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車用抗石擊涂料分類

  車用抗石擊涂料主要用于汽車車底、擋泥板等部位,能有效防止汽車在行駛過程中受到碎石、泥砂等撞擊而造成嚴重毀損和銹蝕,延長汽車的使用壽命,并且能有效地降低汽車運行中產生的振動和噪聲。該產品一般噴涂在車身電泳漆表面,經過油漆烘烤工藝固化后,達到防石擊的功能。故又稱防石擊涂料,車底抗石擊涂料。由于多使用在汽車底盤,故行業內也稱底盤抗石擊涂料,底盤防腐膠,底盤膠等。

  車底抗石擊防護膠作為一種特殊功能型涂料,是數十種汽車用膠粘劑中用量最大的一種,幾乎占汽車用膠粘劑總量的一半。車底抗石擊膠按基材來分,主要有聚丙烯酸酯型PVC(聚氯乙烯)塑溶膠型聚氨酯型瀝青型。上世紀80年代中期以前,瀝青基抗石擊防護膠曾長期被采用,它具有較好的防腐、耐水性能,且成本低廉,但其機械強低、耐砂石沖擊性差,尤其是耐高溫性能方面欠佳 ,同時還存在容易起泡、脆裂、組成成分中的石棉致癌等弊端,故現階段瀝青基抗石擊涂料已逐漸被市場淘汰。但是在汽車后市場,那些低端的灌裝汽車用品在某些地區,某些平臺仍然有一定的銷量。聚氨酯系抗石擊防護膠綜合性能好,固化后表面平整、細膩,具有良好的外觀裝飾效果,但成本較高,且施工不方便,在生產過程中需進行攪拌防止溶劑析出,同時又要避免防護膠因溫度過高而凝結,烘干過程中也需隨時控制升溫速度,防止升溫過快造成涂層針孔。由于成本和施工方面的限制,聚氨酯型抗石擊涂料的推廣應用具有一定的局限性。PVC塑溶膠,又稱PVC抗石擊涂料,在我國的研究和應用起步較晚,80年代后期,隨著一些汽車制造廠從國外引進車型和技術,以及改型換代產品的投產,人們逐漸開始使用PVC塑溶型抗石擊防護膠。此膠以優異的性能、低成本迅速普及。但PVC塑溶膠是含氯材料,在降解過程中產生含氯的氣體,對環境和人體健康造成危害。開發應用無PVC樹脂的環保型抗石擊涂料已是當今發展趨勢,聚丙烯酸酯型抗石擊涂料是在此基礎上發展起來的環保型汽車防護膠,它不含氯材料,在分解的過程中釋放的氣體為碳氫化合物,對環境和人體不造成危害。

  很多讀者可能搞不清油漆與涂料的關系,其實油漆是一種歷史稱呼,過去的油性漆是因為主要的成分是桐油以及生漆,以這些植物油作為原材料生產出來的,而涂料屬于有機化工高分子材料,主要的原料就是高分子合成樹脂。油漆的溶劑是油性的,而涂料的范圍更廣,按溶劑分為油性與水性,所以可以理解為油漆是涂料的一種。

  PVC車底抗石擊防護膠

  PVC車底抗石擊涂料是以聚氯乙烯樹脂為主體成分,同時加入塑化劑、穩定劑、添加劑、增粘劑等混合而成的高溫固化型糊狀涂料。聚氯乙烯為主要成分,使固化后的涂膜具備良好的彈性、抗腐蝕性和耐石擊性能等各項力學性能。塑化劑可使底涂膠漿糊化,使聚氯乙烯的可塑性增加,調節黏度,方便操作及成膜。穩定劑能提高涂料在較高溫度下的穩定性,改善防護膠的貯存穩定性,防止涂層在高溫發生變色和降解。添加劑具有增韌補強、改善流平性和觸變性、提高成型性的作用,同時降低了防護膠的原材料成本。增粘劑在加熱過程中與環氧電泳漆羥基(-OH)反應,形成良好的配位鍵,從而產生化學粘附作用,大大增加涂層對電泳漆的附著力,形成粘接強度高、力學性能好的彈性體。其中PVC車底抗石擊涂料有普通型、低密度型和發泡型等,低密度型和發泡型是基于汽車輕量化和隔音降噪的需求在普通型基礎上改進發展起來的。

2.1 普通型PVC抗石擊防護膠

  普通型PVC抗石擊防護膠是最早出現的PVC型底涂防護膠,其具有優異的抗石擊防腐蝕性能和低廉的成本,同時操作方便,目前仍為大多數汽車廠所采用,屬于一般技術水平的通用型產品。

  PVC底涂防護膠的固化過程屬物理變化,在40~80℃開始產生緩慢的反應(塑化劑濕潤 PVC 粒子,產生膨潤),在高于80℃后膨潤急速進行,最終塑化劑與PVC完全熔融成為一體,完成固化過程。涂層完全固化需要140℃/30min 。即涂膜需經140℃以上烘烤30min使之充分固化,才能使材料性能達到最佳狀態 。

