汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制

鮑磊（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066011）

汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制

鮑磊（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066011）

當前，隨著國民經濟的發展及人們對汽車需求量的不斷增加，我國汽車工業的發展也越來越旺盛。作為汽車的重要部件，汽車輪轂的質量和性能一直都深受人們的關注。汽車輪轂上通常都需要涂覆防腐涂料，所以好的防腐涂料至關重要。近年來，人們研發出了一種低重金屬防腐涂料，其重金屬含量遠低于國家標準，具有優異的綜合性能，目前已被廣泛應用于汽車輪毅等汽車部件當中。本文主要針對汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制進行了試驗分析。

汽車輪轂；低重金屬防腐涂料；防腐涂料；研制

自改革開放以來，我國的汽車工業得到了迅速發展，可以說，目前其已成為了我國的國民經濟支柱產業之一，極大地帶動了我國的國民經濟發展。而與此同時，一些相關行業也得遇了巨大的發展機遇。汽車輪轂是汽車上的一個重要部件，而汽車輪轂用防腐涂料則是為了確保汽車輪轂不被腐蝕的重要涂料，它的裝飾性、干燥性及耐鹽霧性等都在很大程度上影響著汽車輪轂的性能。本文主要介紹了一種汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制方法，該防腐涂料具有優異的綜合性能，并達到了國家的相關標準要求。

1 試驗部分

1.1 主要儀器和材料

本試驗主要應用的儀器有：美國Q-PANE公司所生產的CCT-1100鹽霧箱和上海現代環境工程技術有限公司所生產的分散機。主要應用的材料有：北京東方化工廠所提供的丙烯酸單體、自制低玻璃化溫度丙烯酸樹脂、錦西石化公司所提供的苯乙烯、四川北方硝化棉股份有限公司所提供的硝酸纖維素、市售常規分子量調節劑和引發劑、石家莊市鑫盛化工有限公司所提供的低重金屬磷酸鋅、贏創德固賽特種化學（上海）有限公司所提供的炭黑以及德謙（上海）化學有限公司所提供的助劑。

1.2 低玻璃化溫度丙烯酸樹脂的制作

利用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈以及脂類單體，在引發劑的作用下，使之發生自由基共聚合反應，加之采用分子量調節劑對樹脂分子量進行調控，最終合成低玻璃化溫度丙烯酸樹脂。這種樹脂實現了對硝酸纖維素樹脂的增塑及改性，改善了小分子增塑劑易遷移、降解及失效的缺陷，具有更好的耐候性和附著力。

1.3 低重金屬防腐涂料的配方設計

低重金屬防腐涂料的配方主要包括：低Tg丙烯酸樹脂（質量分數20.0%）、低重金屬磷酸鋅（質量分數12.0%）、炭黑（質量分數2.5%）、填料（質量分數5.0%）、分散劑（質量分數0.5%）、消泡劑（質量分數0.3%）、增塑劑（質量分數2.0%）、1/2s硝酸纖維素液（質量分數38.0%）、30s硝酸纖維素液（質量分數15.0%）、功能助劑（質量分數1.5%）、混合溶劑（質量分數3.2%）。

1.4 低重金屬防腐涂料的制備工藝

低重金屬防腐涂料的制備工藝步驟為：①將低Tg丙烯酸樹脂和分散劑、消泡劑、混合溶劑等混合，以1000r/min的速度攪拌均勻；②加入低重金屬磷酸鋅、炭黑及填料，以2000r/min的速度攪拌均勻，并分散10min，再以砂磨機研磨至細度達到30μm；③加入1/2s硝酸纖維素液和30s硝酸纖維素液以及增塑劑、功能助劑等，混合均勻，并以混合溶劑調節黏度和固體分，最后檢驗包裝。

1.5 性能測試

性能測試結果為：涂膜顏色及外觀符合標準（外觀平整，符合標準樣板）；黏度測試結果為155s，標準為140-200s；固體分測試結果為43.5%，標準為≥40%；干燥時間測試結果為表干≤15min、實干≤50min，標準為表干≤20min、實干≤60min；60°光澤測試結果為25.8%，標準為10%-40%；硬度測試結果為0.5，標準為≥0.5；柔韌性測試結果為1mm，標準為≤1mm；耐沖擊性測試結果為40cm，標準為≥40cm；附著力測試結果為1級，標準為≤2級；24h耐水性測試結果為168h無異常，標準為允許涂膜泛白，2h恢復；耐汽油性測試結果為168h無異常，標準為涂膜不脫落、不起泡，允許輕微變軟；250h耐鹽霧性測試結果為300h不生銹，標準為不生銹；VOC測試結果為569g/L，標準為≤700g/ L；鉛測試結果為30.8mg/kg，標準為≤1000mg/kg；鎘未檢出，標準為≤100mg/kg；汞未檢出，標準為≤1000mg/kg；鉻未檢出，標準為≤1000mg/kg。

