客车用腻子的几种关键性能实验研究

蒋继成，吉学刚，赵秀法

客车用腻子的几种关键性能实验研究

蒋继成，吉学刚，赵秀法

（中通客车控股股份有限公司技术研究院，山东 聊城 252000）

文章将腻子产品性能检验中的部分非常规项目纳入研究范围，结合市场及施工过程中常见问题，对腻子的吸水性、吸溶剂性、收缩性进行试验设计和数据化研究，以期完善腻子产品的检验控制项目，促进腻子各方面性能改善，进而推动客车产品外观效果的综合性提升。

腻子；吸水性；吸溶剂性；收缩性；焊缝印

前言

客车用腻子种类多样，按用途可分为普通原子灰、焊缝灰、普通合金灰、电泳专用合金灰、耐高温导电原子灰等，各类腻子产品的性能检验项目涉及稠度、凝胶时间、刮涂性、打磨性、附着力、柔韧性、耐冲击性、耐热性、耐温变性等，此类性能在行业内的常用检验中均有详细分析介绍。但部分性能，如吸水性、吸溶剂性、耐水性、干燥收缩性等，虽对实际生产及后续市场问题方面有较重要影响，但鲜有相关实验介绍。本文通过长期的试验摸索，对腻子相关性能的检验方法、检验手段进行逐步完善，规范现场腻子调配、刮涂等施工操作，使客车产品涂装外观得以进一步改善。

1 腻子吸水性/耐水性、吸溶剂性实验研究

腻子吸水性研究，源于市场车辆腻子涂刮区域出现漆面起泡问题。由于腻子调配时固化剂比例异常，可能涂层结构疏松多孔，导致吸水过多，经暴晒，吸入的水分集中向外挥发，最终出现漆面起泡问题。

腻子吸溶剂性研究，源于市场车辆腻子涂刮部位出现漆面发粗、失光问题。同样由于腻子调配时固化剂比例异常，影响腻子涂层的致密结构，吸溶剂过多，表层漆膜会过快失去溶剂，导致漆面流平性变差，整体发粗、失光现象。

以研究不同固化剂的调配比例在吸水性和吸溶剂性差别方面的表现，对实验方法及过程进行相关探讨。

1.1 实验用腻子块的制备

实验材料选择普通原子灰（CHPO体系），调配比例选择2%、5%、8%三种，为刮涂后方便将腻子整块取下，使用铝合金板为底材，刮涂厚度5mm，刮涂后晾干30min，后80℃烘干30min。烘干后，取出实验板放置至室温，将腻子从铝合金板上取下待用。

图1 不同调配比例腻子实验板

1.2 标记、称重

分别标记编号，测量腻子重量，分别记录不同编号腻子的初始重量。

表1 各腻子实验板初始数据记录

1.3 浸入水或溶剂

取自来水、稀料各半杯，将a-c-e三块腻子置于水中浸泡，b-d-f置于溶剂中浸泡。按照浸入水中部分，测量浸泡面积。

1.4 周期性测量腻子重量变化

测量时将腻子逐块取出，每取一块使用滤布吸干腻子表层水分或溶剂，后立即置于分析天平中测量腻子重量并记录。

表2 浸水后腻子重量周期记录（单位：g）

表3 浸溶剂后腻子重量周期记录（单位：g）

根据称量记录，对不同固化剂比例腻子的吸水性、吸溶剂性分别作图分析：

图2 不同调配比例的腻子吸水量变化图

由图中数据变化，可以得出，经一周浸水实验，不同固化剂比例腻子的吸水重量均在1g左右(约合百分比：2%)，变化趋势接近一致，因此可判断不同固化剂比例对于腻子吸水性无明显影响。

表4 不同比例腻子浸水外观变化（耐水性）

测试吸水性的同时，观察腻子外观变化，不同固化剂比例的腻子外观呈现明显差别，据本次实验现象来看，腻子固化剂比例增加，内部反应速度加剧，导致局部孔隙体积增大，浸水后呈现起泡状态，因此腻子固化剂增加会导致涂装耐水性变差。

