象，工件表面無明顯流掛現(xiàn)象。噴涂結(jié)束后，工件傳輸進(jìn)入烘道，烘道實(shí)測(cè)溫度為70~85℃，烘烤時(shí)間為18~20min，烘烤固化冷卻后工件下線，檢查有無漏噴，采用溶劑型涂料修補(bǔ)，最后工件下線。

　　3.4.2溫度和濕度影響水性漆中水的含量超過了60%，由于含水量高，水性漆中稀釋劑的主體是水，水的揮發(fā)與噴漆室的溫度、濕度有較大關(guān)系。當(dāng)濕度一定時(shí)，隨著溫度的升高，水的揮發(fā)度增加；當(dāng)溫度一定時(shí)，則濕度增加，水的揮發(fā)受阻；當(dāng)相對(duì)濕度過大時(shí)，水份揮發(fā)很慢，施工過程中易產(chǎn)生流掛等漆膜缺陷。溫度和濕度是噴房?jī)?nèi)所需控制的最重要的工藝參數(shù)。

　　關(guān)于溫度對(duì)涂料成膜及性能的影響如下：與溶劑型涂料類似，施工環(huán)境溫度偏高時(shí)，水的揮發(fā)速率快，涂料噴涂到基材表面未得到充分的潤(rùn)濕，涂膜未來得及流平即干燥成膜，從而造成涂膜外觀不良；溫度偏低時(shí)，水的揮發(fā)速率慢，涂膜易出現(xiàn)流掛。因此，與溶劑型涂料相比，水性涂料的施工溫度范圍比較窄，嚴(yán)格控制水性涂料的施工溫度是保證良好涂膜外觀的必要條件。需要特別指出的是，噴涂施工前工件需要進(jìn)行前處理，脫脂和磷化后會(huì)對(duì)工件進(jìn)行加熱預(yù)烘，因此工件在噴涂時(shí)溫度一般大于室內(nèi)溫度，經(jīng)過測(cè)定工件溫度大約為25~35℃之間。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，噴房溫度在10~30℃均可，前處理水洗后預(yù)烘烤溫度為80~100℃，噴涂前工件溫度約為20~35℃之間較為適宜。當(dāng)室溫較低時(shí)，提高預(yù)烘溫度，可以防止涂料流掛；當(dāng)室溫過高時(shí)，可適當(dāng)降低預(yù)烘溫度，防止涂料干燥過快，流平不好，造成漆膜外觀不好。

　　表8環(huán)境溫度及工件溫度對(duì)漆膜外觀影響表8環(huán)境溫度及工件溫度對(duì)漆膜外觀影響同樣，若空氣中的相對(duì)濕度偏大，水的揮發(fā)速率慢，不利于水性涂膜的干燥，時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)影響涂膜的性能指標(biāo)(如鹽霧老化等)；相對(duì)濕度偏小，水的揮發(fā)速率快，不利于水性涂料的流平，降低涂膜的外觀效果。因此，要嚴(yán)格控制水性涂料噴涂時(shí)的相對(duì)濕度。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，相對(duì)濕度控制在30%~75%比較適宜。

　　3.4.3施工黏度涂料在儲(chǔ)存過程中，為了防止涂料體系中顏填料的沉降，一般原漆的黏度要比實(shí)際施工黏度大。在涂料施工過程中，再通過兌水稀釋達(dá)到合適的施工黏度再進(jìn)行噴涂。施工時(shí)黏度太低，涂膜容易流掛，涂膜厚度很難達(dá)到要求，涂層不豐滿；黏度太高，對(duì)涂膜流平性不利，涂層不平整。此外，黏度交大，噴涂困難，涂膜成膜質(zhì)量不好。本項(xiàng)目中的涂料施工黏度和施工性及涂料流平性關(guān)系見表9所示。由表9中數(shù)據(jù)可知，施工黏度控制在50~100s較為合適，噴涂容易，涂層流平性好，涂層豐滿度高。

　　表9施工黏度與施工性及涂層流平性關(guān)系表9施工黏度與施工性及涂層流平性關(guān)系3.4.4性能測(cè)試采用制備的涂料分別噴涂標(biāo)準(zhǔn)樣板和汽車懸架工件，分別測(cè)試性能，性能見表10，圖4為噴涂施工現(xiàn)場(chǎng)圖，圖5為噴涂施工后平衡懸架示意圖。由表10中數(shù)據(jù)可知，涂層平整光滑，無泡，外觀良好。涂層光澤在45~55之間。涂料對(duì)底材附著力較好，硬度達(dá)到H。特別地，噴涂后的樣板和工件具有較好的耐水和耐鹽霧性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，本項(xiàng)目涂料綜合了水性環(huán)氧酯涂料和水性丙烯酸涂料的優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品可常溫干燥，具有良好漆膜附著力、耐腐蝕性能優(yōu)異、存放穩(wěn)定性好，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑型涂料，可廣泛應(yīng)用于汽車零部件涂料領(lǐng)域。

