066环保型汽车防锈保护蜡的研制

1环保型汽车防锈保护蜡的研制青岛爱得乐精细化学品有限公司王爱群1前言随着汽车工业的持续快速发展，我国在2006年汽车产、销量已达到了720多万辆，汽车社会保有量达3700多万辆。专家预测：2010年中国市场年销售将超过1000万辆。届时，中国汽车社会保有辆达到9100万辆。根据资料报道，汽车在储运和使用中汽车的损坏主要有三种形式，一是事故损坏，二是摩擦损坏，三是腐蚀损坏，其中腐蚀损坏最为普遍，是较为严重的损坏，它是严重影响外观装饰和使用寿命的重要原因。众所周知，目前汽车所用的材料80%仍以金属材料为主，包括黑色金属和有色金属，大气电化学腐蚀又是造成金属腐蚀的主要原因。常温下，大多数的金属在干燥的大气中，都会产生一层看不见的氧化膜，这层氧化膜能够对一些金属起到保护作用，但铁基金属的氧化膜对铁基金属没有保护作用。从图1钢铁腐蚀与相对湿度的直接关系中可以看出：随着大气中相对湿度的不断增加，金属的腐蚀速度也不断加快。湿度达到60-70%时，钢的腐蚀增重急剧增加。相对湿度%增加质量/mg.dm图1相对湿度对钢腐蚀的影响同时，我国海岸地区和工业城市中，除大气中紫外线、微生物、鸟粪对漆膜的浸蚀；大气中还含有大量的腐蚀污染物，像SO2、Cl-、NH2、酸雨和沿海的盐雾等的腐蚀，加上国内道路状况条件差距很大，汽车长期行驶在阴湿碎砂石溅击的道路上，夏天城市喷洒防尘盐、冬天公路要撒大量的融雪盐，腐蚀环境更为严重。因此，提高汽车的外观装饰和车身的使用寿命已成为用户和市场竞争的主要项目之一。为了确保和提高生产后的汽车在存放、运输和使用中的整车防腐蚀、抗石击的性能，采用汽车系列防锈蜡进行保护是非常必要的。目前，欧美国家除在汽车制造中喷涂内腔防锈蜡，还在整车装配后，多数设有喷涂防锈蜡的后道生产线，车门铰链处刷涂合页蜡，对合格的整车喷涂发动机保护蜡和底盘防锈蜡，以提高整车的防锈能力，出国海运的汽车喷涂表面防护蜡。汽车防锈保护喷蜡工艺是40年代瑞典开发的，多年来由于采用树脂、蜡类的硬膜防锈脂，固体份较低，让其自然流下，但对于在生产线应用上来说，处理效果不理想。到80年代后，溶剂型防锈保护蜡逐步得到发展，喷蜡设备不断改进，对汽车内腔防蚀和底盘部分防锈、防石击的喷蜡防护工艺趋于完善。到20年代开始，环保型防锈保护蜡大量使用，喷蜡防护已成为汽车制造中重要的工艺之一。我单位是为汽车生产厂配套的专业厂。根据汽车生产厂提出技术和环保要求，经过多年2的研究，开发了ADL环保型汽车系列防锈保护蜡，根据汽车防锈保护不同的具体部位及技术要求，可分别选用内腔防锈蜡、合页蜡、发动机保护蜡、底盘防锈蜡、面漆保护蜡、水溶性底盘蜡、静电喷涂蜡和上光蜡。我单位还建立了化学品集中管理新的标准化作业方式，协助汽车生产厂制定工艺，负责汽车喷蜡的现场操作。上述产品及化学品集中管理在国内的汽车制造厂已应用多年，满足了整车和出国车防锈保护的要求，深受使用者的欢迎。2试验方法及试验设计2．1试验方法2.1.1试验材质各种油漆板和密封件、塑料件。2.1.2试验材料表面喷蜡方式：手工喷涂。试验用枪：PQ-2型喷枪。2.1.3湿热试验喷好蜡的样板，在室温下放置24h后，按GB/T13893-1992《色漆和清漆耐湿热测定连续冷凝法》标准的规定进行试验。温度为37±2℃，相对湿度RH≥90%，表层连续处于冷凝状态，在规定的时间内，打开湿热箱进行检查。去除蜡膜，按SH/0533-1992《防锈油脂防锈试验试片锈蚀评定标准》评定。2.1.4盐雾试验喷好蜡的样板，在室温下放置24h后，按GB/T1771-1991《色漆和清漆中性盐雾性能的测定》标准的规定进行试验。暴露区温度为35±2℃，相对湿度RH≥90%，盐水PH值为6.5～7.2，盐雾沉降量每80cm2的面积，应为1～2mL/L，每24h打开湿热箱进行检查。用去离子水冲洗干净样板表面附着的盐份或锈团，去除蜡膜，按A08M-61-2003《漆膜耐腐蚀性能平均方法》在15min内完成评价。