□ 潘 倩，曾勝江

(葉氏化工研發(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。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，結果顯示：該單涂層高光黑色PU涂料在PC上有穩定的附著力、優異的耐介質性，可實現完全固化后的返修重涂，適合汽車塑料內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附著力變差， 傳統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異 性能結合在一起，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、耐介質性能同時保持對素材穩定附著力，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性差[8-11]，這是由涂膜本身 的交聯密度決定的。如何保證在PC上有穩定而廣泛 的附著力的前提下，同時提供優異的外觀，一直是業 內的難題。本研究通過篩選不同的羥基樹脂，搭配使 用功能樹脂，配合適當的助劑和溶劑，成功研制了可 廣泛用于多種PC素材，性能優異，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：工業級，大昌樹脂；功能樹脂：自制； TIN-22：工業級，Deuchem；醋酸丁酸纖維素：工業 級，伊士曼；甲基異丁基酮：工業級，丁酮：工業級，醋 酸丁酯：工業級，江門謙信；助劑：BYK；L75、N3390、 Z4470：工業級，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 力穩定、耐高低溫沖擊優異和耐化學品性優異等特 點。

3 結果與討論

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樹脂包括聚酯樹脂和羥基丙烯酸 樹脂。針對PC素材的穩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 高豐滿度的優點，其中聚酯樹脂的豐滿度更為優異， 且涂膜的柔韌性明顯優于丙烯酸樹脂。中高羥丙烯 酸樹脂則是具有優異的硬度和外觀，但涂膜應力太 大。但兩者均無法在PC素材上有穩定的附著力，這是 因為中高羥樹脂交聯的涂膜更加致密，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 樹脂首先應具備優異的耐介質性和外觀。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，且 本身具有極好的柔韌性，在塑膠底材上有一定的附 著力，能實現自身重涂，但干速較慢。高羥丙烯酸樹 脂，干速和硬度更為優異，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，在結構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，以及涂膜交聯密度進一步提高，PC素材 內應力釋放，涂膜受內聚力影響，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，緩解涂膜受熱時產生的內應力變化，協調與 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，涂膜表現出優異的耐熱老化性能。

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異的耐化學 品性，初期擬定了2種可能的方案：高交聯密度和高 溶劑釋放能力。高交聯密度的涂膜可以有效防止化 妝品中小分子物質的入侵，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，在光老化試驗后會出現較大 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 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材質均有穩定而廣泛的附著力，并且 可實現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 化妝品性及多種環測的要求，可廣泛用作汽車內飾 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 語

該項目難點在于對不同PC素材的廣適性和優異 的豐滿度以及優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提供了 涂膜優異的豐滿度和耐化妝品性，功能樹脂提供了 涂膜的耐熱穩定性。

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收稿日期 2014-02-30