01车身漆膜户外老化过程出现斑点的实验

车身漆膜户外老化过程出现斑点弊病的实验分析 彭彪斌，陈林，王文文 （神龙汽车有限公司，武汉 430056） 摘要：通过对材料和漆膜的理化分析，并将涂装过程可能带入的污染物进行系统的实验模拟。从而将缺陷的形成过程进行再现，以探索缺陷形成的原因及控制措施。 1、 前言 汽车涂料作为汽车的“外衣”，不仅要求有良好的防腐、耐磨和抗冲击性能，而且还要求漆膜丰满、鲜映度高、耐候性好，并且还具有各种装饰效果。但是汽车作为户外常用交通工具，故车身漆膜的户外腐蚀受到诸多因素影响，包括：腐蚀性大气、雨、雪、凝露、紫外光、干湿循环和温度循环。所以车身漆膜在使用的过程中往往会出现一些不可预知的弊病。现将我们在此方面遇见的一些弊病问题进行分析探讨。 根据在现场的观察情况，弊病具有以下特点： 1、斑点主要分布在水平面上（如：机罩、行李箱盖）; 2、斑点均呈圆形或椭圆形水滴状，直径在3mm～10mm之间。 3、贴有保护膜的车身没有斑点（但在停车场放置一周后开始出现斑点现象）； 4、斑点缺陷位置的清漆层是没有被破坏的迹象。 5、所有生产线生产的车身上均有斑点现象出现。 图一 2、 理化实验分析 分别将缺陷区域和正常区域漆膜、出现缺陷前后使用的材料进行理化对比分析。以便确定缺陷在涂层中的位置。同时确认材料的成分是否发生变化。 2.1、实验方案如下： 材料和漆膜的理化分析对比： 实验对象 车身漆膜 色漆 清漆 密封胶 正常 缺陷区域 出现缺陷 时使用 出现缺陷前使用 出现缺陷时使用 出现缺陷前使用 出现缺陷 时使用 出现缺陷前使用 分析 在漆膜的表面、清漆、色漆、中涂层分别进行电镜分析 在漆膜的表面、清漆、色漆、中涂层分别进行电镜分析 进行红外光谱分析，并将两个样品的光谱图进行对比 进行红外光谱分析，并将两个样品的光谱图进行对比 进行红外光谱分析，并将两个样品的光谱图进行对比 2.2、理化分析结果： 1、 色漆、清漆、密封胶的吸收光谱图是一致的，说明材料的成分没有发生变化。 2、 漆膜的电镜分析结果： 斑点区域定量分析： 斑点之外正常区域定量分析结果： Element Wt% At% Element Wt% At% C K 84.99 88.29 C K 84.76 88.11 O K 15.01 11.71 O K 15.24 11.89 以上分析结果表明：斑点处和正常区域表面都只含有C和O元素，且含量基本相同。表明斑点处表面不含其他腐蚀性物质。 正常部位中涂层成分分析： 斑点截面中涂层成分分析结果： Element Wt% At% Element Wt% At% C K 48.61 67.83 C K 48.32 67.09 O K 22.42 23.49 O K 23.24 24.23 Mg K 0.31 0.21 Mg K 0.45 0.31 Al K 0.58 0.36 Al K 0.81 0.50 Si K 1.05 0.63 Si K 1.05 0.62 S K 2.41 1.26 S K 2.34 1.22 Ba K 10.54 1.29 Ba K 9.90 1.20 Ti K 14.08 4.93 Ti K 13.88 4.83 以上分析结果表明：斑点处的中涂层和正常区域的中涂层所含的元素种类是完全一致的，而且含量也只是微小的差异。 正常部位截面色漆层成分： 斑点截面色漆层的成分： Element Wt% At% Element Wt% At% C K 83.52 88.45 C K 78.07 84.95 O K 11.70 9.30 O K 13.31 10.87 Al K 4.39 2.07 Al K 8.26 4.00 Si K 0.39 0.18 Si K 0.36 0.17 以上分析结果表明：斑点区域和正常区域在色漆层所含有的元素是相同的，但是色漆层中C、O、Al的含量差异较大，斑点处O、Al的含量明显比正常区域要高很多。C元素的含量较正常区域低很多。 