汽車底盤聚脲涂料防護應用研究

姚學民，孟昭輝，李 妲，鄧長福

(天津科瑞達涂料化工有限公司 天津 300457)

0 引 言

我國國內汽車涂裝標準與國外汽車涂裝標準存在很大差距，國內也一直采取不同部位不同標準的形式，車身標準遠遠高于底盤標準。這主要是因為涂料產品的性能一直較低導致傳統的底盤配套涂層性能制定標準較低，長期以來沿用老的標準。車身和底盤不同的標準導致了汽車不同部位的防護性能差異較大，不能達到整體的協調防護作用，特別是在一些環境惡劣的地區這種差異更明顯地表現出來。伴隨涂料技術的不斷發展和新材料在涂料生產中的應用，汽車底盤配套涂層的性能有了很大提高，這也就使得提高汽車底盤防護指標具有了可行性。

聚脲技術是近年來在國內才開始研究的新產品，在汽車涂裝上應用更是一個新的應用領域，通過不斷的研究和應用測試，聚脲涂料具有了很好的應用基礎和市場推廣前景。

1 聚脲的基本特征

聚脲的反應機理見圖 1，聚脲與聚氨酯的區別見表1。

圖1 聚脲的反應機理Fig.1 Reaction mechanism of polyurea

NCO-OH型為傳統意義的聚氨酯產品，反應過程相對較慢，通常需 4～6,h；NCO-NH2型為第一、第二代噴涂聚脲產品，反應過程極快，只需幾秒到十幾秒；NCO-NH型為第三代聚脲產品，反應快慢適中，需10～30,min。第三代聚脲產品的核心技術是potlife大幅延長，使得該類產品的涂裝應用容易實現。

表1 聚脲與聚氨酯的反應特征Tab.1 Reaction characteristics of polyurea and polyurethane

2 新材料在聚脲產品中的應用

2.1 微膠囊自修復技術原理

涂料在使用過程中，由于受到化學介質的侵蝕或力學性能發生變化會產生裂紋和破損，這些裂紋和破損的延伸使得基材暴露于大氣中，受到水汽、氧氣等作用，從而加速了涂層的剝落和基材的腐蝕。將高分子修復材料包裹在聚脲樹脂里制成微膠囊，當基材產生裂紋時微膠囊破裂，由于裂縫產生的毛細管虹吸作用，修復材料將迅速滲入裂紋并形成保護層，從而達到自修復的目的(見圖2、3)。

圖2 微膠囊自修復示意圖Fig.2 Self-repair diagram

圖3 微膠囊示意圖Fig.3 Schematic diagram of microcapsule

圖4 不同微膠囊用量下涂層耐鹽霧不同時期的表現Fig.4 Performance of different periods of salt-tolerant mist coating under different microcapsule dosages

從圖 4可以看到，伴隨微膠囊用量增加，破壞涂層的修復效果越來越好，伴隨著時間的延長更明顯顯現出微膠囊的修復效果，微膠囊技術的應用可以顯著延長涂膜耐鹽霧時間，達到長效防護的目的。

2.2 石墨烯材料的應用

石墨烯材料(見圖 5)由于其超薄、超導、層狀結構等特性已在很多行業有效應用，利用石墨烯材料的層狀結構對防腐蝕性有極佳的效果，涂料中添加一定量的石墨烯可以很好地提高涂膜的抗腐蝕性，從而達到對基材的長效防護目的。

圖5 石墨烯材料防腐功能Fig.5 Graphene materials

3 試驗結果與討論

3.1 聚脲涂料汽車底盤防護效果

從表2中可以看到環氧富鋅底漆配套聚脲面漆的涂層具有對汽車底盤的很好防護效果，在耐鹽霧和耐老化性能上達到了很高的標準，聚脲面漆在60,℃×20,min條件下進行干燥節省了大量的能源，符合國家節能降耗的要求。

表2 汽車底盤防護效果Tab.2 Protective effect of automobile chassis

3.2 聚脲涂料汽車底盤長效防護效果

從表3可以看到超導電防腐底漆、陰極電泳漆、聚脲面漆的配套涂層耐鹽霧性、耐老化性都有非常明顯的提高，這種配套涂層具有更長效的防護效果，在惡劣的作業環境中更能凸顯出優異的性能，具有很好的推廣價值。

3.3 聚脲涂料冷板防護效果

從表4可以看到，冷板部件的防護采用陰極電泳漆配套聚脲面漆的方式可以達到很好的防護效果，而且這種配套方式適合連續化生產模式，能夠節省能源、場地，提高生產效率，非常適合推廣應用。

表3 汽車底盤長效防護效果Tab.3 Long-lasting protective effect of automobile chassis

表4 冷板部件的防護效果Tab.4 Protective effects of cold-panel components

4 結 語

聚脲涂料是一種新型產品，具有低溫干燥和性能優異的特點，面對汽車底盤需要節能降耗和提高涂膜防護效果的要求，聚脲涂料具有非常好的應用價值。特別是在具有更高防護要求的涂裝中，通過配套涂層的調整可以達到長效防護的目的。聚脲涂料適合連續化生產，能夠為生產單位節省大量的能源和空間，具有很好的市場推廣前景。