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光固化汽车涂料（一）,光固化汽车涂料（一）

清华大学 洪啸吟 汽车车身的涂料实际是一种艺术品，生产者力求做到令人赏心悦目，美玉无暇。另一方面，汽车年复一年地要经受日晒雨淋和风刀霜剑的侵蚀，还有酸雨、来自溶雪剂的盐水、石击等的侵蚀，在此情况下，保持美丽外观和防止锈蚀是对涂料提出的严格要求。因此，汽车涂料被认为是涂料最高水平的体现 汽车壳体大部分为钢铁，但塑料也已有广泛使用，涂料因而也有不同要求。除此之外，汽车的修补漆也是汽车涂料的重要组成部分。光固化涂料有种种优点，要使光固化涂料进入汽车涂料行列，除了涂料本身要达到要求外，还需要有合适的涂装和固化设备。通常光固化涂料一般用于平面和简单形状器物的涂装，由于汽车部件形状各不相同，因此要求有符合三维(3D)涂装和固化的设备，两者结合才有可能完全进入汽车领域。去年的北美光固化会议上展出了一辆由多家公司合作研制的示范性辐射固化赛车，该车采用了最先进的各种辐射固化技术，它的壳体由电子束固化的复合材料制备，涂料几乎全部采用光固化涂料，充分展示了光固化技术的巨大潜力。本文结合该示范赛车及其他厂资料，就部分光固化汽车涂料的进展作简要介绍。 光固化修补底漆 汽车的金属部件特别是车身的金属底材一般采用阴极电泳漆或其他防锈漆，含有大量颜料和填加剂，光固化涂料难以代替，但是当车身损坏，需予修补时，其底漆不可能使用电泳漆也难予使用热固型涂料，室温固化涂料则需耗费太多时间。现在ICI发明了一种光固化底漆UVSpeedPrime，它采用常用于电子器件的树脂组分，用于低能UV光的引发剂及特殊颜料组成，填加的颜料可满足抗腐蚀、硬度、消光及填孔等要求，但不影响光固化速度。和一般不透明的底漆不同，该产品是透明的。该涂料易于涂布、容易打磨并且使用安全，采用低能手持紫外光灯可在2分钟内固化，经处理和打磨后即可涂布面漆，整个修补过程快捷易行。 汽车面漆 汽车面漆最重要的作用是装饰，除了要求有美丽的外观外，还同时要求抗光氧化、抗水解、抗划伤、抗酸雨和汽油、抗撞击、抗雷雨及曝晒等性能。现在面漆一般由两层涂料组成，下层(第一道)涂料加有各种颜料如彩色颜料闪光颜料等(二道浆)，上层涂料为清漆，它能赋予涂层高的光泽并满足面漆的各种要求,因此是至关重要的。光固化涂料难以用在面漆的第一道漆但可用于透明清漆。光固化透明清漆具有无溶剂、快速固化、耐刻划、耐擦伤、高光泽、高硬度等固有的优点，但它的耐候性不是很好，这是它较长时间难于被接受的原因。光固化清漆不仅机械性能应达到或超过二罐装聚氨酯清漆，而且耐候性也要达到一定的要求。尽管可以通过添加光稳定剂等抗老化剂改善涂膜的耐候性能，但是光稳定剂的加入会影响光固化速度，这是一个难以解决的问题，是阻碍光固化清漆在汽车上使用的关键问题之一。近年来通过选用合适的引发剂及紫外光吸收剂等防老化剂打开了用于汽车面漆的道路。汽车透明清漆一般采用丙烯酸化聚氨酯光固化树脂，选用的光引发剂一般为BAPO(bisacylphosphinoxide)或Ergacure118(a-hydroxylketone)，同时在配方中加入紫外光吸收剂如HPT(hydroxyphenyl-s-tri-azine)及采用受阻胺HALS为自由基除去剂。实验证明通过合适的组分调节，可以达到满意的固化速度及优良的耐候性。 塑料部件涂料 汽车的部件很多已采用工程塑料或者聚合物基复合材料，他们不仅需要涂料来改善其表观而且需要涂料改善其表面性质，光固化涂料在这方面具有十分突出的优势。光固化在这一方面的应用已有十余年的历史。 1．车灯灯罩：聚碳酸酯灯罩早已代替了玻璃灯罩，聚碳酸酯具有易加工成型、重量轻和柔性强不易破碎等优点，但它的表面强度不够，不耐刻划和刮擦而且耐候性差，易变黄，采用光固化涂料可以改善表面性质，因而得到了应用，不仅大大节约了涂装时间而且涂层有很好的光学和耐擦性能，并可满足长期耐候性要求。 2．反光镜：汽车反光镜也是用塑料制备的，但它的表面必须有很高的反光性能。为了达到这一目的，塑料表面须经三次紫外照射处理。首先塑料要经紫外照射使表面产生光化学反应增加表面张力，以利于光固化涂料的流平与附着，经过涂布光固化清漆固化后，塑料表面变得平坦而易于金属化，然后在真空沉积箱中完成金属沉积。在塑料表面金属化后还需要再涂布一层光固化涂料，它的作用是保护金属反光层。 3．玻璃纤维增强复合材料部件：复合材料已大量应用于汽车的各种部件，为了保护表面及美观，要求使用涂料进行涂装。例如前述的示范赛车车身部分采用了电子束固化的复合材料，同时采用了光固化涂料予以修饰。在体积很大的部件上使用光固化涂料的一个关键问题是设计便于车身整体涂装的涂装固化室。

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