CN111777780B - 一种汽车外饰复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车外饰复合材料，由基材和涂层组成；所述涂层由依次设置的基层、芯层和面层组成，所述基层与所述基材相接触；所述基层包括固化剂和稀释剂，所述芯层的材料为陶瓷，所述面层包括固化剂与稀释剂；所述基材由MBS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂与苯乙烯‑丙烯腈树脂组成。本申请提供的汽车外饰复合材料涉及涂层与基材的组合及配方，涂层位于基材的外表面，该复合材料同时具有高透光、透毫米波、金属外观、满足汽车外饰性能的特性。

Description

一种汽车外饰复合材料
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车外饰复合材料。
背景技术
随着科技的发展，汽车用户对汽车的多元化需求也日益增加，这也意味着整车零件将日益增多，整车重量将日益加重，但由于整车空间有限，整车布置将变得越来越困难，且整车重量增加，将造成整车油耗的增加，具有多功能的单个零件越来越变得必不可少，因此，零件外表面的金属外观效果是改良的一个方面。
为了实现零件外表面的金属外观效果，现有的电镀及PVD工艺均可找到与之相对应的基材组合来满足这一外观效果，但目前还没有一个涂层与基材组合可以同时兼具①外表面金属外观、②高透光、③透毫米波以及④满足汽车外饰性能这4大特性。
现有电镀工艺虽然可以实现零件金属外观效果，但电镀工艺的电镀层含铬、铜、镍等金属物质，毫米波无法穿透上述金属层，所以电镀零件部不具有透毫米波的特性。在透光方面，为满足外饰性能条件，电镀层需满足55μm的层厚要求，由于层厚厚度大且材质为金属，故不具备透光的性能。在外饰性能方面，透明ABS或PC+ABS耐候性差，会于环境交变、氙灯老化、耐热老化的试验中失效，无法满足汽车外饰性能的条件要求。
现有PVD工艺同样可以实现金属外观的效果，目前PVD工艺即物理气象沉积可分为蒸发镀、离子镀、溅射镀3种。
蒸发镀可镀在基材为PC、PMMA、ABS、PMMA+ABS或PMMA+ASA的透明基材上，可实现零件金属外观效果。此方案在透毫米波特性方面，当蒸发镀的靶材采用铬时，毫米波无法穿透铬层，故无透波性；当靶材采用锳时，锳层有一定透毫米波的特性，但由于锳仍为金属，在一定范围内将阻挡毫米波的穿透，对毫米波的波强存在削弱的缺点；在透光性方面，蒸发度镀层通常控制在5μm，光透性差，光涂层透过率不足1％，且蒸发镀无法精准控制涂层厚度，涂层存在不均匀的缺点，故不具有高透光性。在外饰性能方面，当蒸发镀镀在基材外表面时，外饰性能表象极差，图1所示10项主要涂层性能实验均无法满足。
离子镀可镀在基材为金属钣金的基材上，可实现零件金属外观效果。离子镀由于工艺条件的限制(离子镀所需工艺工作环境为600-800℃，无法作用于透明塑料基材)，基材只能选用金属，虽然这一组合在外饰性能方面有突出优秀的表现，但金属基材不具备透毫米波及透光的特性。
溅射镀与透明基材进行组合时，靶材采用铬的情况，铬层不具有透毫米波的特性，靶材为锳时，虽锳层可实现透波，但存在削弱毫米波的缺点。由于现有溅射镀涂层厚度控制在0.5～5μm之间，即使当镀层厚度为0.5μm最小值时，涂层存在一定透光性，但透过率在5％以下，透过率低。当透明基材选用ABS时，由于透明ABS外饰性能差，无法满足图1所以环境交变、氙灯老化、耐热老化的试验要求，表现失效模式为透明ABS明显目视发黄。当透明基材选用PC或PMMA时，涂层无法满足外饰性能实验，具体表现在无法满足图1所示附着力、蒸汽喷射、耐冷凝水、高温老化、低温冲击的试验条目。当透明基材选用PMMA+ASA时，涂层无法满足外饰性能实验，具体表现在无法满足图1所示附着力、蒸汽喷射、耐冷凝水、高温老化以及低温冲击的试验条目，同时PMMA+ASA材质表象乳白，基材本身透光性差。当透明基材选用PMMA+ABS时，涂层无法满足外饰性能实验，具体表现在无法满足图1所示耐冷凝水、高温老化、低温冲击的试验条目，同时PMMA+ABS材质表象发黄，基材本身透光性差。
