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车用抗石击涂料分类

  车用抗石击涂料主要用于汽车车底、挡泥板等部位,能有效防止汽车在行驶过程中受到碎石、泥砂等撞击而造成严重毁损和锈蚀,延长汽车的使用寿命,并且能有效地降低汽车运行中产生的振动和噪声。该产品一般喷涂在车身电泳漆表面,经过油漆烘烤工艺固化后,达到防石击的功能。故又称防石击涂料,车底抗石击涂料。由于多使用在汽车底盘,故行业内也称底盘抗石击涂料,底盘防腐胶,底盘胶等。

  车底抗石击防护胶作为一种特殊功能型涂料,是数十种汽车用胶粘剂中用量最大的一种,几乎占汽车用胶粘剂总量的一半。车底抗石击胶按基材来分,主要有聚丙烯酸酯型PVC(聚氯乙烯)塑溶胶型聚氨酯型沥青型。上世纪80年代中期以前,沥青基抗石击防护胶曾长期被采用,它具有较好的防腐、耐水性能,且成本低廉,但其机械强低、耐砂石冲击性差,尤其是耐高温性能方面欠佳 ,同时还存在容易起泡、脆裂、组成成分中的石棉致癌等弊端,故现阶段沥青基抗石击涂料已逐渐被市场淘汰。但是在汽车后市场,那些低端的灌装汽车用品在某些地区,某些平台仍然有一定的销量。聚氨酯系抗石击防护胶综合性能好,固化后表面平整、细腻,具有良好的外观装饰效果,但成本较高,且施工不方便,在生产过程中需进行搅拌防止溶剂析出,同时又要避免防护胶因温度过高而凝结,烘干过程中也需随时控制升温速度,防止升温过快造成涂层针孔。由于成本和施工方面的限制,聚氨酯型抗石击涂料的推广应用具有一定的局限性。PVC塑溶胶,又称PVC抗石击涂料,在我国的研究和应用起步较晚,80年代后期,随着一些汽车制造厂从国外引进车型和技术,以及改型换代产品的投产,人们逐渐开始使用PVC塑溶型抗石击防护胶。此胶以优异的性能、低成本迅速普及。但PVC塑溶胶是含氯材料,在降解过程中产生含氯的气体,对环境和人体健康造成危害。开发应用无PVC树脂的环保型抗石击涂料已是当今发展趋势,聚丙烯酸酯型抗石击涂料是在此基础上发展起来的环保型汽车防护胶,它不含氯材料,在分解的过程中释放的气体为碳氢化合物,对环境和人体不造成危害。

  很多读者可能搞不清油漆与涂料的关系,其实油漆是一种历史称呼,过去的油性漆是因为主要的成分是桐油以及生漆,以这些植物油作为原材料生产出来的,而涂料属于有机化工高分子材料,主要的原料就是高分子合成树脂。油漆的溶剂是油性的,而涂料的范围更广,按溶剂分为油性与水性,所以可以理解为油漆是涂料的一种。

  PVC车底抗石击防护胶

  PVC车底抗石击涂料是以聚氯乙烯树脂为主体成分,同时加入塑化剂、稳定剂、添加剂、增粘剂等混合而成的高温固化型糊状涂料。聚氯乙烯为主要成分,使固化后的涂膜具备良好的弹性、抗腐蚀性和耐石击性能等各项力学性能。塑化剂可使底涂胶浆糊化,使聚氯乙烯的可塑性增加,调节黏度,方便操作及成膜。稳定剂能提高涂料在较高温度下的稳定性,改善防护胶的贮存稳定性,防止涂层在高温发生变色和降解。添加剂具有增韧补强、改善流平性和触变性、提高成型性的作用,同时降低了防护胶的原材料成本。增粘剂在加热过程中与环氧电泳漆羟基(-OH)反应,形成良好的配位键,从而产生化学粘附作用,大大增加涂层对电泳漆的附着力,形成粘接强度高、力学性能好的弹性体。其中PVC车底抗石击涂料有普通型、低密度型和发泡型等,低密度型和发泡型是基于汽车轻量化和隔音降噪的需求在普通型基础上改进发展起来的。

2.1 普通型PVC抗石击防护胶

  普通型PVC抗石击防护胶是最早出现的PVC型底涂防护胶,其具有优异的抗石击防腐蚀性能和低廉的成本,同时操作方便,目前仍为大多数汽车厂所采用,属于一般技术水平的通用型产品。

  PVC底涂防护胶的固化过程属物理变化,在40~80℃开始产生缓慢的反应(塑化剂湿润 PVC 粒子,产生膨润),在高于80℃后膨润急速进行,最终塑化剂与PVC完全熔融成为一体,完成固化过程。涂层完全固化需要140℃/30min 。即涂膜需经140℃以上烘烤30min使之充分固化,才能使材料性能达到最佳状态 。

