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QUV老化試驗箱在研發提高汽車塗料性能的光穩定劑上的應用

發布於:2022-08-16

汽車行業(ye) 的塗料無處不在。塗層不僅(jin) 賦予車身所需的顏色,而且還為(wei) 暴露在紫外線下的部件提供耐候保護,並為(wei) 內(nei) 表麵提供光滑的飾麵。新開發的用於(yu) 光穩定和表麵改性的添加劑有助於(yu) 增強這些塗層的外觀和耐久性。

OEM 和修補麵漆的戶外耐久性一直是整個(ge) 汽車塗料行業(ye) 的重要關(guan) 注領域。隨著塗料技術的發展,麵漆耐候性要求必須滿足越來越嚴(yan) 格的市場標準。然而,汽車修補麵漆具有額外的挑戰,由於(yu) 應用工藝,與(yu) OEM 麵漆無關(guan) 。

當然,與(yu) OEM 塗料相反,汽車修補漆沒有高溫烘烤,這極大地限製了樹脂技術。其他挑戰包括灰塵吸收、油漆室的矽樹脂汙染會(hui) 導致塗層出現魚眼、由於(yu) 多層應用導致的塗層厚度不規則,最後是改進罐內(nei) 顏色的概念。

UV過濾器特性和罐內顏色

汽車修補漆麵漆的罐內(nei) 顏色可定義(yi) 為(wei) 塗漆工通過罐觀察到的清漆顏色。該屬性在汽車修補漆行業(ye) 中廣為(wei) 人知,在世界所有地區都是一項挑戰。塗裝者總是喜歡低罐內(nei) 顏色的清漆,並且經常將其視為(wei) 選擇清漆供應商的關(guan) 鍵標準。

罐內(nei) 顏色對汽車麵漆耐候性能的影響並不直觀。畢竟,影響罐內(nei) 顏色的主要因素是麵漆的紫外線吸收劑成分。事實上,與(yu) 紫外線吸收劑相反,作為(wei) 麵漆最重要成分的樹脂實際上對罐內(nei) 顏色沒有影響。

在一項長期研究中,科萊恩的塗料專(zhuan) 家旨在為(wei) 汽車修補清漆開發一種獨特的紫外線吸收劑解決(jue) 方案,從(cong) 而提高耐候性能,同時將罐內(nei) 塗料的顏色保持在與(yu) 當前市場標準相比最低的水平。

目前汽車清漆中使用的紫外線吸收劑分為(wei) 三種類型,每一種都有自己的優(you) 缺點(表 1 和圖 1)。

圖1:供應的紫外線吸收劑的顏色

汽車修補漆中常用的紫外線吸收劑(UVA1、UVA2和UVA3)的主要特點。

為(wei) 了了解每種紫外線吸收劑對配方中罐內(nei) 顏色特性的泛黃影響,圖 2 顯示了每種紫外線吸收劑的不同吸光度曲線。

圖 2 顯示了每種紫外線吸收劑的不同吸光度曲線。

參考圖 2,理論上草苯胺 UVA 應該具有最低的初始顏色,因為(wei) 與(yu) 其他 UV 吸收劑相比,它們(men) 的 UV 吸光度距離可見光譜(低於(yu) 375 nm)最遠。

然而,回到圖 1,從(cong) UVA-4中可以清楚地看出,這一理論的基本原理並不總是得到支持。

表 2 引用了 C* 值,為(wei) 這一基本原理增加了額外的支持。

表2:2%紫外線吸收劑(在固體(ti) 粘合劑上)在汽車丙烯酸清漆中的顏色測量(C*)

在這項研究中,科萊恩開發了 UVAX,這是一種創新的紫外線吸收劑解決(jue) 方案,具有較佳的罐內(nei) 顏色特性,如圖 1 中的 C* 測量值所示。

該研究的下一步是確定標準紫外線吸收劑在塗在白色底漆上的 2K-PU 汽車清漆中的耐候性能,並將它們(men) 與(yu) 新開發的(尚未商業(ye) 化的)產(chan) 品 UVAX 進行比較。對於(yu) 加速老化試驗,采用氙弧人工老化儀(yi) 和 -B 暴露試驗。在表 3 中,總結了QUV老化試驗箱和氙燈老化箱試驗的標準化方法和設備設置。

表3:QUV加速老化試驗的設備設置

在撰寫(xie) 本文時,隻有 1000 小時的暴露數據可用。在如此短的時間間隔內(nei) 進行的兩(liang) 次加速老化試驗都沒有觀察到測試產(chan) 品的光澤度有顯著差異。在顏色變化(ΔE)方麵,測試產(chan) 品之間的天氣計(WoM)暴露也沒有發現大的差異;然而,在這個(ge) 區間內(nei) ,QUV中可以觀察到一個(ge) 明顯的趨勢,如下圖所示。

圖1:2%的紫外線吸收劑的顏色測量

較低的罐內顏色和改進的耐久性

在一項長期研究中,科萊恩旨在開發一種用於(yu) 汽車修補清漆的高性能紫外線吸收劑解決(jue) 方案。與(yu) 目前使用的紫外線吸收劑相比,選擇的高性能標準是較低的罐內(nei) 顏色和改善的耐候性能。根據主要顯示在圖 3 和圖 4中的結果,我們(men) 證明了使用我們(men) 新開發的紫外線吸收劑解決(jue) 方案,可以實現更低的罐內(nei) 顏色以及更高的耐用性。QUV老化試驗箱仍在運行長達 3000 小時,以驗證下圖4中已編譯和說明的結果。 

白色底漆上的2K-PU清漆的顏色變化

除了麵漆的持久外觀外,光滑和耐刮擦的汽車內(nei) 飾對於(yu) 愉快的駕駛體(ti) 驗至關(guan) 重要。對於(yu) 表麵的改性,添加劑廣泛用於(yu) 塗料工業(ye) 。

主要是合成蠟對不同種類的變化起著重要作用。特別是微粉化的蠟或聚合物能夠提供令人愉悅的手感。科萊恩的解決(jue) 方案,稱為(wei) Ceridust®,是非常精細的粉末蠟,粒徑範圍在 5 到 30 微米之間。添加劑基於(yu) PE 或氧化 PE 蠟、PP 蠟、酰胺蠟、FT 蠟、褐煤蠟、PTFE 或特種蠟,包括可再生資源。

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