综上所述，当涂层应用到零件外表面时，现有涂层及基材组合配方虽然可以达到金属外观的装饰效果，但不具有同时透光、透毫米波、金属外观、满足汽车外饰性能的特性。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种汽车外饰复合材料，本申请提供的汽车外饰同时兼顾有外表面金属外观、高透光、透毫米波以及满足汽车外饰性能的特点。
有鉴于此，本申请提供了一种汽车外饰复合材料，由基材和涂层组成；所述涂层由依次设置的基层、芯层和面层组成，所述基层与所述基材相接触；
所述基层包括固化剂和稀释剂，所述芯层的材料为陶瓷，所述面层包括固化剂与稀释剂；
所述基材由MBS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂与苯乙烯-丙烯腈树脂组成。
优选的，所述MBS树脂的含量为18～25wt％，所述聚甲基丙烯酸甲酯树脂的含量为65～70wt％，所述苯乙烯-丙烯腈树脂的含量为8～15wt％。
优选的，所述基层中固化剂与稀释剂的质量比为7:3。
优选的，所述面层中固化剂与稀释剂的质量比为7:3。
优选的，所述基层与所述面层均采用UV方式固化。
优选的，所述芯层采用定向磁控溅射的工艺。
优选的，所述芯层的厚度为0.1～0.2μm。
优选的，所述基材中MBS树脂的含量为20～23wt％。
优选的，所述基材中聚甲基丙烯酸甲酯树脂的含量为67～69wt％。
优选的，所述基材中苯乙烯-丙烯腈树脂的含量为10～12wt％。
本申请提供了一种汽车外饰复合材料，其由基材和涂层组成；所述涂层由依次设置的基层、芯层和面层组成，所述基层与所述基材相接触；所述基层包括固化剂和稀释剂，所述芯层的材料为陶瓷，所述面层包括固化剂与稀释剂；所述基材由MBS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂与苯乙烯-丙烯腈树脂组成。在上述汽车外饰复合材料中，基材中材料与设置方式使其同时实现外表面金属外观、高透光和透毫米波的特征；上述涂层进一步与MBS、PMMA和SAN形成的基材配合，由于上述基材与上述涂层亲和性好、成型性好以及具有高透光性能，最终使得汽车外饰同时兼顾有外表面金属外观、高透光、透毫米波以及满足汽车外饰性能的特点。
附图说明
图1为现有技术制备涂层的缺陷表；
图2为本申请关于内外表面定义的示意图；
图3为现有技术中关于汽车外饰涂层性能要求的表格；
图4为现有技术中关于汽车外饰基材性能要求的表格；
图5为本申请汽车外饰复合材料的效果说明数据图；
图6为本申请汽车外饰复合材料的结构示意图；
图7为本申请汽车外饰复合材料中基材材料MBS的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
在汽车外饰中，目前还没有一个涂层与基材组合可以同时兼具外表面金属外观、高透光、透毫米波以及满足汽车外饰性能这4大特性，鉴于此，本申请提供了一种汽车外饰复合材料，该汽车外饰复合材料可同时实现外表面金属外观、高透光、透毫米波以及满足汽车外饰性能这4大特性，能够应用于外饰标牌、饰板、饰条、格栅等零件，可将原先传统意义上的外饰镀铬件、灯具、毫米波盖板这类零件集成为一体，化解造型需求与整车布置需求之间的矛盾，可减少整车零件，节省布置空间，有着减重降本的效果；于此同时，灯光与镀铬之间的随时切换效果，可提升造型的新颖性，打造整车兴奋点，使汽车造型更具一体感、科技感，容易打造品牌特征。
具体的，本申请提供的汽车外饰复合材料，由基材和涂层组成；所述涂层由依次设置的基层、芯层和面层组成，所述基层与所述基材相接触；所述基层包括固化剂和稀释剂，所述芯层的材料为陶瓷，所述面层包括固化剂与稀释剂；
所述基材由MBS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂与苯乙烯-丙烯腈树脂组成。