  目前國內大部分轎車生產廠家都已經在車底使用了抗石擊涂料,每臺車的PVC防護膠用量最高可達10kg以上。隨著車輛使用年限的延長和車速的加快,對汽車底盤防護膠的抗石擊性能要求大大提高,為了提高其抗石擊性,要求增加抗石擊防護膠的膜厚,大幅度增加涂膜厚度會急劇增加防護膠的用量,并且會使汽車重量增加,能耗增大,不利于汽車的輕量化設計,因此,如何使抗石擊防護膠輕量化,以便在保證抗石擊性能的前提下,降低防護膠的用量和汽車的油耗,就成為底涂防護膠研究的一個重要課題。

2.2 低密度 PVC 抗石擊防護膠

  低密度抗石擊防護膠是在汽車輕量化要求的基礎上研發出來的,為了使抗石擊防護膠達到輕量化的目的,在普通型防護膠中加入無機中空填料,如中空玻璃微 球、硅藻土中空球、中空碳酸鈣等,以此來降低抗石擊底涂膠的密度。但是,無機中空填料在受到外力沖擊時容易破碎,導致涂膜耐沖擊性下降,尤其是在低溫狀態,所以防護膠中無機中空填料的含量必須控制在合適的范圍內,既可以保證底涂防護膠的抗沖擊性,又能達到其輕量化的目的。部分汽車廠對低密度底涂的抗沖擊性能有所顧忌,所以暫未得到大范圍應用。

2.3 發泡型 PVC 抗石擊防護膠

  為了解決低密度防護膠無機中空填料抗沖擊性能差的問題,改為發泡塑料中空體,即在普通防護膠中添加塑料發泡劑,發泡劑受熱后產生氣體膨脹,使固化成膜后的抗石擊防護膠具有了一定的膨脹率,由于塑料中空體的密度非常低( 0.02~0.05 ),可使涂膜密度大大降低 ,進而達到汽車輕量化的目的。同時,塑料發泡劑壓縮回彈性好,受到局部沖擊時緩沖強度高,不易破碎,抗沖擊性能較好。塑料發泡劑雖然最大限度的減少了產品自身強度的降低,但由于中間為空腔,部分削弱了防護膠的強度,抗沖擊性能還是不及普通型抗石擊涂料。

  發泡型抗石擊防護膠具有一定的隔音降噪性能,其原理是利用多孔性材料的特性阻抗,可以提升其隔音降噪的性能,當汽車在行駛過程中受到砂石沖擊時,砂石沖擊波在防護膠的微孔中產生摩擦和粘滯阻力,聲波轉化為熱能被吸收,使汽車在行駛過程中的砂石沖擊對駕駛者的影響降到最小。發泡型抗石擊膠吸聲系數越大,噪聲在通過涂膜時的損失就越大。同一類型防護膠,涂膜越厚吸音系數越大,吸聲效果越好。相同涂膜厚度下,發泡型比普通型吸聲系數大,吸聲效果好。發泡型和普通型底涂防護膠隔聲量對比結果是,隔聲量越大,對通過涂膜的噪聲的阻抗作用越大。同一類型防護膠(發泡型或普通型),涂膜越厚隔聲量越大,阻抗效果越好。相同涂膜厚度下,發泡型比普通型隔聲量大,隔聲效果好。

3 水性丙烯酸抗石擊防護膠

  水性丙烯酸抗石擊防護膠是一種新型的水性抗石擊涂料,與 PVC 抗石擊防護膠相比具有環保、性能穩定、節能等優點。

  水性丙烯酸底涂防護膠的主體材料是聚丙烯酸酯,由于其不含氯元素,在高溫分解的過程中沒有含氯的氣體放出,對環境友好,后續處理完全環保。同時,水性丙烯酸底盤防腐膠的溶劑為水,在烘烤固化的過程中釋放的溶劑為水,減少了VOC排放,有利于現場操作人員的身體健康和環保。

  水性丙烯酸型抗石擊涂料比傳統的 PVC型具有更優異的烘烤后外觀,丙烯酸樹脂本身具有相當好的流動性,保證了體系最終具有良好的流動性,烘烤后外觀很光滑。

  水性丙烯酸酯型防護膠使用的塑化溫度較低, PVC型塑化溫度一般為(140~160)℃ ,而丙烯酸酯的固化溫度為(130~140)℃ ,降低了能源消耗。

  與PVC聚氯乙烯樹脂相比丙烯酸樹脂耐紫外線、耐熱性好,抗老化性能優于聚氯乙烯防護膠 , 可賦予涂膜優良的耐久性能。水性丙烯酸酯防護膠在美國、日本等國家,尤其是在日系車型上幾乎全部應用了以丙烯酸酯為主體的抗石擊涂料,為了順應此發展趨勢, 2007年巴斯夫對歐洲水性底涂涂料工廠擴產 。但目前由于其價格較高,如果沒有強制性環保法規的出臺,聚丙烯酸酯型抗石擊防護膠在短期內可能無法實現大規模推廣應用。