劉家1，張志良1，凌輝1，2，鄭義釗1，鄭呂鳳1(1.廣東三和化工科技有限公司，廣東中山 528429；2.廣東新山禾發(fā)展有限公司，廣東中山 528429)
0 前言
在中國汽車市場，傳統(tǒng)車型外觀顏色單調(diào)，而各汽車廠商主要力求改善汽車的功能性及寬敞度，真正涉及汽車外觀顏色的改變并不多。伴隨國內(nèi)汽車消費(fèi)文化的成熟，車主對車身顏色的個(gè)性化需求也日益增加，從而使可剝離輪轂改色噴漆得到快速發(fā)展。其原理是將涂料噴涂于輪轂表面，經(jīng)自然干燥后，會(huì)在輪轂表面形成一層高分子材料薄膜，可以有效保護(hù)輪轂表面不受擦傷和因處于陽光照射、風(fēng)、霜、雨、雪等自然環(huán)境而產(chǎn)生變色、粉化、老化等缺陷，同時(shí)可滿足車主對顏色的個(gè)性化需求，豐富車身顏色。在不需要保護(hù)時(shí)可以手工揭去，使用方便效果理想。
可剝離性表面保護(hù)膜興起于20世紀(jì)70年代初的日本，并在80年代進(jìn)一步發(fā)展。此外，美國及歐洲一些國家經(jīng)過20多年的研究更新，在產(chǎn)品性能、產(chǎn)量、品種等方面有很快的發(fā)展，例如：Bernola OA在1970年就曾發(fā)表過有關(guān)快速干燥可剝離膜在核技術(shù)的應(yīng)用。目前，我國可剝離性保護(hù)涂料的生產(chǎn)立足于環(huán)保，保證產(chǎn)品對人體和環(huán)境無污染等方面的研究和發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了一定的水平。例如胡乃昌等用SBS樹脂、滑石粉、酚醛樹脂及其他助劑制備出的可剝離性保護(hù)涂料，易于手工剝出，具有良好的柔韌性、延伸性、附著穩(wěn)定性和可剝性，可用于金屬幕墻和其他材料的臨時(shí)保護(hù)，并在一些領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文以SEBS熱塑性彈性體為主要成膜物質(zhì)，從不同溶劑類型、SEBS含量及料氣比等因素對可剝離輪轂改色噴漆各項(xiàng)性能展開研究。
1 試驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)所需的原料來源及規(guī)格見表1。
1.2 試驗(yàn)設(shè)備
分散機(jī)，SFJ-400，上海現(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)；旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，NDJ-85，上海昌吉地質(zhì)儀器；邵爾橡膠硬度計(jì)，LX-A，浙江樂清市海寶儀器；涂-4杯，深圳三利；灌封充氣設(shè)備；電子天平，ES4100，精度0.01 g，德安特傳感器。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 基礎(chǔ)配方設(shè)計(jì)
試驗(yàn)基礎(chǔ)配方初步設(shè)計(jì)如表2。
1.3.2 液體SEBS和色漿的制備
稱取一定量固體SEBS，邊分散邊加入至相應(yīng)溶劑中，調(diào)整分散機(jī)轉(zhuǎn)速為1 000 r/min，分散5 min，密封放置1 h以上至體系呈透明無明顯顆粒為止，得到固含量為25%的液體SEBS，備用。
稱取一定量液體SEBS和分散劑D-851，邊分散邊加入一定量熒光粉，調(diào)整分散機(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，分散30 min，密封放置，得到色粉含量為20%的色漿，備用。
1.3.3 可剝離輪轂改色噴漆的制備
按表2配方稱取一定量已制備好的色漿、液體SEBS、其他微量助劑等，邊攪拌邊加入至相應(yīng)體系的溶劑中，分散機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整為800 r/min，分散15 min即得到基礎(chǔ)色漆，過濾后按一定料氣比充入DME，進(jìn)行灌封分裝，得到熒光色可剝離輪轂改色噴漆成品。
2 結(jié)果與討論
2.1 成膜物SEBS質(zhì)量含量的探討
SEBS是一種多用途的新型熱塑性彈性體，在科技界有人將其稱之為“第四代橡膠”。SEBS是以聚苯乙烯為末端段，以聚丁二烯加氫得到的乙烯-丁烯共聚物為中間彈性嵌段的線性三嵌共聚物。加氫后的SBS的中間聚丁二烯嵌段就轉(zhuǎn)化成了乙烯和1-丁烯的無規(guī)共聚段而成為SEBS。SEBS不含不飽和雙鍵，因此具有良好的穩(wěn)定性和耐老化性。SEBS與SBS相比，SEBS的耐熱性顯著提高，使用溫度和加工溫度分別可達(dá)130 ℃和290 ℃，而SBS相應(yīng)為65 ℃和200 ℃。耐候性好，暴露試驗(yàn)3 000 h后，強(qiáng)度保持率為95%。
SEBS耐無機(jī)酸、醇類等化學(xué)品，具有良好的溶解性和共混性，能溶于常用的溶劑中，能與許多聚合物共混，能與其他材料如橡膠工業(yè)中常用的烷油或環(huán)烷油，以及其他聚合物和填料配煉生產(chǎn)特殊用途的制品。在本研究中，用相同的工藝條件和計(jì)算參數(shù)，制備出固體SEBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為8%、10%、15%、18%、20%這5類可剝離輪轂改色噴漆，將其噴涂于鐵板上。通過檢測不同SEBS含量涂料的黏度和涂膜的剝離效果，確定合適的SEBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)。其檢測結(jié)果見表3。
