0 　引　言

近年來 , 在汽車內(nèi)部設(shè)計(jì)方面日趨追求柔感、高品質(zhì)、觸感舒服的表面。為實(shí)現(xiàn)這些特性 , 可使用低 VOC 水性柔感涂料 , 最新一代的這種涂料體系能滿足耐水解、耐黃變和耐化學(xué)品方面最嚴(yán)格的要求。當(dāng)前正在研發(fā)的工藝其工藝參數(shù)幅度變寬 , 生產(chǎn)更容易控制。水性雙組分聚氨酯柔感涂料體系不僅可使汽車中控臺、儀表盤、車門把手、車門襯墊、扶手和雜物箱擋板更加賞心悅目 , 還可令人萌生觸感。這是提升汽車塑料和金屬部件品質(zhì)的一種簡單而理想的方式 , 新研發(fā)的最新一代柔感體系尤其如此 , 因?yàn)樗朔说谝淮w系的缺點(diǎn)。

1 　第 1 代柔感體系的缺點(diǎn)

20 世紀(jì) 90 年代最早引入市場的柔感涂料體系是通過將彈性聚酯鏈段接入聚合物主鏈中來獲得所需的手感 , 該體系涂層的耐水性較差。此外 , 盡管涂層具有良好的耐化學(xué)品性 , 但護(hù)手霜和防曬霜常會粘附在涂層表面。第一代柔感涂料還存在黃變很快等其他缺點(diǎn) , 常常無法滿足汽車制造商對低 VOC 極嚴(yán)格的要求。此外 , 配方還使用了 N - 甲基吡咯烷酮和三乙胺等物質(zhì) , 而它們都屬有毒有害化學(xué)品。

2 　最新一代柔感體系

2. 1 　量身定制的原材料進(jìn)展

含羥基官能團(tuán)的水性柔感涂料通常是用脂肪族多異氰酸酯交聯(lián)的聚氨酯分散體。從易于施工方面考慮 , 盡管低黏度憎水性多異氰酸酯也可滿足要求 , 但使用水分散性多異氰酸酯效果會更好。含羥基官能團(tuán)的分散體與多異氰酸酯結(jié)合產(chǎn)生的柔韌性涂層類似于橡膠 , 若配方中再添加高相對分子質(zhì)量的無官能團(tuán)聚氨酯分散體 , 涂層手感將會發(fā)生改變 , 具有如天鵝絨般柔軟且干爽的感覺。拜耳材料科技已成功地使柔感涂料的這 3 種主要組分的性能得到了顯著改善。

2. 2 　耐水性、保色性和低排放

許多柔感涂層由于交聯(lián)密度低 , 易發(fā)生水解 , 在通常氣候條件下 , 這些涂層會在數(shù)年內(nèi)失去硬度和耐化學(xué)品性。在極端氣候條件下 , 只需數(shù)月甚至幾周便可出現(xiàn)這種情況。這種問題可通過選擇合適的原材料加以解決。研究發(fā)現(xiàn) , 特制的二醇和高度耐水解的聚酯組合是最佳解決方案。含羥基官能團(tuán)和不含官能團(tuán)的基料是耐水解柔感涂料配方中的關(guān)鍵組分。表 1 為新一代水性柔感涂層的水解穩(wěn)定值。

表 1 　最新一代水性柔感涂層的水解穩(wěn)定性

　以前 , 柔感涂料幾乎都是黑色 , 但目前許多新的應(yīng)用則需要透明涂層 , 總之 , 發(fā)展趨勢是使用淺色體系。因此 , 對耐黃變?nèi)岣畜w系的需求變得日益迫切。為了滿足這種需求 , 拜耳材料科技已開發(fā)出一種高柔韌性聚氨酯分散體 , 它既耐水解又耐黃變 , 以其制備的涂層可在 90 ℃ 下經(jīng)歷 2 500 h 不變色。汽車制造商對汽車內(nèi)部部件所用涂層的 VOC 有極其嚴(yán)格的規(guī)格要求 , 最新一代表面涂層材料可以符合這些要求。圖 1 所示的是按 VDA 278 進(jìn)行的相關(guān)的吸附 / 解吸試驗(yàn) , 所用配方為 : Bayhydur ó 3100 、標(biāo)準(zhǔn)含羥基官能團(tuán)樹脂、不同的無官能團(tuán)樹脂 :A 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G, C 在生產(chǎn)中需增加提純步驟。結(jié)果顯示 , 以新開發(fā)的無官能團(tuán)聚氨酯分散體制得的柔感涂料 ,VOC 極少。

