CN106248563A - 一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法 - Google Patents

一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，通过模拟自然极端环境，配制了人工酸雨，在极端室外温度（温度50℃）和极端湿度条件下（相对湿度30%），人工酸雨点滴（0.2ml）落在车身上，在较短的时间内，酸雨挥发干燥后，面漆复合涂层的腐蚀情况。从而判定酸雨对油漆涂层的影响。本发明有效的模拟了自然酸雨对汽车面漆符合涂层的影响；本发明简单，能利用现有实验室仪器和药品进行模拟实验；本发明对实验设备要求低，实验费用低，实验周期短。

Description

一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法
技术领域
本发明涉及一种评价方法，尤其涉及一种模拟自然环境下，通过测试人工酸雨雨滴落在车身上，酸雨挥发干燥后，面漆复合涂层的腐蚀情况，从而判定酸雨对油漆涂层的影响的评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法。
背景技术
酸雨正式的名称为酸性沉降，是指pH值小于5.6的雨、雪、雾、雹等大气降水，它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面，后者是指在不降雨的日子，从空中降下来的灰尘所带的一些酸性物质。
酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质所造成的。中国的酸雨主要因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸雨，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。我国一些地区已经成为酸雨多发区，酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。
目前，酸雨已成为一个全球性的深刻问题，特别是北美、欧洲和我国的粤、桂、川、贵地区已成为世界三大酸雨区。酸雨主要是人为原因所致，是由煤和石油的燃烧及汽车排气向大气中释放的二氧化硫和氮氧化物再与水蒸汽结合形成的硫酸和硝酸离子，混合空间中部分尘埃，以强酸性雨PH<5的形式降落地面。汽车涂膜遭酸雨损害已有报道，其表现为酸雨在涂膜上形成水洗不掉的凹形污点。
因此需要对汽车面漆复合涂层的耐酸雨性能做出提前检验。而如何能快速、准确的评价复合涂层的耐酸雨性能，是摆在油漆材料开发和汽车油漆质量控制人员面前的一道难题。
现有技术中（QC/T484-1999汽车油漆涂层）耐候性要求中：要求海南地区外存放两年后使用四年后，涂层仍然完整（即不起泡、不粉化、不生锈、不生锈、 不开裂)，允许失光率不大于3 0 %和明显变色。由于实验周期长，无法提前有效对漆膜耐酸雨性能进行检测，无法起到质量提前预防的目的；现有技术同时对汽车涂层耐酸性腐蚀进行了描述:将 0.1 mol/L的H2SO4（硫酸）溶液， 滴在被试样板上， 在20℃下经24h后观察漆膜变化情况。实验条件用的是硫酸溶液，和自然酸雨组成差异较大，且实验在恒温20℃条件下进行，不能模拟外界温度极端条件，因此不能有效模拟自然条件下，酸雨对汽车复合涂层的腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车面漆复合涂层耐酸雨性能评价方法，它能够模拟自然环境下，通过测试人工酸雨雨滴落在车身上，在一定条件下，酸雨挥发干燥后，面漆复合涂层的腐蚀情况，从而判定酸雨对油漆涂层的影响。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，所述方法包括以下步骤：
a）根据我国酸雨实际情况，模拟我国硫酸型将于的酸性溶液组成比例，选择c（SO4 2-）：c（NO3-）来配制PH为3.5的人工酸雨；