正常部位截面清漆层成分： 斑点截面处清漆层成分： Element Wt% At% Element Wt% At% C K 87.60 90.39 C K 86.27 89.33 O K 12.40 9.61 O K 13.73 10.67 以上分析结果显示：斑点区域和正常区域的清漆层所含元素一致，含量也大致相同。 2.3、 理化分析的结论：通过漆膜电镜分析的结果可以看出漆膜的色漆层存在异常，说明斑点缺陷可能是在色漆层形成。 3、 缺陷的模拟试验： 根据漆膜理化分析，可以初步确定斑点缺陷存在于漆膜色漆层，结合涂装生产工艺的特点，我们进行了如下模拟试验： 3.1、样板自身老化模拟试验 实验 对象 停车场带保护膜机罩取样 停车场出现斑点机罩正常区域 停车场出现斑点机罩缺陷区域 线上带中涂机罩用新批次油漆试验室制板 线上带中涂机罩用出现斑点时的油漆试验室制板 实验 方法 将样板进行户外暴晒、日晒灯照射、氙灯人工老化、紫外光加速老化观察是否有斑点出现 将样板进行户外暴晒、日晒灯照射、氙灯人工老化、紫外光加速老化观察斑点是否出现扩散、颜色加深的现象 将样板进行户外暴晒、日晒灯照射、氙灯人工老化、紫外光加速老化观察是否有斑点出现 3.2、在中涂、色漆层带入污染物的模拟试验 中涂层 色漆层 污染物名称 1%十二烷基磺酸钠溶液、1%十二烷基磺酸钠溶液与色漆的混合物、稀释剂与水的混合物、自来水、旋杯上滴落水、清洗剂、水与清洗剂混合物、地面去油剂、地面去油剂与水的混合物、玻璃清洗剂、湿打磨水、工业循环水、连体服脱漆剂、十全清洗剂、地面脱漆剂、去离子水。 制板 工艺 试验板材：线上电泳板 喷涂方式：实验室手工空气喷涂 烘烤条件：实验室烘箱140℃20min 试验材料: 中涂：BASF线上取样 色漆：水晶银BASF线上取样 清漆：Dupont线上取样 在中涂烘烤15min、20min时滴加污染物稍微烘烤后，喷涂色漆、清漆并按照要求烘干。 试验板材：线上电泳板 喷涂方式：实验室手工空气喷涂 烘烤条件：实验室烘箱140℃20min 试验材料: 中涂：BASF线上取样 色漆：水晶银BASF线上取样 清漆：Dupont线上取样 在喷涂第一道色漆后滴加污染物，再喷涂第二道色漆、清漆并按照要求烘干。 实验 方法 制备好的样板经过恒温室调整后，进行户外暴晒、循环老化（UV老化12h+潮湿试验箱12h）、氙灯人工老化，观察试验过程中样板是否有类似斑点出现。 3.3、模拟试验结果： 实验 方案 样板自身老化模拟试验 中涂层带入污染物的模拟试验 色漆层带入污染物的模拟试验 实验 结果 老化过程中正常漆膜未出现斑点，缺陷区域斑点也没有出现扩散和颜色加深 十全清洗剂滴加在中涂上制备的样板在循环老化（UV老化12h+潮湿试验箱12h）过程中出现类似斑点。 所有污染物在老化过程中都未在漆膜上产生斑点 3.2、模拟试验结论： 1、漆膜的自身老化模拟试验结果表明：在户外暴晒、日晒灯照射、氙灯人工老化、紫外光加速老化的条件下正常漆膜均不会在漆膜上形成斑点，且斑点缺陷不会扩散、颜色不会加深； 2、在中涂、色漆层带入污染物的模拟试验结果表明：污染源是在中涂烘干后色漆喷涂前进入漆膜，且污染源在初期不会引起漆膜的其他弊病，它的颜色很浅甚至是无色透明的。 3、腐蚀机理： Al ＋ Y Al MYN X:能够攻击铝粒外部过渡层物质的化学介质; Y:可能是含有Na+,K+,P5+,S2-,Cl-,CO32-,SO42-,SO32-等阴、阳离子的有机或无机化合物. 四、结语 随着科技的高速发展，精细化工产品的应用范围越来越广，而且也成为了人们生活中不可缺少的化学产品。但是此类产品大多都是一些酸性或碱性的有机物、无机物，他们都是可电解的带有一定的电荷。当这些小分子的物质进入并残留在漆膜中，他们就会破坏油漆中颜料颗粒表面的覆膜保护层，使颜料耐候（光照、温度等）、耐化学品的能力减弱，甚至使其丧失这些能力。从而导致漆膜在户外出现各种弊病。 X + Kv 20.0 Mag 3000 Tilt 0.0 MicronsPerPixY 0.095 Al Al