圖 1 　基于不同的無官能團(tuán)聚氨酯分散體的水性柔感涂層的 Fog 和 VOC 排放

2. 3 　耐防曬霜性能

柔感涂層由于被觸摸而會接觸護(hù)手霜和防曬露 , 這些成分侵入塑料后 , 會使其發(fā)生軟化 , 降低涂層和塑料之間的附著力。為了防止出現(xiàn)這種情況 , 首先建議使用一種由底漆和柔感涂層組成的雙層體系。同時還應(yīng)注意 , 對于這些化妝品的破壞性影響 , 不同塑料有不同的耐性。例如 , 聚碳酸酯的耐性優(yōu)于 ABS 。此外 , 涂料用原料的選擇對涂層的最終性能也有著決定性影響 ( 此處是指耐防曬霜和防曬露性能 ) , 含羥基官能團(tuán)的組分是聚碳酸酯聚酯或基于改性丙烯酸酯的配方 , 可提供極其有效的防護(hù)層 ( 圖 2) , 所用配方為 : Bayhydur ó 305 、無官能團(tuán)樹脂 F 、不同的含羥基官能團(tuán)樹脂 (A: 聚碳酸酯 - 聚酯 ; B: 新型聚碳酸酯 - 聚酯 ; C: 聚酯 ;D: 改性丙烯酸酯 ) 。

圖 2 　基于不同的含羥基官能團(tuán)聚氨酯分散體的水性柔感涂層的耐防曬霜性

3 　直接涂覆

拜耳材料科技目前正與汽車行業(yè)供應(yīng)商及表面涂層生產(chǎn)商密切合作 , 致力于開發(fā)替代性方法來生產(chǎn)具有柔感涂層的部件。通過特殊形式的注塑成膜可將一種雙組分聚氨酯涂層直接應(yīng)用到注塑成型工藝中。首先 , 將一種熱塑性塑料注入模腔中 ; 隨后 , 有兩種選擇 : ①利用混合頭稍微開啟模具 , 注入無溶劑活性雙組分聚氨酯體系 , 在熱塑性塑料表面進(jìn)行固化 ( 圖 3) ; ②打開模具 , 將注塑制品轉(zhuǎn)移到另一個尺寸稍大的模腔中 , 合上模具后 , 注入聚氨酯體系。在固化的同時 , 可在第一個模腔中制備下一個部件。

圖 3 　單模腔注塑成膜工藝

　直接涂覆工藝的優(yōu)點(diǎn)是無需使用涂裝生產(chǎn)線 , 因?yàn)橥垦b工藝已結(jié)合到部件生產(chǎn)工藝中。同時由于無需將部件轉(zhuǎn)移到涂裝線 , 從而簡化了流程。此外 , 涂層厚度也很容易進(jìn)行改變 , 結(jié)構(gòu)性表面也可進(jìn)行復(fù)制。雖然已經(jīng)證明 , 直接涂覆概念基本上可以用于制造汽車內(nèi)部部件 , 但為了滿足汽車行業(yè)嚴(yán)格的規(guī)格要求 , 涂料原材料及雙組分聚氨酯涂料的配方仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

4 　結(jié)　語

　　水性柔感涂料已成為普通塑料涂料和塑料貼膜的一個很好的替代選擇。由傳統(tǒng)溶劑型柔感涂料發(fā)展到環(huán)境友好型水性柔感涂料體系 , 這一發(fā)展趨勢滿足了可持續(xù)發(fā)展的要求。隨著涂料用聚氨酯原材料的不斷創(chuàng)新研發(fā) , 水性柔感涂料體系將日益優(yōu)化并滿足各塑料涂裝行業(yè)以及汽車內(nèi)飾涂裝的嚴(yán)格要求。