氨基树脂在汽车涂料行业的应用研究

　　涂料论文（精选10篇）之第三篇

　　摘要：氨基树脂是汽车涂料中的主体树脂，主要作为交联剂使用，能使涂膜具有高光泽、高硬度、良好的保色性、耐化学品性、耐水及耐候性等特点。介绍了氨基树脂的生产过程及基本表征方法，氨基树脂在现场应用出现的印痕、针孔气泡等问题的解决，以及耐腐蚀性能提升的实际应用。

　　关键词：氨基树脂,汽车涂料,应用

　　氨基树脂为汽车涂料中的主体树脂，主要作为交联剂使用，使涂膜具有高光泽、高硬度、良好的保色性、耐化学品性、耐水及耐候性等特点。氨基树脂的生产主要经历羟甲基化和醚化的过程，根据不同涂料体系的需要，可以选择不同的原料进行反应，通过对反应温度和时间的控制，得到不同分子量的产物，从而影响涂膜性能。在氨基树脂汽车涂料中，可以通过优化氨基树脂的比例及种类来提高涂膜的施工性及耐化学品性。

　　1 汽车涂料的组成

　　汽车涂料是由成膜物质、颜料、助剂及分散介质构成的复杂的分散体系，涂料中的各个组分在涂层形成过程中都起着重要作用。成膜物质即树脂，它是将所有涂料组分通过反应形成整体均一的涂膜，同时通过各个涂层之间的润湿和渗透形成了必要的附着力，满足各涂层的性能要求；颜料为涂膜提供色彩，同时提供良好的遮盖力及机械强度，并且具有一定的耐介质性、耐光性和耐候性；助剂在配方中用量很少，但却在制备、运输及应用过程中起到重要的作用；分散介质的作用是确保分散体系的稳定性、流变性，同时在施工过程和成膜过程中起重要作用。本文主要介绍在涂料中起到交联作用的氨基树脂的生产过程及其应用。

　　1.1 氨基树脂的定义及作用

　　氨基树脂是以氨基化合物（含—NH2官能团）与醛类（主要为甲醛）经缩聚反应得到的含—CH2OH官能团产物，再与脂肪族一元醇部分醚化或全部醚化得到的产物。氨基树脂单独加热固化可成膜，但是涂膜硬而脆，且附着力差，无法应用。氨基树脂容易与带有羟基、羧基、酰胺基等基团的树脂进行反应，交联形成带有韧性的三维网状结构的涂膜。因此，在汽车涂料中，氨基树脂常常与聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等作为基体成膜树脂，而氨基树脂的作用就是交联剂。

　　氨基树脂作为交联剂的涂膜具有高光泽、高硬度、良好的保色性、耐化学品性、耐水及耐候性等特点，且在酸催化的作用下，可大幅度降低烘烤温度，所以不仅应用在高温汽车涂料中，而且在低温修补漆中也被广泛应用。

　　1.2 氨基树脂生产流程

　　根据醚化时采用的醇类，可以将氨基树脂区分为丁醚化氨基树脂（采用正丁醇醚化）、异丁醚化氨基树脂（采用异丁醇醚化）、甲醚化氨基树脂（采用甲醇醚化）、混合醚化氨基树脂（甲醇/正丁醇混合，正丁醇/异丁醇混合）。根据醚化程度的不同，又区分为高醚化和低醚化氨基树脂。

　　目前，在汽车涂料行业中用途最广泛的是丁醚化氨基树脂。本文着重介绍丁醚化三聚氰胺甲醛树脂的生产。氨基树脂的生产主要分3个步骤：

　　1）多聚甲醛解聚。在实际生产中，直接使用甲醛作为原料是非常危险的，所以一般采用多聚甲醛作为原料，在碱性加热条件下，多聚甲醛解聚生成甲醛，用于后续生产。

　　2）羟甲基化反应。1个三聚氰胺上有3个—NH2,6个活泼氢，在碱性条件下，可与1～6个甲醛发生羟甲基化反应，生成羟甲基三聚氰胺。一般汽车涂料应用中，1个三嗪环上生成的羟甲基数量为4～5个。

　　3）醚化反应。羟甲基氨基树脂有较强的极性，不溶于有机溶剂，与其他类型树脂的混溶性极差，无法配合使用，因此涂料用氨基树脂需要用醇类改性，醚化后的氨基树脂能溶于有机溶剂，可与匹配的树脂交联反应。在醚化的同时，还发生了架桥聚合反应（自聚合）。自聚合的反应程度影响氨基树脂分子量，对涂膜的性能影响很大。所以，生产过程中通过对温度、反应时间等的控制，调节氨基树脂的分子量，从而达到调节涂膜性能的作用。通常，分子量对涂膜的影响主要体现在柔韧性上，一般分子量较高的氨基树脂相比于单体型氨基树胺的柔韧性要更差一些。