2.1.5与油漆件、非金属件的相容性：按GB/T1865-1997《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露》标准，采用人工加速耐侯性试验机。光源为6000W水冷式管状氙灯；工作室温度为40±2℃；相对湿度为75±5%；降雨周期，每小时降雨12mim，水量为2.0～2.2L/min。试验到规定时间取出，油漆板去除蜡膜后，同时与空白样板、样件一起目视观察、测失光率。按JF-1-17《车门密封条》供货技术条件，密封件采用热老化试验。烘干箱工作室温度为70±2℃，放置48小时后，观察外观。按GB10485-89《外部照明和信号装置基本环境试验》标准，环境温度为63±2℃，300小时后，材料表面按GB4785标准观察。2.1.6与快干修补漆的配套性根据不同的快干漆，晾置60～300min后，喷涂防锈保护蜡。24小时后，观察蜡膜表面均匀完整。去除后，没有漆膜溶涨现象。2．2试验设计参照国内外汽车防锈保护蜡的技术条件，研究不同用途蜡的产品，其研究设计方案为：单组份试验→多组份复配正交设计→试验对比→数据处理→筛选复配组份→新配制→性能评定→施工性能→确定最佳的防锈保护蜡3结果与讨论3．1防锈保护机理汽车系列防锈蜡是一种有机化合物复配的产品，主要由蜡、合成蜡、缓蚀剂、添加剂和沥青等，按不同材料性能配比组成的，其主要靠吸附理论来完成其防锈保护作用的。所选用的缓蚀剂是由防锈剂与少量表面活性剂组成，溶入防锈保护蜡的体系中，能显著提高蜡膜保护金属抵抗大气腐蚀性能，而发挥对金属的防锈能力、漆膜的保护能力。3缓蚀剂的极性基团，依靠范得华尔引力和化学键的作用，牢固地吸附在金属和漆膜的表面上，非极性基团则和蜡互溶在一起，在蜡和金属、漆膜界面上形成分子定向致密排列的吸附膜层，从而进行防锈保护，还具有水膜的置换性能。防锈保护蜡与金属和漆膜接触相互作用过程有二个阶段，第一是防锈蜡液体借助于布朗运动向金属表面扩散，使二者所有的极性基团或链节互相靠近。第二阶段是当防锈蜡与金属分子间的距离达到10-5A时，两种分子便产生相互吸引力、取向力、静电引力作用，随着溶剂的挥发，分子间的距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距离。汽车面漆进行保护后，增加了抗紫外线能力；防止酸雨、大气污染物的腐蚀；减少了微生物、鸟粪、海洋盐雾等对漆膜的浸蚀，也增加防水、防划伤的性能。汽车底盘形成蜡膜后，增加了对地面砂石溅击的抗石击性能。3．2配方筛选3.2.1成膜剂的选定成膜物质包括石蜡、微晶蜡、树脂、橡胶和特殊的高分子化合物。这些成膜材料中，微晶蜡在防锈性、溶剂相溶性都优于石蜡，熔融粘度、滴熔点高于石蜡。故选用高滴点的微晶蜡作为基础成膜剂，同时加入少量的石蜡。选用树脂、橡胶等高分子物质对基础成膜剂进行高、低温改性，提高防锈保护蜡膜的高温稳定性和耐低温性能。成膜材料高的滴点，可保证在高温的气候条件下，不流淌，防锈保护腊滴点≥130℃，超过了国外同类产品的技术指标。耐低温性能在规定的-35±1℃的温度条件下，保持1h后，自然冷却到室温，蜡膜表面不出现裂纹或失去粘附性，恢复原有的致密性能。同时提高抗冲击强度，增加了汽车的防划伤和抗石击性能。3.2.2防锈保护剂防锈保护性能是汽车防护的一个主要性能，防锈保护性能是添加油溶性防锈添加剂来增强的。在湿热和盐雾等试验的基础上，确定石油磺酸盐具有突出的抗湿热、抗盐雾和酸中和性能。羊毛脂皂、氧化石油脂皂等与石油磺酸盐复配使用，在防锈保护性能基础上，增加蜡膜的韧性，可以满足不同种类防锈保护蜡的技术要求，对面漆保护蜡，选用的防锈材料对漆膜、非金属材料有很好的相容性。3.2.3溶剂溶剂主要的作用是作为成膜剂、防锈剂的载体，又根据蜡的使用要求调整粘度。微晶蜡、石蜡和高、低温改性剂在一定的温度下，可溶于石油醚、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、120号汽油、200号溶剂油、煤油等有机溶剂中，根据汽车防锈保护蜡技术指标的要求，闪点不低于27℃，只有二甲苯、200号溶剂油、煤油的闪点能满足要求。