汽车塑料聚合物用于保护和美化室内涂料需要表现最好。

美国汽车工业经历了巨大的变化在过去的30年里,从行业的结构,三巨头的统治地位受到了全球玩家。不管是性能的改善了步指数变化。性能改进涉及多维方面像燃油效率、鲁棒性、安全功能和舒适等等(表1)。

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室内汽车设计也发生了广泛的变化改善人体工程学,功能和吸引力。最重要的是扩大使用耐用的塑料材料,目前占大多数的人接触的表面。188金宝搏bet官网

在本文中,我们专注于室内汽车涂料的需求。这些涂料是由三个标准:外观、感觉和功能。虽然外观和感觉是时尚潮流的函数和相对较短,需求在功能通常步骤阻力的物理和化学性质变化,反过来,旨在保护涂层的外观和感觉。

汽车内饰:愉快的旅程

室内汽车表面像门内饰板、仪表面板、仪表板和中心控制台通常接触到广泛的化学品日常使用的结果。只是考虑到原料在食品和个人护理用品,清洁工和调料,除臭剂和宠物产品;内部表面必须耐化学物质,可以亲脂的或亲水;酸性或碱性;和溶剂醇,乙二醇醚和碳氢化合物。化学物质特别严厉的内部表面包括太阳晒黑乳液,蚊子排斥力(避蚊胺:N, N-diethyl-meta-toluamide)和清新的香味,使驾驶更愉悦的体验。现在让我们提高难度,要求保护在零下的温度升高到140ºF !

室内涂料标准定义的所有全球汽车玩家,这样他们保持他们的外观和感觉,面对这些极端条件。例如,通用汽车(General Motors)开发了全球认可的油漆在14867年基于通用塑料系统规范。这些通常是单组分系统。另一方面大众tl - 226规范的另一套严格的标准,通常使用双组分系统在欧洲。

定义创新需要

汽车塑料涂料供应商内部市场往往是大型跨国公司或区域形成全球联盟的玩家为了提供oem整个星球。地方性法规和不断增长的消费者可持续性意识使低voc的使用水性系统先决条件的许多表面保护涂层系统。随后,涂料需要有良好的雾化在应用程序提供规定的“外观”设计师,高附着力,ABS和PC-ABS塑料和保护抵抗化学力和磨损攻击属性。

通用汽车的全球规范和大众tl - 226规范内部汽车塑料涂料特别是定义了需要解决避蚊胺/洗液对涂层系统的攻击。都需要抗攻击80ºC的温度下。为了满足这些需求,这家跨国公司的开发团队选择了polyurethane-hybrid聚合物体系。

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应用领域的需求是在高级别上,聚氨酯高分子化学形成一个良好的基础,可以达到新的性能障碍。

聚合物的设计

高分子量的各种合成路线聚氨酯分散体是常见的做法。最好知道是丙酮的过程中,熔体分散过程中,氯胺酮过程和预聚物混合过程。所有这些过程的合成的第一步是相同的,作为一个知名的聚氨酯反应二醇或多元醇与二异氰酸酯反应(图1)。然后分散在水中反应产物。

在阴离子聚氨酯分散体的情况下,提供的预聚物链包含羧酸稳定组,例如,通过dimethylol丙酸(DMPA)。预聚物的酸度中和和转移到水,自发形成粒子发生的地方。链扩展然后执行导致的形成高分子量水性聚氨酯聚合物分散。这个过程的本质导致聚合物胶体的形成,这是明显不同于乳液聚合物。他们不同的胶体,形态和应用特点。

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这很好理解,在粒子和聚合物形态、聚氨酯分散体有一个独特的优势其他聚合物的能力形成连贯的薄膜。聚结的程度和聚合物链的渗透,导致粒子的进一步逐步合并报告为典型的高得多的比一个典型的丙烯酸聚氨酯乳胶粒子(图2)。