　　2 涂料中氨基树脂的表征

　　通常情况下，涂料的配方在调试阶段就会固定下来，一般不会对主体树脂的种类及含量进行调整。主机厂对材料的监控可以通过不同批次间红外光谱的对比来判断各组分的相对含量是否有变化。氨基树脂的含量可以通过如下特征峰进行对比：在1 549～1 560cm-1间为三聚氰胺C=N特征吸收峰，在815～820cm-1间为三嗪环面外弯曲特征吸收峰，以上2个吸收峰同时出现。另外，在903～914 cm-1间可出现甲氧基的特征吸收峰，也归属于三聚氰胺。通过对比912和816 cm-1两处的吸收峰强度可以判断氨基树脂的甲醚化程度，若912 cm-1峰强度大于816 cm-1峰强度，则说明树脂中甲醚化较多，若912 cm-1与816 cm-1峰强度相近，说明树脂中同时具有丁醚化和甲醚化。

　　3 氨基树脂在汽车涂料中的应用

　　氨基树脂在施工应用过程中，会提高润湿流平作用。所以如果涂膜出现问题，可以通过调整氨基树脂进行改进。

　　3.1 车身印痕问题改善

　　某轿车生产线涂装车间，浅色金属漆喷涂之后，在四门中间位置可看到颜色较深区域，经对比，此色差区域与车门外板内测粘贴的隔音胶片形状一致。分析原因，是由于面漆喷涂完之后，在140℃烘烤过程中，隔音胶片受热变形，变形力拉动车门外板轻微形变，导致在面漆烘干过程中铝粉排列发生变化，进而导致印痕问题。在不能拆除隔音胶片的前提下，必须使涂膜在隔音胶片变形前固化，使铝粉排列不受其形变影响。加快涂膜固化可以采用提高氨基树脂比例的方式。在配方中，氨基树脂作为主体树脂含量高达18%～28%，在原有配方基础上，增加1%～2%的氨基树脂，在不影响其他性能的基础上，可加速涂膜的固化。通过实际验证，在该浅色金属漆原有配方基础上，增加1%氨基树脂后，印痕明显改善。

　　3.2 车身耐腐蚀性能改善

　　近年来，随着科技进步，环境也在逐步被破坏，恶劣天气层出不穷。酸雨不仅影响着人们的身体健康，破坏植被、土壤等，而且对汽车涂膜也具有强大的杀伤性。某汽车售后团队在每年的夏季都会收到车漆表面出现黑斑问题的反馈，在汽车表面各个位置都可能出现。通过对出现问题车辆的时间及地域进行分析，发现主要出现在夏季6—9月份，地域主要集中在南方沿海地区。这个时间与地点，刚好与酸雨高发相吻合。通过对黑斑位置进行红外分析，C、O、S比例升高，证明了酸雨的浸入腐蚀。

　　为了提高汽车漆对酸雨的抵抗性，必须通过配方的调整提高材料的耐酸性。对于清漆层，增加交联密度可以使涂膜更致密，耐腐蚀性能会增强。所以后续提高了配方中氨基树脂的含量，从而提高了交联密度。对配方进行优化后，在实验室中进行了极限耐酸试验，将对比样板放入80℃、0.05 mol/L H2SO4中浸泡4 h，试验结束后立即观察，优化后的清漆样板表面未出现异常，而未优化的清漆表面出现痱子点样的腐蚀，证明优化后的清漆耐酸腐蚀性得到提高。

　　3.3 车身针孔问题改善

　　针孔问题是指在漆膜表面出现一种凹陷透底的针尖细孔现象，孔径在100μm左右，就像针刺的小孔。针孔问题是涂装过程中的常见问题，产生针孔的原因主要是由于清漆层交联固化速度快，而色漆层中的溶剂还没有挥发出来，最后残留的溶剂挥发时留下的孔隙。解决针孔问题的主要方法是降低清漆层的固化速度。除了增加高沸点的溶剂，增加闪干时间外，还可以从氨基树脂着手，适当减少氨基树脂的用量，或选取活性较低的氨基树脂，都能适当降低漆膜的交联速度，从而改善车身针孔问题。

　　结语

　　氨基树脂作为涂料行业的主要交联剂已经有60多年，与基体树脂交联成膜，选择不同的基体树脂，得到不同的涂膜性能，同样的基体树脂，配以不同的氨基树脂，也会得到不同的涂膜性能，针对汽车涂料，我们可以通过改变氨基树脂的种类和用量使其性能进一步提高，从而解决车身涂料的相关问题。