b）取3-5块待测汽车面漆复合涂层样板，将待测涂层面朝上水平放置；向样板涂层上滴加步骤a）配制的人工酸雨溶液，滴量为0.1-0.5mL/次，滴1-3次；
c）将步骤b）滴了人工酸雨溶液的样板放置在25-80℃，相对湿度25-35%的恒温恒湿箱内1-3小时；取出样板，清洗干净并擦干；
d）将步骤c）的擦干后的样板放置在室内环境下20-30h，然后取出观察样板表面状态变化以确定结果。
在本技术方案中，通过模拟自然极端环境：配制了人工酸雨，在极端室外温度（温度50℃）和极端湿度条件下（相对湿度30%），人工酸雨点滴（0.2ml）落在车身上，在较短的时间内，酸雨挥发干燥后，面漆复合涂层的腐蚀情况。从而判定酸雨对油漆涂层的影响。自然界酸雨是煤和石油的燃烧及汽车排气向大气中释放的二氧化硫和氮氧化物再与水蒸汽结合形成由硫酸离子、硝酸离子和无机盐组成的混合物，PH值在5以下，一般在3.5-5之间，因此我们根据自然酸雨组成，配制了PH值为3.5的人工酸雨溶液。
汽车经常会在极端自然条件下使用，对汽车面漆符合涂层的耐酸雨性要求高。极端自然条件室外温度可以达到50摄氏度和30%的相对湿度，因此我们模拟了极端条件下自然环境。
实验面漆复合样板（或样件）处理时间确认：我们根据在极端自然条件下，不同时间放置处理，在放置1小时后，面漆复合涂层样板（或样件）表面人工酸雨已经完全挥发，因此确认实验放置时间为1小时，然后再室内放置24小时后，用自来水清洗来确认试验后状态。
评级：分级( 1-4级)，取三块待测样板中两块相同的试验结果为最终判定结果：
1级 无腐蚀；2级 表面轻微腐蚀（无变色）；3级 中心及边缘均腐蚀（变色、发软）；4级 侵蚀到基材。
作为优选，SO4 2-与NO3-的浓度比为1：0.5-3。
作为优选，人工酸雨的配制方法为：取等质量的硫酸溶液与硝酸溶液混合后，加入硫酸溶液质量10%的氯化钠并搅拌，然后将pH值调至3.5。
作为优选，步骤c）中，滴了人工酸雨溶液的样板放置在49-51℃，相对湿度25-35%的恒温恒湿箱内。
作为优选，在进行步骤d）之前，重复步骤c）2-4次。
作为优选，复合涂层由以下重量份的原料组成：水性丙烯酸酯树脂80-90份、纳米二氧化硅15-18份、纳米二氧化钛3-10份、颜料10-15份、水性流平剂0.6-1份、水性消泡剂0.5-0.8份、玻璃微珠5-9份、去离子水30-45份、纳米碳酸钙5-10份。在本技术方案中，玻璃微珠其表面经过特殊处理具有亲油憎水性能，非常容易分散于有机材料体系中，在复合涂层中增加玻璃微珠可以使得无机材料更好的分散，与有机材料结合的紧密，从而提高涂层的抗腐蚀、耐候性。纳米二氧化钛是白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害，与玻璃微珠的协同分散，使得各种原料分散性能更好。
作为优选，复合涂层的制备方法如下：按配比将水性丙烯酸酯树脂、水性流平剂、水性消泡剂、颜料与去离子水加入到高速分散机中，以1800-2000rpm的速度搅拌60-90min，然后加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、玻璃微珠与纳米碳酸钙，以3000-3200rpm的速度搅拌3-4h，然后用300-400目筛过滤，得到复合涂层。
本发明的有益效果是：通过模拟自然极端环境，配制了人工酸雨，在极端室外温度（温度50℃）和极端湿度条件下（相对湿度30%），人工酸雨点滴（0.2ml）落在车身上，在较短的时间内，酸雨挥发干燥后，面漆复合涂层的腐蚀情况。从而判定酸雨对油漆涂层的影响。本发明有效的模拟了自然酸雨对汽车面漆符合涂层的影响；本发明简单，能利用现有实验室仪器和药品进行模拟实验；本发明对实验设备要求低，实验费用低，实验周期短。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
复合涂层原料均可从市场购得。
实施例1
一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，所述方法包括以下步骤：