上膜的形成是两个关键因素。首先是粒子内的水的存在。含水率的粒子扮演滚塑化剂,它软化粒子从而使其更容易融合,如图3所示。

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第二个关键因素包括大多数聚氨酯分散体的纳米颗粒的大小。在合并过程中,粒子是一起由蒸发的水从涂层。这个“液压真空”迫使空气粒子在一起以同样的方式疏散两个表面之间的结合。这个过程的有效性是相对于粒子的表面积。对于一个给定的质量分散聚合物小颗粒会导致更大的表面积和更大的驱动力。

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此外,聚氨酯“生成”性能增强micro-phase形态形式,由于其能力,硬段和软段(部分相分离)操纵达到合适的聚合物填料增强导致氢键(图4和5)。在设计新的聚合物来满足性能标准性能增强剂是解决特别的照顾。

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此外,包含polyurethane-hybrid设计提供了好处,聚氨酯树脂不能的均聚物或物理结合。这很好理解,许多物理性能改进的混合设计中发现了物理混合的均匀性可以归因于干电影。

原子力显微镜(AFM)的图像,如图6所示,给出了相位模式显示了软硬段分布的聚合物。左边的图片展示了非相干相位分布的两种不同的聚合物在膜的形成。右边的图片说明了均匀分布造成的不同的聚合物混合聚合。这些区域的均匀分布是非常重要的在维护聚氨酯的物理特性。Nano-phase混合动力技术被认为是一个非常好的方法来加强和改进涂料性能。

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在两个大陆满足性能需求

世界通用规范内部汽车塑料(GMW14867)包含要求附着力性能要求,湿度和影响,但最苛刻的要求是耐化学腐蚀性在80ºC(表2)。GMW14445利用化学鸡尾酒由等量的:避蚊胺,桂皮,octocrylene, homosalate。

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平等的困难是大众tl - 226规范,需要24小时抵抗护手霜和防晒乳液在80ºC(表3)。

通过智能的原材料选择和专有的聚合技术NeoRez r - 4000开发满足克分子量14867的阻力的挑战和大众tl - 226。NeoRez r - 4000的设计是有效的在1 k和2 k涂料。双组分涂料利用亲水和疏水性异氰酸酯加成物所需达到更高的交联密度满足24小时80ºC测试。性能测试结果如表4所示。

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配方

NeoRez r - 4000可以加剧为实验确定满足外观的需求,与不同等级的纯色光泽,当然,金属(银是最受欢迎的)。水性涂料也需要大约6个月的保质期,要求良好的兼容性与颜料制备的粘结剂和添加剂。起点配方如表5所示。

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确保良好的兼容性,所有配方应该准备使用高速溶解器与每个添加剂被精心整合,避免冲击或絮凝。双组分配方,比例(1:1)疏水结合亲水异氰酸酯加入一定数量的风潮下的单组份完成配方(表6)。

最后的公式电影检查作为絮凝支取玻璃和不相容。视觉评估然后测量光泽涂料,阴霾和色素浮动。配方是另外储存在50ºC 3个月和复查质量和性能。

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结论

众所周知,汽车塑料涂层性能标准内部也发生了巨大的变化自塑料第一次出现在汽车驾驶舱。标准建立的通用汽车(General Motors)和大众汽车(Volkswagen)在最难以满足。但是考虑到过多的化学物质,食品和试剂可能驻留在一个涂塑料表面在中期午后的阳光在凤凰城理所当然聚合物用于保护和美化这些基质需要顶级表演者。NeoRez r - 4000是一种新的、有效的聚合物配方设计师应对这一挑战。

确认
作者传达感谢伊尔丝角- van den Nouweland,桑迪惠勒和迪莉娅Kriticos实验应用工作,赫尔曼Ryborz和Stefan Geboers贡献大量的合成和不放弃。

本文提出了在塑料涂料研讨会由PCI杂志,芝加哥,2009年。