通过对德国、日本蜡样的剖析，他们所选用的溶剂馏程为140～200℃。我们对国内200号溶剂油也作了馏程测定，在140～200℃范围内。考虑到施工中环保的要求，我们选用了烃含量≤0.1%的200号溶剂油。3．3试验结果3.3.1防锈性能试验结果以底盘防锈蜡的湿热试验、盐雾试验、与快干漆的配套试验，讨论研究结果。表1耐湿热720h试验结果序号底盘漆品种未喷蜡漆板漆膜外观喷底盘防锈蜡的漆板（去除蜡膜）1粉末涂料失光漆膜无变化2沥青浸漆失光漆膜无变化3氯化橡胶漆144h锈蚀、失光漆膜轻微变化4聚丁二稀电泳漆失光漆膜无变化表2盐雾试验结果序号底盘漆品种未喷蜡漆板漆膜外观喷底盘防锈蜡的漆板（去除蜡膜）41粉末涂料288h漆膜扩蚀1000h漆膜扩蚀2沥青浸漆72h漆膜扩蚀288h漆膜扩蚀3氯化橡胶漆144h漆膜扩蚀648h漆膜扩蚀4聚丁二稀电泳漆144h漆膜扩蚀720h漆膜扩蚀从表1和表2中可以看出，喷蜡保护可大大提高漆膜的防锈性能。表3快干漆的配套试验结果序号修补漆品种自然干燥时间蜡膜外观去除蜡膜后的漆膜外观1氯丁橡胶漆20min蜡膜均匀完整无漆膜溶涨2氯磺化聚乙稀漆20min蜡膜均匀完整无漆膜溶涨3苯乙稀改性醇酸漆48h蜡膜均匀完整无漆膜溶涨4环氧脂丙稀酸漆20min蜡膜均匀完整无漆膜溶涨从表3中可以看出，氯丁橡胶漆氯、磺化聚乙稀漆表干速度快，可根据喷蜡生产选择修补漆。3.2.3相容性和配套性试验结果以面漆保护蜡与其它材料的相容性试验，讨论研究结果表4240小时老化试验结果聚丁二稀电泳漆板橡胶件塑料件未喷蜡漆膜外观喷蜡去除外观未喷蜡外观喷蜡去除外观未喷蜡外观喷蜡去除外观严重失光轻微失不膨涨、不脆化不膨涨、不脆化不变形、不变色不变形、不变色面漆保护蜡4产品特点及制备工艺4.1产品种类和特点表5ADL系列防锈保护蜡的种类和特点牌号种类特点ADL-××内腔防锈蜡1.蜡液稳定性好,无结晶析出2.可根据设备要求选择适宜粘度3.蜡膜附着力强,连续均匀,有良好的缝隙渗透性能，长期防锈ADL-××底盘防锈蜡1.蜡液稳定性好,均匀、无结晶析出2.粘度适宜、触变性能好，喷涂性好3.蜡膜为有弹性的硬膜，具有良好的附着性、缝细渗透性4.不流淌、不滴落，蜡膜透明,能够迅速除去ADL-××面漆保护蜡1.蜡液稳定性好，室温下放置15天后沉淀≤5%，具有触变性2.对被保护的漆膜等材料无影响3.经1年自然暴晒后，能够迅速除去ADL-××发动机保护蜡1.蜡液稳定性好,无结晶析出具有触变性2.具有触变性，喷涂和渗透性好3.蜡膜自然干燥速度快，附着力强ADL-××合页蜡1.蜡液稳定性好,无结晶析出2.喷涂、刷涂操作性好3.附着力强,防锈保护期长ADL-××上光蜡1.蜡液稳定性好，操作方便2.分为防紫外线、防高温；防盐雾；抗砂尘等多种功能产品，有利于广泛选择。ADL系列汽车防锈蜡具有较透明、干燥快、防水、防紫外线、抗高温、抗石击、可长期防锈保护、去除方便等特点。4.2系列防锈保护蜡使用范围4.2.1内腔防锈蜡（1）容易积水的接缝和漆膜较薄的部位。如：前翼子板支承板、立柱空腔、后轮罩内、后翼子板内、部分板材焊缝和螺钉装配孔等处。（2）因温差产生凝露容易积水的部位。如：前、后纵梁空腔、前底板空腔、底板空腔和车门下部空腔。（3）容易附着赃物和水分的部位。如：前、后箱盖内筋板空腔处。5（4）流水槽固定柱。4.2.2底盘防锈蜡（1）前轴、中后桥、传动轴总成和悬挂件（2）转向机滑动叉总成的配合部位及外露的金属裸露表面、前后钢板弹簧总成（3）车架大梁部位、车轮轮辋外部和外露螺纹等底盘部位。(4)轿车的底盘部分。4.2.3面漆保护蜡用于出国海运的汽车驾驶室和车身漆膜的临时性保护。，4.2.4发动机保护蜡用于发动机、变速箱部分的防锈保护。4.2.5合页蜡用于汽车车门、前后盖活动的铰链处刷涂保护。4.2.6上光蜡用于汽车整备及日常保养，可除去汽车表面的污渍，形成光亮滑润、均匀持久的保护膜，不伤漆膜，延缓漆膜老化和防止紫外线、酸雨等大气造成氧化腐蚀。同时，清除汽车表面行驶中形成的静电局。4．3制备工艺