a）根据我国酸雨实际情况，模拟我国硫酸型将于的酸性溶液组成比例，选择c（SO4 2-）：c（NO3-）来配制PH为3.5的人工酸雨；人工酸雨的配制方法为：取50g 0.1mol/L的硫酸溶液与50g 0.1mol/L硝酸溶液混合后，加入5g氯化钠并搅拌，然后用氢氧化钠将pH值调至3.5。
b）取3块待测汽车面漆复合涂层样板，将待测涂层面朝上水平放置；向样板涂层上滴加步骤a）配制的人工酸雨溶液，滴量为0.2mL/次，滴1次；复合涂层由以下重量份的原料组成：水性丙烯酸酯树脂80份、纳米二氧化硅15份、纳米二氧化钛3份、颜料10份、水性流平剂0.6份、水性消泡剂0.5份、玻璃微珠5份、去离子水30份、纳米碳酸钙5份；
复合涂层的制备方法如下：按配比将水性丙烯酸酯树脂、水性流平剂、水性消泡剂、颜料与去离子水加入到高速分散机中，以1800rpm的速度搅拌60min，然后加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、玻璃微珠与纳米碳酸钙，以3000rpm的速度搅拌3h，然后用300目筛过滤，得到复合涂层；
c）将步骤b）滴了人工酸雨溶液的样板放置在49℃，相对湿度25%的恒温恒湿箱内1小时；取出样板，清洗干净并擦干；
d）将步骤c）的擦干后的样板放置在室内环境下24h，然后取出观察样板表面状态变化以确定结果。
实施例2
一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，所述方法包括以下步骤：
a）根据我国酸雨实际情况，模拟我国硫酸型将于的酸性溶液组成比例，选择c（SO4 2-）：c（NO3-）来配制PH为3.5的人工酸雨；人工酸雨的配制方法为：取50g 0.1mol/L的硫酸溶液与50g 0.05mol/L硝酸溶液混合后，加入5g氯化钠并搅拌，然后用氢氧化钠将pH值调至3.5。
b）取4块待测汽车面漆复合涂层样板，将待测涂层面朝上水平放置；向样板涂层上滴加步骤a）配制的人工酸雨溶液，滴量为0.1mL/次，滴2次；复合涂层由以下重量份的原料组成：水性丙烯酸酯树脂85份、纳米二氧化硅16份、纳米二氧化钛5份、颜料12份、水性流平剂0.8份、水性消泡剂0.7份、玻璃微珠6份、去离子水40份、纳米碳酸钙8份；
复合涂层的制备方法如下：按配比将水性丙烯酸酯树脂、水性流平剂、水性消泡剂、颜料与去离子水加入到高速分散机中，以1900rpm的速度搅拌70min，然后加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、玻璃微珠与纳米碳酸钙，以3050rpm的速度搅拌3.5h，然后用350目筛过滤，得到复合涂层；
c）将步骤b）滴了人工酸雨溶液的样板放置在50℃，相对湿度30%的恒温恒湿箱内2小时；取出样板，清洗干净并擦干；
重复步骤c）2次；
d）将步骤c）的擦干后的样板放置在室内环境下20h，然后取出观察样板表面状态变化以确定结果。
实施例3
一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，所述方法包括以下步骤：
a）根据我国酸雨实际情况，模拟我国硫酸型将于的酸性溶液组成比例，选择c（SO4 2-）：c（NO3-）来配制PH为3.5的人工酸雨；人工酸雨的配制方法为：取50g 0.1mol/L的硫酸溶液与50g 0.3mol/L硝酸溶液混合后，加入5g氯化钠并搅拌，然后用氢氧化钠将pH值调至3.5。
b）取5块待测汽车面漆复合涂层样板，将待测涂层面朝上水平放置；向样板涂层上滴加步骤a）配制的人工酸雨溶液，滴量为0.5mL/次，滴3次；复合涂层由以下重量份的原料组成：水性丙烯酸酯树脂90份、纳米二氧化硅18份、纳米二氧化钛10份、颜料15份、水性流平剂1份、水性消泡剂0.8份、玻璃微珠9份、去离子水45份、纳米碳酸钙10份；
复合涂层的制备方法如下：按配比将水性丙烯酸酯树脂、水性流平剂、水性消泡剂、颜料与去离子水加入到高速分散机中，以2000rpm的速度搅拌90min，然后加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、玻璃微珠与纳米碳酸钙，以3200rpm的速度搅拌4h，然后用400目筛过滤，得到复合涂层；
