[发明专利]一种单组分聚氨酯－脲弹性体车底涂层

说明书

技术领域

本发明涉及一种车底涂层，特别是涉及一种以单组分聚氨酯（脲）为成膜物的汽车车底涂层。

背景技术

车辆在行驶过程中，车底以及轮罩、裙边等部位长期遭受砂石、泥水的冲击或者洗刷，表面的涂层易受破坏而失去保护作用，使得底板钢材发生锈蚀。随着高速公路的发展，汽车驾驶速度大大提高，车底钢材的腐蚀问题更加凸显；同时，高速公路所带来的盐路腐蚀问题（冬雪天气时需在路面洒盐防止冰冻），进一步威胁车底钢材的使用寿命。

为延长汽车的使用寿命，需要在车底、轮拱、裙边等部位涂布一层抗石击、防腐蚀保护涂料。这种车底保护涂料有助于保护大面积的暴露区域（包括轮拱、裙边及车底）免遭石击损害，免遭潮气或者盐类侵蚀。

此外，汽车使用者还追求宁静舒适的驾乘环境，要求降低甚至消除车厢内的噪音。汽车内的噪音源于行进中的风声、汽车底盘的砂石撞击声以及动力传送的震动声。

目前，车底涂料有沥青、丙烯酸酯、聚氯乙烯（PVC）塑溶胶和聚氨酯等。沥青系列车底涂料价格低廉，防腐、耐水性能较好，但是机械强度小，耐石击性差，低温下性能更差，已经逐渐被淘汰。

PVC塑溶胶涂料作为抗石击涂料应用于车底，始于20世纪70年代，其后自80年代起，国外厂家已普遍采用。PVC塑溶胶是目前车底涂料市场的主要产品，各项性能相对比较均衡，在较宽的温度范围内具有优良的抗石击、防腐蚀性能，具有很高的漆膜强度，但其阻尼和隔声性能较差。此外，PVC塑溶胶还存在以下诸多缺陷：（1）PVC的残余单体会危害操作者健康；PVC塑溶胶在喷涂施工后需高温（一般是140℃）烘烤，高温烘烤时会释放少量的烟气和蒸汽，这些烟气可能刺激呼吸道、眼睛或者某些过敏者的皮肤；（2）烘烤时逸出物中的HCl气体会腐蚀烘房设备，所以烘烤或熔融塑溶胶和有机溶胶时需要有足够的通风设备除去产生的逸出物；（3）在涂料烘烤成膜过程或者汽车使用过程中，增塑剂会从涂膜中逐渐渗出，发生迁移，影响涂层的使用性能；（4）PVC涂层比重一般在1.4左右，要达到抗石击的效果必须喷涂一定的厚度，通常一台四驱越野车需要喷涂PVC涂膜重达30公斤以上，增加了车体自重；（5）报废汽车上的PVC塑溶胶涂层在低于800℃焚烧时极易生成致癌物二噁英和其它有毒蒸气，这将对环境造成很严重的污染。

丙烯酸酯类阻尼涂料具有一定的减振降噪性能，但其漆膜抗石击和防腐蚀性能差。2002年日本Aisin化学公司成功开发了丙烯酸树脂型抗石击车底涂料；德国Teroson公司也开发了丙烯酸酯类塑溶胶产品，产品中加入了特定类型的增塑剂，可以在较低温度下固化；丰田汽车公司同样有相关的研究；但这些材料价格昂贵，因而仅在少数高档车型上使用。

现有喷涂型双组份聚氨酯-脲弹性体车底涂层性能卓越，防腐蚀性能好，抗石击性强，隔声降噪效果好，也是环境友好型涂料；但其在应用中存在如下主要问题：

（1）由于喷涂设备系统复杂、笨重而且体积较大，不便于运输和移动；计量和输送系统比较精密，所以设备造价也相对较高，操作和保养的难度较大。

（2）由于采用RSM（反应喷涂成型）技术，要求两组份粘度非常低，尤其在加热到喷涂温度（通常是60℃-80℃）后两组份的粘度更低（接近水的粘度），再经过高压无气喷涂高度雾化后，漆料微粒容易污染周围环境，不利于应用在自动化程度比较高的流水线上。

（3）因A、B两组分要求粘度非常低，因而其中95wt%以上是低粘度的树脂液，很难再加入固体颜填料，削弱了弹性体的涂膜着色、遮盖等装饰功能以及防腐蚀、耐老化等保护功能，并对材料成本、机械性能等有很大影响。

（4）喷涂聚氨酯-脲弹性体涂层与基材润湿欠佳，附着力较差。采用红外光谱（FT-IR）和凝胶渗透色谱（GPC）跟踪喷涂聚氨酯-脲弹性体在喷涂后的反应过程发现：通过碰撞混合后A、B两组份瞬间反应，凝胶迅速，在30min～60min涂膜物理性能上升达到50%～70%。这是由于喷涂时设备对涂料加热后再喷涂，活泼氢和异氰酸酯的加成反应本身是一个剧烈放热反应，瞬间放热温度可达到140℃，因此加速了其反应进程。但是随着时间的推移，温度快速下降，反应活性低的仲氨基和羟基与异氰酸酯没有来得及参与反应。研究表明：涂膜性能达到稳定峰值需要7天甚至更长的时间。这一特点导致喷涂聚氨酯-脲弹性体涂层与基材结合力差，使用早期容易受到破坏等问题。

综上所述，目前市场广泛使用的喷涂聚氨酯-脲弹性体涂料在应用过程中尚具有明显的缺陷，特别是在一些流水线工业化应用的场合尚不适用。