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QUV老化试验箱在研发提高汽车涂料性能的光稳定剂上的应用

发布于:2022-08-16

汽车行业的涂料无处不在。涂层不仅赋予车身所需的颜色,而且还为暴露在紫外线下的部件提供耐候保护,并为内表面提供光滑的饰面。新开发的用于光稳定和表面改性的添加剂有助于增强这些涂层的外观和耐久性。

OEM 和修补面漆的户外耐久性一直是整个汽车涂料行业的重要关注领域。随着涂料技术的发展,面漆耐候性要求必须满足越来越严格的市场标准。然而,汽车修补面漆具有额外的挑战,由于应用工艺,与 OEM 面漆无关。

当然,与 OEM 涂料相反,汽车修补漆没有高温烘烤,这极大地限制了树脂技术。其他挑战包括灰尘吸收、油漆室的硅树脂污染会导致涂层出现鱼眼、由于多层应用导致的涂层厚度不规则,最后是改进罐内颜色的概念。

UV过滤器特性和罐内颜色

汽车修补漆面漆的罐内颜色可定义为涂漆工通过罐观察到的清漆颜色。该属性在汽车修补漆行业中广为人知,在世界所有地区都是一项挑战。涂装者总是喜欢低罐内颜色的清漆,并且经常将其视为选择清漆供应商的关键标准。

罐内颜色对汽车面漆耐候性能的影响并不直观。毕竟,影响罐内颜色的主要因素是面漆的紫外线吸收剂成分。事实上,与紫外线吸收剂相反,作为面漆最重要成分的树脂实际上对罐内颜色没有影响。

在一项长期研究中,科莱恩的涂料专家旨在为汽车修补清漆开发一种独特的紫外线吸收剂解决方案,从而提高耐候性能,同时将罐内涂料的颜色保持在与当前市场标准相比最低的水平。

目前汽车清漆中使用的紫外线吸收剂分为三种类型,每一种都有自己的优缺点(表 1 和图 1)。

图1:供应的紫外线吸收剂的颜色

汽车修补漆中常用的紫外线吸收剂(UVA1、UVA2和UVA3)的主要特点。

为了了解每种紫外线吸收剂对配方中罐内颜色特性的泛黄影响,图 2 显示了每种紫外线吸收剂的不同吸光度曲线。

图 2 显示了每种紫外线吸收剂的不同吸光度曲线。

参考图 2,理论上草苯胺 UVA 应该具有最低的初始颜色,因为与其他 UV 吸收剂相比,它们的 UV 吸光度距离可见光谱(低于 375 nm)最远。

然而,回到图 1,从 UVA-4中可以清楚地看出,这一理论的基本原理并不总是得到支持。

表 2 引用了 C* 值,为这一基本原理增加了额外的支持。

表2:2%紫外线吸收剂(在固体粘合剂上)在汽车丙烯酸清漆中的颜色测量(C*)

在这项研究中,科莱恩开发了 UVAX,这是一种创新的紫外线吸收剂解决方案,具有较佳的罐内颜色特性,如图 1 中的 C* 测量值所示。

该研究的下一步是确定标准紫外线吸收剂在涂在白色底漆上的 2K-PU 汽车清漆中的耐候性能,并将它们与新开发的(尚未商业化的)产品 UVAX 进行比较。对于加速老化试验,采用氙弧人工老化仪和 QUV-B 暴露试验。在表 3 中,总结了QUV老化试验箱和氙灯老化箱试验的标准化方法和设备设置。

表3:QUV加速老化试验的设备设置

在撰写本文时,只有 1000 小时的暴露数据可用。在如此短的时间间隔内进行的两次加速老化试验都没有观察到测试产品的光泽度有显着差异。在颜色变化(ΔE)方面,测试产品之间的天气计(WoM)暴露也没有发现大的差异;然而,在这个区间内,QUV中可以观察到一个明显的趋势,如下图所示。

图1:2%的紫外线吸收剂的颜色测量

较低的罐内颜色和改进的耐久性

在一项长期研究中,科莱恩旨在开发一种用于汽车修补清漆的高性能紫外线吸收剂解决方案。与目前使用的紫外线吸收剂相比,选择的高性能标准是较低的罐内颜色和改善的耐候性能。根据主要显示在图 3 和图 4中的结果,我们证明了使用我们新开发的紫外线吸收剂解决方案,可以实现更低的罐内颜色以及更高的耐用性。QUV老化试验箱仍在运行长达 3000 小时,以验证下图4中已编译和说明的结果。 

白色底漆上的2K-PU清漆的颜色变化

除了面漆的持久外观外,光滑和耐刮擦的汽车内饰对于愉快的驾驶体验至关重要。对于表面的改性,添加剂广泛用于涂料工业。

主要是合成蜡对不同种类的变化起着重要作用。特别是微粉化的蜡或聚合物能够提供令人愉悦的手感。科莱恩的解决方案,称为 Ceridust®,是非常精细的粉末蜡,粒径范围在 5 到 30 微米之间。添加剂基于 PE 或氧化 PE 蜡、PP 蜡、酰胺蜡、FT 蜡、褐煤蜡、PTFE 或特种蜡,包括可再生资源。