c）将步骤b）滴了人工酸雨溶液的样板放置在51℃，相对湿度35%的恒温恒湿箱内3小时；取出样板，清洗干净并擦干；
d）将步骤c）的擦干后的样板放置在室内环境下30h，然后取出观察样板表面状态变化以确定结果。
对比例1，所用原料与方法和实施例1相同，唯一不同的是没有用复合涂层。
经过观察，实施例1中3块样板，2块为1级，一块为2级。
对比例1中3块样板均为4级。
实施例2中4块样板，3块为1级，一块为2级。
实施例3中5块样板，5块为1级。
通过模拟自然极端环境，配制了人工酸雨，在极端室外温度（温度50℃）和极端湿度条件下（相对湿度30%），人工酸雨点滴（0.2ml）落在车身上，在较短的时间内，酸雨挥发干燥后，面漆复合涂层的腐蚀情况。从而判定酸雨对油漆涂层的影响。本发明有效的模拟了自然酸雨对汽车面漆符合涂层的影响；本发明简单，能利用现有实验室仪器和药品进行模拟实验；本发明对实验设备要求低，实验费用低，实验周期短。

Claims (7)

1.一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a）根据我国酸雨实际情况，模拟我国硫酸型将于的酸性溶液组成比例，选择c（SO4 2-）：c（NO3-）来配制PH为3.5的人工酸雨；
b）取3-5块待测汽车面漆复合涂层样板，将待测涂层面朝上水平放置；向样板涂层上滴加步骤a）配制的人工酸雨溶液，滴量为0.1-0.5mL/次，滴1-3次；
c）将步骤b）滴了人工酸雨溶液的样板放置在25-80℃，相对湿度25-35%的恒温恒湿箱内1-3小时；取出样板，清洗干净并擦干；
d）将步骤c）的擦干后的样板放置在室内环境下20-30h，然后取出观察样板表面状态变化以确定结果。
2.根据权利要求1所述的一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，其特征在于，SO4 2-与NO3-的浓度比为1：0.5-3。
3.根据权利要求1或2所述的一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，其特征在于，人工酸雨的配制方法为：取等质量的硫酸溶液与硝酸溶液混合后，加入硫酸溶液质量10%的氯化钠并搅拌，然后将pH值调至3.5。
4.根据权利要求1所述的一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，其特征在于，步骤c）中，滴了人工酸雨溶液的样板放置在49-51℃，相对湿度25-35%的恒温恒湿箱内。
5.根据权利要求1所述的一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，其特征在于，在进行步骤d）之前，重复步骤c）2-4次。
6.根据权利要求1所述的一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，其特征在于，复合涂层由以下重量份的原料组成：水性丙烯酸酯树脂80-90份、纳米二氧化硅15-18份、纳米二氧化钛3-10份、颜料10-15份、水性流平剂0.6-1份、水性消泡剂0.5-0.8份、玻璃微珠5-9份、去离子水30-45份、纳米碳酸钙5-10份。
7.根据权利要求6所述的一种评价汽车面漆复合涂层耐酸雨性能的方法，其特征在于，复合涂层的制备方法如下：按配比将水性丙烯酸酯树脂、水性流平剂、水性消泡剂、颜料与去离子水加入到高速分散机中，以1800-2000rpm的速度搅拌60-90min，然后加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、玻璃微珠与纳米碳酸钙，以3000-3200rpm的速度搅拌3-4h，然后用300-400目筛过滤，得到复合涂层。
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