　　表10標(biāo)準(zhǔn)樣板及工件涂層性能表10標(biāo)準(zhǔn)樣板及工件涂層性能*工件性能特指從工件上取下的部位，材料為鋼材。

　　圖4噴涂施工現(xiàn)場(chǎng)展示圖4噴涂施工現(xiàn)場(chǎng)展示圖5涂裝后平衡懸架工件圖5涂裝后平衡懸架工件3.5產(chǎn)品VOC數(shù)據(jù)2015年1月26日，國(guó)家財(cái)政部與國(guó)家稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布了“關(guān)于對(duì)涂料征收消費(fèi)稅的通知”（以下簡(jiǎn)稱“通知”），引起行業(yè)廣泛關(guān)注。“通知”要求自2015年2月1日起對(duì)涂料征收消費(fèi)稅，在生產(chǎn)、委托加工和進(jìn)口環(huán)節(jié)征收，適用稅率均為4%。“通知”特別指出，對(duì)施工狀態(tài)下?lián)]發(fā)性有機(jī)物(VOC)含量低于420克/升(含)的涂料免征消費(fèi)稅。在涂料行業(yè)整體利潤(rùn)率已經(jīng)相當(dāng)微薄的情況下征收4%的消費(fèi)稅，對(duì)于涂料行業(yè)及企業(yè)而言，無疑帶來了巨大的沖擊。為了推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)型，提升企業(yè)環(huán)保產(chǎn)品的比重，規(guī)避或減輕被征稅帶來的沖擊，采用水性涂料替代溶劑型涂料是一個(gè)有效的解決方案。根據(jù)GB/T23986-2009《色漆和清漆揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量的測(cè)定-氣相色譜法》（等同采用ISO11890-2:2006，該方法適用于VOC含量在0.1%和15%之間（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的樣品），對(duì)本項(xiàng)目的水性涂料產(chǎn)品測(cè)試VOC含量，結(jié)果如表11所示。

　　表11產(chǎn)品VOC含量測(cè)試結(jié)果表11產(chǎn)品VOC含量測(cè)試結(jié)果由表1中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本項(xiàng)目中水性涂料產(chǎn)品施工狀態(tài)下?lián)]發(fā)性有機(jī)物(VOC)含量低于420克/升，可免征消費(fèi)稅。

　　四、結(jié)論

本文中選用一種自乳化型水性環(huán)氧酯樹脂，添加特定的丙烯酸乳液作為成膜物，采用分散劑將顏料、填料研磨成為顏料漿，添加合適的涂料助劑，制備丙烯酸改性環(huán)氧酯水性涂料，將所制備涂料應(yīng)用于汽車底盤及零部件，研究了涂料配方及相應(yīng)產(chǎn)品的施工工藝條件，得出如下結(jié)論：

　　1、采用水性環(huán)氧酯和水性丙烯酸乳液作為成膜樹脂，所制備產(chǎn)品既保持了水性環(huán)氧酯可以空氣交聯(lián)，耐水和耐鹽霧性能優(yōu)異的特性，同時(shí)具有丙烯酸乳液快干、耐堿性好、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，綜合性能優(yōu)異。

　　2、涂料配方中采用丙烯酸聚合物作為分散劑研磨顏填料，選用環(huán)保的磷酸鋅作為防銹顏料，在配漆過程中加入聚醚改性有機(jī)硅作為流平劑，選用聚氨酯締合型增稠劑作為流變助劑，同時(shí)加入有機(jī)螯合物作為防閃銹劑，得到細(xì)度小于40μm，儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)異的水性涂料。

　　3、涂料施工過程中，噴房?jī)?nèi)的溫度和濕度需要調(diào)整在合適范圍。相對(duì)濕度控制在30%~75%比較適宜，噴房溫度在10~30℃，控制前處理后水洗預(yù)烘后工件溫度在20~35℃，所得涂料外觀較好。

　　4、施工采用無氣噴涂，噴涂時(shí)涂料黏度控制在50~100s噴涂容易，涂層流平性好，涂層豐滿度高。

　　5、采用本項(xiàng)目產(chǎn)品施工的工件涂層外觀良好。涂料對(duì)底材附著力較好，硬度達(dá)到H。噴涂后的樣板和工件具有較好的耐水和耐鹽霧性能，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑型涂料，在汽車零部件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　6、本項(xiàng)目的水性涂料產(chǎn)品安全環(huán)保，VOC含量?jī)H為182g/L，保護(hù)環(huán)境，符合綠色環(huán)保要求。

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