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徐楠，刘亚康 ( 北京化工大学材料学院， 100029)         摘要：针对汽车用甲基丙烯酸缩水甘油酯 (GMA) 类丙烯酸粉末罩光清漆耐冲击性能差的问题，通过使用 3 种不同的增韧方法进行改进。这 3 种方法分别是原位聚合法加入纳米 TiO ：、引人一元酸增加涂膜的柔性支链以及加入新型的纳米助剂多面低聚倍半硅氧烷 (POSS) ，均使涂膜的耐冲击性得到了很大的提高。但它们对涂膜其他性能的影响各不相同，本文详细讨论了 3 种方法对涂膜性能的影响，并探讨了纳米 TiO2、一元酸、 POSS 影响涂膜性能的机理。     关键词：粉末涂料；耐冲击性；纳米 TiO2 ；硬脂酸；多面低聚倍半硅氧烷 (POSS)     0 引 言     近年来，由于臭氧层被破坏、全球气候变暖及酸雨等全球性环境问题日益严重，各国政府都把环境保护作为国家可持续发展的重要保障。挥发性有机溶剂 (VOC) 在大气中的排放问题得到了普遍关注。发达国家对汽车涂料的 VOC 排放规定了严格的限制，引起了汽车涂装体系的重大变革。     传统的汽车涂装工艺均采用溶剂型底色漆 + 溶剂型中涂 + 溶剂型罩光漆，虽然有工艺成熟、质量好、施工方便等突出优点，但是 VOC 排放量很大。而采用阴极电泳漆一粉末中涂一水性底色漆一粉末罩光清漆的轿车涂装工艺后，基本可消除 VOC 排放 。美、日、欧几家大的汽车公司正在将 GMA 类丙烯酸粉末涂料用于汽车车身面漆的试涂装。 1994 年第一辆粉末涂装的汽车下线 。     但是，粉末涂料由于换色困难，作为色漆会受到 一 定的限制，所以作为罩光清漆是粉末涂料最有前途的发展方向。 GMA 类丙烯酸粉末罩光清漆是新开发的一类汽车用罩光清漆，有着涂膜异常平滑、户外耐候性优异等优点。 1996 年德国宝马公司最先突破粉末罩光工艺，每辆轿车可节省溶剂 1 ～ 1 ． 5 kg 。     GMA 类丙烯酸粉末罩光清漆的最大缺点就是丙烯酸树脂的脆性比较大，使得涂膜的耐冲击性能较差。针对这个问题，本实验室做了研究改进工作。在过去的研究工作中通常采用降低树脂基料的玻璃化温度来提高涂膜的耐冲击性能，但这降低了粉末涂料的贮存性能，这对矛盾一直无法得到解决。本实验则采用不降低树脂的玻璃化温度的方式，而是通过引入柔性侧链、添加不同的纳米材料进行改性，使该涂料的耐冲击性能得到很大的提高。     1 实验部分     1 ． 1 原材料     聚合用单体：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸乙酯，均为分析纯；引发剂：过氧化苯甲酰，工业品；固化剂：十二烷二酸，工业品；改性剂：硬脂酸，化学纯， 纳米 TiO ：和多面低聚倍半硅氧烷，实验室自制；流平剂。聚丙烯酸酯，实验室自制。     1 ． 2 仪器设备     粉末喷涂试验机，全无油空压机，高速万能粉碎机，粉末涂料挤出机，漆膜冲击器；分样筛 (180 目 ) ，镜像光泽计，中华绘图铅笔 (6 B ～ 6 H) ，漆膜弹性试验器。     1 ． 3 树脂的合成    按配方将原料单体和引发剂混合均匀，引发剂充分溶解。在装有搅拌器、回流冷却器和滴液漏斗的 1 000 mL 反应釜中加入乙酸丁酯，开搅拌升温至 128 ℃ ，温度恒定后，匀速滴加溶有引发剂的单体原料， 2 ． 5 h 滴完，保温 2 h ，补加引发剂，以提高单体转化率，继续保温 2 ． 5 h 至聚合完毕。     聚合完毕后，冷却至室温，将合成装置换成减压蒸馏装置，除去乙酸丁酯，先于旋转蒸发器中在 120 ℃ 下减压蒸馏，脱大部分溶剂，之后在真空烘箱中减压蒸馏致基本无馏出物即可。     1 ． 4 丙烯酸粉末清漆的制备     将固含量符合要求的树脂粉碎，将树脂粉末与固化剂、助剂充分混合，将混合好的粉末熔融挤出，挤出物冷却后再将其粉碎，用 180 目筛子过筛，得到符合要求的涂料粉末。同时，取马口铁板用丙酮擦拭干净，将粉末喷涂于其上，将板置于烘箱中 180 ℃ 固化 20 min 。     I ． 5 涂膜的表征     本实验采用 QCJ 型漆膜冲击实验器测试仪测定漆膜的耐冲击性能； QTX -1 漆膜弹性试验器测定漆膜的抗弯性能； 60 ° 光泽仪测定涂膜的光泽；画圈法测定附着力；划痕铅笔硬度法测定涂膜硬度。     第 1/3 页　首页　下页　尾页 中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”

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