2 討論

2.1 丙烯酸樹脂對低重金屬防腐涂料性能的影響

利用丙烯酸樹脂所制備的低重金屬防腐涂料具有耐候性好、耐熱性好、耐腐蝕性好、耐水性好以及附著力佳等優點。低玻璃化溫度丙烯酸樹脂可起到有效的增塑劑作用。硝酸纖維素涂料雖然具有干燥快等優點，但卻也存在著光澤差、柔韌性差、附著力差以及不揮發分含量低等缺點。而通過低玻璃化溫度丙烯酸樹脂，正改善了其的缺點，實現了對其的增塑及改性。單體、溶劑、引發劑以及分子量調節劑和相關工藝等因素，均對最終的樹脂質量具有很大的影響。之所以利用多種單體組合來制備共聚合樹脂，是因為這樣所制備出的樹脂能夠滿足各方面性能的要求。在設計配方之時，要充分考慮到玻璃化溫度、單體之間的競聚率及其所帶官能團的特性。玻璃化溫度主要影響著聚合物的柔軟性或硬脆性；單體之間的競聚率則主要影響著聚合物各方面性能的穩定性。若想得到耐油性的樹脂，需要增加適量的丙烯腈。

2.2 顏料體積濃度對低重金屬防腐涂料性能的影響

顏料體積濃度對低重金屬防腐涂料的性能具有著十分明顯的影響和作用。適宜的顏料體積濃度，可以使防腐涂料具有更好的電絕緣性，從而起到更好的保護作用，因為其對介質的吸附性較小。當顏料用量少于臨界顏料體積濃度時，隨著顏料體積濃度的上升，防腐涂料的防銹性能也會提高；而反之，當顏料用量高于臨界顏料體積濃度時，隨著顏料體積濃度的上升，防腐涂料的防銹性能會大幅度下降。所以在配方設計中，需要將顏料體積濃度控制在臨界顏料體積濃度以下。

2.3 防銹顏料對低重金屬防腐涂料性能的影響

化學防銹顏料有很多種，常見的幾種主要為鉛系、鋅系及鉻酸鹽和磷酸鹽顏料。其中，鉛系和鉻酸鹽顏料由于對人體的危害較大，所以應當禁用。而綜合來看，同時符合防腐性能和環保要求的為磷酸鹽顏料，本試驗所應用的即為低重金屬磷酸鋅顏料。磷酸鋅可水解生成氫氧化鋅和二代磷酸鹽離子，從而形成附著和阻蝕絡合物，對于金屬來說是一種在陽極范圍內十分有效的保護層。為使低重金屬防腐涂料能夠同時滿足汽車輪轂的理化性能要求和環保要求，需要通過實驗來選擇最佳的防銹顏料。結果發現：三聚磷酸鋁的鉛含量為196.35mg/kg，鎘含量為2.93mg/kg，鉻、汞未檢出；低重金屬磷酸鋅的鉛含量為

8.21 mg/kg，鎘含量為2.12mg/kg，鉻、汞未檢出；普通磷酸鋅的鉛含量為4040.65mg/kg，鎘含量為70.27mg/kg，鉻含量為3.18mg/ kg，汞未檢出。其中低重金屬磷酸鋅的結果最好。

3 結語

綜上所述，近年來，在我國汽車工業發展的推動下，人們對汽車輪轂防腐涂料的研發也越來越重視。本文所介紹的這種汽車輪轂用低重金屬防腐涂料，具有良好的干燥性、耐腐蝕性、耐汽油性、耐水性以及綜合理化性能，并且其重金屬含量遠低于國家標準，符合環保要求，因此是一種很好的汽車輪轂防腐涂料。目前，該防腐涂料已被廣泛應用于汽車輪毅等汽車部件當中。

[1]王培明，陳偉娟，劉建穎，劉萍.汽車輪轂用低重金屬防腐涂料的研制[J].中國涂料，2013，(05):43-46.

[2]王軍，姜曉輝.汽車輪轂金屬閃光漆的研制與應用[J].涂料技術與文摘，2004，(01):16-19+6.

鮑磊（1983-），男，本科，工程師，主要從事汽車輪轂涂裝噴涂的技術管理工作