從表3可知，隨著SEBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，涂料黏度不斷增加，黏度過高對噴漆噴出效果影響極大，因此需防止其黏度過高，則SEBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜過高。從剝離效果可知，當(dāng)SEBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，即可整張剝離，黏度為13 s，亦滿足噴漆噴出效果。則試驗(yàn)表明，成膜物質(zhì)SEBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，滿足設(shè)計(jì)要求。
2.2 溶劑類型對可剝離涂膜的影響
為滿足可剝離噴漆的施工工藝，要求有不同的溶解性和揮發(fā)特性的溶劑來配合。使用單一溶劑不能勝任，必須應(yīng)用混合溶劑，以照顧全面。而混合溶劑又不像單一溶劑那樣簡單，它除了滿足溶解性和揮發(fā)特性外，還有溶劑平衡的問題。本試驗(yàn)以二氯甲烷、6#溶劑油、甲苯、二甲苯和醋酸乙酯按不同比例制備5種不同揮發(fā)速度的混合溶劑，分別制備可剝離噴漆，噴涂于鐵板上。通過檢測可剝離涂膜各方面的性能，確定其合適的溶劑類型。其檢測結(jié)果如表4所示。
由表4可知，隨著低揮發(fā)性溶劑含量的增加，涂膜出現(xiàn)針孔的狀況得到明顯改善。溶劑揮發(fā)過快，涂膜表面快速干燥，涂膜內(nèi)縫隙減少，導(dǎo)致內(nèi)層涂膜內(nèi)的溶劑無法全部從剩余空隙中揮發(fā)，從而突破涂膜，形成氣孔或針孔。增加低揮發(fā)性溶劑，延長涂膜表干時(shí)間，可以改善出現(xiàn)針孔的狀況，但是隨著低揮發(fā)性溶劑的不斷增加，涂膜變軟，不易剝離，且表干時(shí)間過長。綜合考慮可剝離輪轂改色噴漆各方面需求，當(dāng)?shù)蛽]發(fā)性溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，符合設(shè)計(jì)要求。
2.3 增塑劑含量對涂膜可剝離性的影響
增塑劑又稱為軟化劑，是指能夠降低橡膠分子鏈間的作用力，改善加工工藝性能，并能提高膠料的物理機(jī)械性能，降低成本的一類低分子量化合物。石油系增塑劑是橡膠加工中使用最多的增塑劑之一，增塑效果好，來源豐富，成本低廉。本試驗(yàn)選用芳烴油作為SEBS增塑劑，芳烴油也稱芳香烴或芳烴，是指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔�，它是石油化工的基本產(chǎn)品和基礎(chǔ)原料之一。具有良好的橡膠相容性、耐高溫、低揮發(fā)等特點(diǎn)，能顯著改善橡膠的加工性能，可以增強(qiáng)橡膠產(chǎn)品的抗風(fēng)化、耐氧化、耐磨擦、抗衰老程度，同時(shí)能幫助膠料中填充劑的混合和分散，被廣泛應(yīng)用于再生膠及多種橡膠制品等行業(yè)。
本試驗(yàn)中，加入增塑劑芳烴油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%、1.5%、2%。芳烴油在幫助膠料混合和分散的同時(shí)由于自身黏度較高，造成黏度先降低后升高的現(xiàn)象。其邵氏硬度在增塑劑含量為1.5%時(shí)有所降低，但基本變化不大，如圖1所示。分別將3組液體SEBS做成可剝離噴漆成品，檢查涂膜可剝離性，檢測結(jié)果顯示增塑劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，涂膜可剝離性能好，符合設(shè)計(jì)要求。
2.4 料氣比對涂料噴出狀態(tài)的影響
本探究試驗(yàn)以DME為拋射劑，DME本身是一種極性化合物，但與許多極性及非極性溶劑均具有良好的相容性，能與大多數(shù)樹脂相容。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)5種不同料氣比，通過分析不同料氣比下涂料噴出狀態(tài)，確定其理想的料氣比，結(jié)果如表5所示。
不同料氣比對漆料噴出狀態(tài)影響很大，從而間接影響涂膜性能。當(dāng)充入氣體較少時(shí)，霧化效果不好，噴出時(shí)料液容易出現(xiàn)飛絲的現(xiàn)象。反之，充入氣體較多時(shí)，霧化過度，影響涂膜可剝離效果。由表5可以看出，當(dāng)選用料氣比為5∶3時(shí)，噴出狀態(tài)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3 結(jié)語
(1)通過初步篩選，配方中成膜物質(zhì)SEBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，稀釋劑中低揮發(fā)性溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，增塑劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，料氣比選用5∶3時(shí)，可剝離輪轂改色噴漆各方面性能及可剝離效果，均符合設(shè)計(jì)要求。
(2)利用SEBS為主要成膜物質(zhì)制備的可剝離輪轂改色噴漆，各項(xiàng)指標(biāo)滿足汽車涂料的性能要求。
(3)本探究試驗(yàn)開發(fā)的可剝離輪轂改色噴漆，具有可剝離性好、耐候、耐水、耐摩擦等特點(diǎn)，在保護(hù)輪轂的同時(shí)滿足車主對色彩個(gè)性化的要求，具有良好的市場前景。