  目前国内大部分轿车生产厂家都已经在车底使用了抗石击涂料,每台车的PVC防护胶用量最高可达10kg以上。随着车辆使用年限的延长和车速的加快,对汽车底盘防护胶的抗石击性能要求大大提高,为了提高其抗石击性,要求增加抗石击防护胶的膜厚,大幅度增加涂膜厚度会急剧增加防护胶的用量,并且会使汽车重量增加,能耗增大,不利于汽车的轻量化设计,因此,如何使抗石击防护胶轻量化,以便在保证抗石击性能的前提下,降低防护胶的用量和汽车的油耗,就成为底涂防护胶研究的一个重要课题。

2.2 低密度 PVC 抗石击防护胶

  低密度抗石击防护胶是在汽车轻量化要求的基础上研发出来的,为了使抗石击防护胶达到轻量化的目的,在普通型防护胶中加入无机中空填料,如中空玻璃微 球、硅藻土中空球、中空碳酸钙等,以此来降低抗石击底涂胶的密度。但是,无机中空填料在受到外力冲击时容易破碎,导致涂膜耐冲击性下降,尤其是在低温状态,所以防护胶中无机中空填料的含量必须控制在合适的范围内,既可以保证底涂防护胶的抗冲击性,又能达到其轻量化的目的。部分汽车厂对低密度底涂的抗冲击性能有所顾忌,所以暂未得到大范围应用。

2.3 发泡型 PVC 抗石击防护胶

  为了解决低密度防护胶无机中空填料抗冲击性能差的问题,改为发泡塑料中空体,即在普通防护胶中添加塑料发泡剂,发泡剂受热后产生气体膨胀,使固化成膜后的抗石击防护胶具有了一定的膨胀率,由于塑料中空体的密度非常低( 0.02~0.05 ),可使涂膜密度大大降低 ,进而达到汽车轻量化的目的。同时,塑料发泡剂压缩回弹性好,受到局部冲击时缓冲强度高,不易破碎,抗冲击性能较好。塑料发泡剂虽然最大限度的减少了产品自身强度的降低,但由于中间为空腔,部分削弱了防护胶的强度,抗冲击性能还是不及普通型抗石击涂料。

  发泡型抗石击防护胶具有一定的隔音降噪性能,其原理是利用多孔性材料的特性阻抗,可以提升其隔音降噪的性能,当汽车在行驶过程中受到砂石冲击时,砂石冲击波在防护胶的微孔中产生摩擦和粘滞阻力,声波转化为热能被吸收,使汽车在行驶过程中的砂石冲击对驾驶者的影响降到最小。发泡型抗石击胶吸声系数越大,噪声在通过涂膜时的损失就越大。同一类型防护胶,涂膜越厚吸音系数越大,吸声效果越好。相同涂膜厚度下,发泡型比普通型吸声系数大,吸声效果好。发泡型和普通型底涂防护胶隔声量对比结果是,隔声量越大,对通过涂膜的噪声的阻抗作用越大。同一类型防护胶(发泡型或普通型),涂膜越厚隔声量越大,阻抗效果越好。相同涂膜厚度下,发泡型比普通型隔声量大,隔声效果好。

3 水性丙烯酸抗石击防护胶

  水性丙烯酸抗石击防护胶是一种新型的水性抗石击涂料,与 PVC 抗石击防护胶相比具有环保、性能稳定、节能等优点。

  水性丙烯酸底涂防护胶的主体材料是聚丙烯酸酯,由于其不含氯元素,在高温分解的过程中没有含氯的气体放出,对环境友好,后续处理完全环保。同时,水性丙烯酸底盘防腐胶的溶剂为水,在烘烤固化的过程中释放的溶剂为水,减少了VOC排放,有利于现场操作人员的身体健康和环保。

  水性丙烯酸型抗石击涂料比传统的 PVC型具有更优异的烘烤后外观,丙烯酸树脂本身具有相当好的流动性,保证了体系最终具有良好的流动性,烘烤后外观很光滑。

  水性丙烯酸酯型防护胶使用的塑化温度较低, PVC型塑化温度一般为(140~160)℃ ,而丙烯酸酯的固化温度为(130~140)℃ ,降低了能源消耗。

  与PVC聚氯乙烯树脂相比丙烯酸树脂耐紫外线、耐热性好,抗老化性能优于聚氯乙烯防护胶 , 可赋予涂膜优良的耐久性能。水性丙烯酸酯防护胶在美国、日本等国家,尤其是在日系车型上几乎全部应用了以丙烯酸酯为主体的抗石击涂料,为了顺应此发展趋势, 2007年巴斯夫对欧洲水性底涂涂料工厂扩产 。但目前由于其价格较高,如果没有强制性环保法规的出台,聚丙烯酸酯型抗石击防护胶在短期内可能无法实现大规模推广应用。