Агляд
Глабальны рынак аўтамабільных пакрыццяў штогод перавышае 25 мільярдаў долараў і абслугоўвае як сегмент арыгінальных пакрыццяў (OEM), так і сегмент пакрыццяў для рамонту. Сучасныя аўтамабільныя лакафарбавыя сістэмы — гэта шматслойныя структуры: электрафарэзны грунт (e-coat), выраўноўваючы грунт/грунт-выраўноўвальнік, базавы слой і празрысты лак. Кожны слой патрабуе спецыфічнай хіміі для высыхання, і арганічныя пераксіды адыгрываюць ключавую ролю як у вадкіх, так і ў парашковых лакафарбавых сумесях.
Выклікі галіны ўключаюць: зніжэнне выкідаў ЛОС (што спрыяе пераходу на парашковае і вадаэмульсійнае пакрыццё), скарачэнне цыклаў зацвярдзення для павышэння прапускной здольнасці, стварэнне ўстойлівых да драпін празрыстых пакрыццяў і адпаведнасць строгім спецыфікацыям устойлівасці да ўздзеяння надвор'я (напрыклад, выпрабаванні ў Фларыдзе на працягу 5 гадоў, ΔE < 2,0).
Хімічны механізм
Перакісы ў аўтамабільных пакрыццях выконваюць дзве асноўныя функцыі:
- Тэрмічнае зацвярдзенне парашковай афарбоўкі: У гібрыдных поліэфірна-эпаксідных парашковых пакрыццях пераксіды (такія як Perodox DCP або BPO) раскладаюцца пры 160-200°C, утвараючы радыкалы, якія ўзаемазвязваюць смаляную матрицу. Акрыяванне звычайна доўжыцца 10-20 хвілін пры 180°C.
- Сінтэз акрылавых смал: ініцыятары AZO (AIBN, V-601) выкарыстоўваюцца для палімерызацыі акрылавых поліолаў для смал базавага і празрыстага пакрыццяў. Выбар ініцыятара кантралюе малекулярную масу, полідысперснасць і колер — усё гэта мае вырашальнае значэнне для стандартаў знешняга выгляду аўтамабіляў.
Для парашковай афарбоўкі час гелеўтварэння (час дасягнення гелевага стану пры тэмпературы выпекання) вызначае сцяканне і самавыраўноўванне, перш чым скрыжаванне палімерных звязак зафіксуе структуру плёнкі.
Рэкамендацыі па прадуктах
| Прадукт | Хімічная назва | Нумар CAS | Прымяненне |
|---|---|---|---|
| Пэрадокс ДКП | Дыкумiлпераксід | 80-43-3 | Паліэфірны парашковы пакрыццё, грунтоўка-смуга |
| Пэрадокс BPO | Бензайлы пераксід | 94-36-0 | Ненасычаны поліэфірны грунт, зацірка, зацвярдзенне |
| АІБН | Азабіс(ізабутыранітрыл) | 78-67-1 | Сінтэз акрылавага поліолу для празрыстага лаку |
| Пэрадокс 101 | 2,5-дыметыл-2,5-ды(т-бутаксіл)гексан | 78-63-7 | Высокатэмпературнае парашковае пакрыццё, матавыя пакрыцці |
| Пэрадокс ТБПБ | тэртырнабутылперабензаат | 614-45-9 | Замацаванне гелавага пакрыцця, рамонтная шпаклёўка |
Параўнанне: сістэмы зацвярдзення парашковага і вадкаснага пакрыцця
| Параметр | Парашковае пакрыццё (DCP, 180°C) | Вадкае 2K (ізацыянат, 20-80°C) | Вадкае 1K (меламін, 140°C) |
|---|---|---|---|
| Тып сшываючага агента | Перакісны радыкал | Ізацыянату (NCO/OH) | Меламін (трансэфірыраванне) |
| Тэмпература зацяжкі | 160-200°C | RT-80°C | 120-160°C |
| Час застывання | 10-20 хв | 30-60 хв (хуткае высыханне) | 20-30 хв |
| Лёгкалётучыя вугляродныя злучэнні | Нуль | Умераная (растваральнік) | Умераная (растваральнік) |
| Таўшчыня плёнкі | 40-100 мкм (адзінкавы слой) | 30-60 мкм | 30-50 мкм |
| Устойлівасць да драпін | Добра | Выдатна | Добрае |
| Устойлівасць да ўздзеяння надвор'я (ΔE праз 5 гадоў) | 1.5-2.5 | 0,5-1,5 | 1,0-2,0 |
Кейс: распрацоўка ўстойлівага да драпін лаку
Пастаўшчык арыгінальных лакавых пакрыццяў для аўтамабільнай прамысловасці распрацоўваў празрысты лак новага пакалення, які патрабаваў павышанай устойлівасці да драпін (10 двухбаковых праціранняў крокметрам, зніжэнне глянцу на 20° <3%), захаваўшы пры гэтым DOI (выразнасць выявы) >85.
Рашэнне: Кампанія Do Sender Chem парэкамендавала сінтэзаваць акрылавы поліёл з дапамогай АІБН у колькасці 0,3 вагавых % у асяроддзі буціл-ацэтата-ксілолу. (50:50) пры 80 °C, у выніку чаго атрымалася вузкая PDI (1,4) смала з Mw 15 000 і значэннем OH 120 мг KOH/г. Гэтая смала была звязана поліізацыянатам (трымерам HDI) з суадносінамі NCO/OH = 1,05.
Вынікі:
- Устойлівасць да драпін: зніжэнне глянцу на 20° на 1,8% пасля 10 двайных праціранняў (з 4,5%)
- DOI: 89 (ад 82)
- Бляск пад вуглом 20°: 92 (з 88)
- Уздзеянне надвор'я (QUV 3000 г): ΔE 0,8 (з 2,1)
- Устойлівасць да гравіроўкі (10% H₂SO₄, 24 г): Нябачных змен не адбылося
Тэндэнцыі ў хіміі аўтамабільных пакрыццяў
Індустрыя аўтамабільных пакрыццяў імкліва развіваецца: (1) Высокатэмпературнае высыханне — пераксіды з больш нізкімі тэмпературамі раскладання (Perodox TBPB) дазваляюць высыханне на адчувальных да тэмпературы паверхнях; (2) УФ-сухія празрыстыя пакрыцці — фатаініцыятарныя сістэмы дапаўняюць тэрмачнае высыханне з выкарыстаннем пераксідаў для двухэтапных кампазіцый; (3) Водныя фарбавыя пасты з сухім пылам — спалучаюць хімію сухіх фарбаў з нулявым утрыманнем лятучых арганічных злучэнняў (ЛОС) з магчымасцю нанясення ў выглядзе воднай эмульсіі; (4) Акрылавыя поліолы на біялагічнай аснове — аднаўляльныя манамерныя сыравіны патрабуюць такой жа аптымізацыі ініцыятараў AZO. Наша каманда па тэхналогіях пакрыццяў падтрымлівае распрацоўку складаў і забяспечвае адпаведнасць нарматыўным патрабаванням (REACH, кітайскія стандарты GB, EPA).