本申请所述的汽车外饰复合材料具体由基材和涂层组成，该涂层处于基材外表面，如图2所示，本申请对零件的内外表面进行了定义，其中，涂层设置于基材的外表面；而当涂层处于内表面时，外视效果不佳，本申请中不进行比较研究。
在汽车外饰复合材料中，涂层中基层中的主要成分为固化剂与稀释剂，在具体实施例中，固化剂与稀释剂的质量比为7:3，该层喷涂或涂敷于基材表面后采用UV固化。所述基层主要在于提高芯层与基材的结合率，填补基材上微米级的凹坑。本申请对所述固化剂与稀释剂没有特别的限制，为本领域技术人员熟知的添加剂即可。
基层表面的芯层是采用磁控溅射工艺涂覆于基层表面的，其材料为陶瓷，可实现不阻断毫米波穿透发散及接收的效果。该芯层相较于锳层，具有不削弱毫米波波强的特性，透毫米波性能优秀。控制芯层的厚度也是关键，现有PVD工艺最小涂层厚度为0.5μm，光透性差，涂层光透过率不足1％，本申请芯层陶瓷层通过定向磁控溅射将陶瓷层控制在0.1～0.2μm的范围内，具有良好的透光性能，透光率可维持在10％～12％的范围内，在保持外饰金属外观的基础上，透光率远高于现有PVD层。芯层中的陶瓷材料为本领域技术人员熟知的材料，对其具体选择本申请不进行特别的限制。
面层设置于所述芯层表面，其主要成分为固化剂和稀释剂，在具体实施例中，所述固化剂与所述稀释剂的质量比为7:3。固化剂与稀释剂喷涂至芯层后，采用UV固化。该面层可隔绝芯层与环境的直接接触，提高芯层抗石击及耐化学试剂(此处的化学试剂包含无铅汽油、柴油、发动机油、制动液以及冷却液)。
由此，由涂层、面层和芯层形成的涂层可同时实现①外表面金属外观、②高透光(透过率10％-12％)、③透毫米波，上述3点特征。如果将上述涂层应用于可满足外饰基材性能的PC、PMMA、PMMA+ASA，涂层将不满足汽车外饰涂层性能；如果将上述涂层应用于可满足外饰基材性能的现有PMMA+ABS，涂层外饰性能方面能够得到一定保障，但由于PMMA+ABS材质表象发黄，基材本身透光性差，光透过率将大大衰减，透过率约为3.5％，不满足高透光性的要求。
因此，开发一种与上述涂层亲和性优秀，具有高透光性能，满足外饰性能要求的基材是十分有必要的。由此，本申请提供了与上述涂层相匹配的基材，其由MBS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂和苯乙烯-丙烯腈树脂组成；更具体的，所述MBS树脂的含量为18～25wt％，所述聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)的含量为65～70wt％，所述苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN)的含量为8～15wt％；在具体实施例中，所述MBS树脂的含量为20～23wt％，所述PMMA树脂的含量为67～69wt％，所述SAN树脂的含量为10～12wt％。
上述基材中的MBS树脂由MMA、B、St组成，具有核壳结构(如图7所示)，其可提高与树脂基体的相容性，改变折射率，增加透光性，与基层相容性好，有增韧作用，有利于通过基材的落球实验。若MBS的含量超过25wt％，则影响透光率，将导致光线无法透过基材，其含量低于18wt％，则基材过脆，无法通过低温落球实验，同时影响与涂层的结合率，无法通过冷凝水后蒸汽喷射及划格试验。
PMMA树脂可保证基材可透光，保证基材表面光亮，提升基材刚度；若其含量大于70wt％，则导致基材过脆，无法通过低温落球试验，同时影响与涂层的结合率，无法通过冷凝水后蒸汽喷射及划格试验，含量小于62wt％，则将影响透光率，导致光线无法透过基材。
SAN树脂可提高基材耐药性，提高整体的韧性，保证高透光性；其含量低于8％，则导致成本提升，减少基材经济性，同时会降低基材的耐药性，在做耐化学试剂实验时，基材容易受到腐蚀，导致基材表面变色，含量高于15wt％，会影响到基材的透光性，将导致光线无法透过基材，同时影响基材与涂层的结合率，无法通过冷凝水后蒸汽喷射及划格试验。
