PVC防石击涂料抗流挂性能影响因素的研究

摘要 研究了PVC防石击涂料的抗流挂性能的影响因素，主要探讨了温度，不同性能的活性纳米碳酸钙及添加量，气相二氧化硅对常温及热流挂性能的影响。实验结果表明，室温温度越高，产品越易表现流挂的趋势；活性的纳米碳酸钙糊粘度越高，触变性越好越有利于抗流挂，且随着加入量的增大抗流挂性增强，但过大加入会造成产品触变性下降，粘度升高不利于施工；相较活性碳酸钙，气相二氧化硅的加入更能有效改善材料的流挂性能。

关键词 PVC防石击涂料；抗流挂性；温度；活性纳米碳酸钙；气相二氧化硅

中图分类号 TU5 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）12—0068—02

PVC防石击涂料是以聚氯乙烯糊树脂作为基料，与增塑剂、触变剂、热稳定剂、增强剂、颜料、填料按一定比例混合而成的一种稳定的塑溶胶。目前，我国家用车市场发展迅速，而车用PVC防石击涂料具有现场施工方便，价格较低，且具有良好抗石击性，密封性，防腐减震等优势，而被越来越多的汽车厂采用。在汽车生产线上，PVC防石击涂料通过高压无气泵经管道输送至各端口，喷涂至汽车底盘上，再通过145℃烘烤定型。这就要求其必须具有适宜的粘度以满足喷涂所要求的连续性和一定的喷幅面积。并且，能粘附在车底电泳漆板上并形成一定厚度的湿膜，且在湿膜状态下或烘烤中不能出现明显流挂掉落现象，否则会严重影响汽车外观和抗石击涂料的保护性能。本文从PVC抗石击涂料的原料和使用环境温度出发，探讨了几种主要的影响流挂因素，通过条件的控制，使产品能满足使用的要求。

1实验部分

1.1主要原材料

DINP，山东齐鲁石化；PVC糊树脂P440，上海氯碱化工股份有限公司；PB1000掺混树脂，天津勃天化工有限责任公司；活性纳米碳酸钙：常州纳米碳酸钙，芜湖卓越纳米碳酸钙，山西新泰恒信纳米碳酸钙，湖州新威华纳米碳酸钙；增粘剂，无锡盛意合成材料有限公司；气相二氧化硅，德国瓦克；颜料，降粘剂D80，钙锌热稳定剂均为市售。

1.2试样的制备

PVC抗石击涂料（增塑糊）的制备：依照一定的比例，将增塑剂加入混合器内，随后边搅拌边依次加入增粘剂，PVC糊树脂，掺混树脂，搅拌成糊后，再依次加入碳酸钙，降粘剂，热稳定剂，颜料，搅拌完后研磨，抽真空熟化静置待测。

1.3样品测试

PVC涂料糊粘度测试：即将配制好的PVC涂料放入温度为（30±1）℃的恒温水浴锅内，恒温30min，待样品温度稳定后利用NDJ-79粘度计，1号转子，750转/分下测量。

PVC防石击涂料流挂性能测试：将试料均匀地涂至洁净的电泳漆试片上，面积25mm×50mm，涂层厚度为3mm，在材料下沿标记初始位置刻度线。在室温下，将试板垂直放置20min，标记涂层下沿所在位置，测量相对初始刻度线的常温流挂距离。随后，将涂敷试样的电泳漆板放置于恒温烘箱中，在145℃下烘烤30min后取出自然冷却至室温，按同样的方法测量相对初始流挂距离。

2结果与讨论

2.1室温温度对抗流挂性能的影响

研究了不同室温下产品流挂性能的表现。由图1可见，随着室温温度的升高，产品常温流挂和热流挂均有愈趋严重的现象。其中，在5℃环境温度下产品流挂性能最好，常温及热流挂几乎为0mm。根据图2粘度曲线图分析，可能是在低温下，增塑剂粘度升高，且材料表面活性基团热运动降低，不易互相摆脱，分子间相互作用力增强，使得材料不易流动，减轻了流挂。而随着温度的升高，试样粘度降低，且增塑剂更易从粉料颗粒表面脱附，造成增塑剂析出于试样和电泳漆板界面间，减小增粘剂与电泳板的接触面，加重了流挂程度，从图1可看出30℃下常温和热流挂性最差。

2.2活性纳米碳酸钙种类及加入量对抗流挂性能的影响

试验分别采用了山西新泰碳酸钙，芜湖卓越碳酸钙，常州碳酸钙，新威华碳酸钙共4种触变活性的碳酸钙，按一定的配方比例制备了样品1-4，并在30℃条件下测量各个试样的常温流挂。表1表示分别用4种活性纳米碳酸钙所制备的糊样品5-8在不同剪切力下的糊粘度，其糊样品DINP：活性纳米碳酸钙=175：100。由图3可知，随着试样所含的纳米碳酸钙糊粘度的升高，涂料抗流挂性能逐渐提高。原因是采用糊粘度较高的活性纳米碳酸钙，其具有较高的触变比，不仅在高剪切下具有切力变稀的性质以利于施工喷涂，而且在低剪切下颗粒间形成了不易破坏的网状结构，使体系拥有较高的粘度，阻碍了PVC涂料内部发生流动，有利与改善流挂。

图4研究了采用低糊粘度的山西新泰纳米碳酸钙所制备的样品9，在30℃室温下，其抗流挂性能随碳酸钙的加入量的变化趋势。可见，随着纳米碳酸钙含量的提升，实验样抗流挂性能逐渐变好。也就是说，相较于高糊粘度，高触变性的纳米活性碳酸钙，触变性较低的碳酸钙可通过提高加入量来达到相同的抗流挂效果，但过多的加入不仅会造成粘度剧烈升高，触变性变差如表2，开始触变比随着纳米钙含量增加而增加，但當添加量超过30%后粘度突升明显，35%时粘度已升至8100cp，且触变比下降，即纳米钙含量过大使得颗粒之间堆积紧密，在高剪切力下不易分散开，颗粒相互摩擦，粘度增大，虽能提高抗流挂性，但不利于喷涂，同时也会造成在性能上如拉伸强度和断裂伸长率的损失，这就需要找到一个平衡点以满足各个方面的要求。

2.3气相二氧化硅对抗流挂性能的影响

图5表示配方中纳米碳酸钙含量为20%时，添加1%的气相二氧化硅时，30℃室温条件下，PVC涂料的抗流挂性能。

由对比可知，加入少量的气相二氧化硅可明显提升抗流挂性能。这是因为其具有较高的触变比，在材料中能形成具有氢键的网状结构，在高剪切力作用下氢键断裂，材料易于流动便于施工喷涂；而在PVC防石击涂料涂敷在电泳漆板上后，剪切力消失，二氧化硅氢键网络又再次形成，体系的粘度又恢复到最初的状态，可防止涂层流动。

3结论

根据试验研究，室温温度越高，越不利于材料抗流挂。活性纳米碳酸钙的种类对流挂有很大的影响，通常触变比越高的活性纳米碳酸钙将更有利于防止流挂现象。可根据种类的不同，适当提高活性纳米碳酸钙的含量也能增强抗流挂性，但是不宜过大，否则粘度上升明显，触变比和切力变稀性能下降，反而不利于喷涂施工。气相二氧化硅的加入有助于涂料内部形成网状结构，少量的加入即能提高涂料的抗流挂性能。