综上，本申请提供的上述材料形成的基材与涂层亲和性好，成形性能好，具有高透光性，能够满足外饰性能要求的基材。本申请提供的汽车外饰复合材料的结构示意图如图6所示。
本申请提供的汽车外饰复合材料由于涂层与基材的配方组合及设置方式，使得复合材料的外表面具有金属外观，高透光、透毫米波以及满足汽车外饰性能4大特性，效果具体如图5所示。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的汽车外饰复合材料进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例
以下表中的基材采用注塑机成形成汽车外饰零件的特定形状，以该外饰零件为基在其表面分别通UV固化法、定向磁控溅射法和UV固化法涂覆基层、芯层和面层；其中基层由质量比为7:3的固化剂和稀释剂制备得到，芯层由陶瓷材料形成，面层由质量比为7:3的固化剂和稀释剂制备得到；最终得到汽车外饰复合材料，汽车外饰复合材料的性能表1所示，下表中1～4为实施例，5～8为对比例；
表1实施例与对比例制备的汽车外饰复合材料性能数据表
Figure BDA0002015624410000071
Figure BDA0002015624410000081
由表1可知，该汽车外饰零件可直接与毫米波雷达或灯具集成为总成后安装至汽车外表面，也可将该零件集成于汽车后，将毫米波雷达及灯具布置于该零件的后方，也可将该零件与雷达波及灯具集成为一个总成件集成至汽车外表面。
该零件具有不影响毫米波雷达工作的特性，无论后方灯具是否发光，毫米波雷达都可正常工作。该零件区域在灯具发光源不发光是可起到零件外表面具有金属色的装饰件作用，在灯具发光源发光时能够起到汽车灯具的作用。
该零件由于达到车规级外饰零件的性能水平，在汽车的生命周期内，可保证零件不失效，失效的情况可以参考图3、图4。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种汽车外饰复合材料，由基材和涂层组成；所述涂层由依次设置的基层、芯层和面层组成，所述基层与所述基材相接触；
所述基层包括固化剂和稀释剂，所述芯层的材料为陶瓷，所述面层包括固化剂与稀释剂；
所述基材由MBS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂与苯乙烯-丙烯腈树脂组成；
所述MBS树脂的含量为18～25wt％，所述聚甲基丙烯酸甲酯树脂的含量为65～70wt％，所述苯乙烯-丙烯腈树脂的含量为8～15wt％。
2.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述基层中固化剂与稀释剂的质量比为7:3。
3.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述面层中固化剂与稀释剂的质量比为7:3。
4.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述基层与所述面层均采用UV方式固化。
5.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述芯层采用定向磁控溅射的工艺。
6.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述芯层的厚度为0.1～0.2μm。
7.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述基材中MBS树脂的含量为20～23wt％。
8.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述基材中聚甲基丙烯酸甲酯树脂的含量为67～69wt％。
9.根据权利要求1所述的汽车外饰复合材料，其特征在于，所述基材中苯乙烯-丙烯腈树脂的含量为10～12wt％。
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