由图中数据变化可以得出，经一周浸溶剂实验，不同固化剂比例腻子的吸溶剂重量在5.9-7.3g左右变化（约合百分比：10.6%-11.4%-14.8%），且呈规律性变化，每种比例均呈现溶剂吸收量逐渐变缓的趋势。所以，可判断固化剂含量越高吸收溶剂量越多、吸收速率越快，溶剂吸收量随浸泡时间延长增量逐渐减少。总体对比，不同固化剂比例的腻子吸溶剂性比吸水性均较强。

2 腻子收缩性实验研究

腻子收缩性，是用来表征腻子刮涂后湿膜状态到彻底干燥后的体积变化情况。收缩性大表现在刮涂面在烘干后会出现凹陷问题，俗称“焊缝印”。对于收缩性的测试方法及标准完善，将有助于控制此类缺陷对涂装外观质量的影响。

单片机也称微控制器，它集成CPU、ROM、RAM、存储器、I/O口等，而微处理器是CPU，它仅集成运算器和控制器，没有存储器和接口。哈尔滨工业大学教授是单片机原理课程的负责人，长期从事“单片机原理及应用”、“计算机自动测试”等课程的教学工作，培养优秀的应用人才，明确教学课程设置目的，通过对学生职业能力和社会能力分析，贯彻落实教学计划，认真探讨学习方法,从而促进学生专业能力、方法能力，培养学生们发现问题、分析问题、解决问题的能力,对此，我们进行了有效的教学实践研究与探讨。

2.1 实验方法

2.1.1 实验方法1

先将原子灰与固化剂混合后迅速搅匀，使用腻子刮涂模具制作规则腻子样板，胶化后使用刀片切割模具与腻子交接边缘，取下单层腻子，每块样板再切割成数块适当大小的小块，标记编号，置于50ml量筒中测量体积V0，固化后体积V1。

原子灰混合后固化前总体积V0，固化后体积V1，在同一条件下：

△V=V0-V1-----绝对收缩量；

△V/V0-----相对收缩量，该值越低说明抗收缩效果越好。

2.1.2 实验方法2

先将原子灰与固化剂混合后迅速搅匀，倒入自制圆柱形模具中，用玻璃片沿模具上口水平移动，将面层盖严，如有气泡需重新移开玻璃片修整平实，在80℃/30min或自然晾干24h条件下进行固化，用塞尺测量收缩尺寸。

收缩尺寸l为绝对收缩量；收缩尺寸l/圆柱内径l0即为相对收缩量。

2.2 实验过程

2.2.1 实验材料

2.2.2 验证实验方法1

以2.5%、5%普通原子灰为测试材料，检验测试方法，分别制作了2mm（A1/A2/A3，B1/B2/B3）、5mm（A4/A5/A6，B4/B5/B6）腻子样板。

测试结果如下：

表5 实验方法1测试普通原子灰收缩性

实验方法1异常结果分析：

2mm厚腻子相对体积变化大于5mm腻子相对体积变化。分析原因为，此方法制得的腻子较薄，烘烤时整体变形（非收缩），在变形量方面腻子越薄变形量越大，进而导致结果异常。针对此异常状态进行验证：将腻子刮涂在适合大小的钢板上，烘烤时钢板随腻子同时烘烤，减少异常形变量，以2.5%比例腻子2mm（C1/C2/C3，）、5mm（C4/C5/C6）为例进行实验，其他步骤不变。得出结论：

图4 实验方法1出现的异常结果

表6 实验方法1异常结果验证数据表

说明，此方法得出的体积变化基本源于形变量而非收缩量，且因体积变化较小，体积读取误差超出收缩变化体积，测得结果不准确。

2.2.3 改善测试办法，采用实验方法2

以2.5%比例普通原子灰为测试材料，制作多个测试样件（D1-D6），验证此方法测试误差，得出结论：

表7 实验方法2误差验证数据表

表8 不同种类腻子收缩性测试结果（实验方法2）

此方法关键在于将腻子材料在圆柱模具内填实。该实验误差较小，可用于收缩性检测。

以此方法分别检测1%（E1/E2）、2.5%（E3/E4）、5%的普通原子灰（E5/E6）、2.5%焊缝灰（F1/F2）、2.5%电泳专用合金灰（G1/G2）、2.5%快干灰（H1/H2）、2.5%普通合金灰（I1/I2）、2.5%耐高温导电原子灰（J1/J2），得出结果表8。

整体来看，在相同的刮涂条件及刮涂厚度下，收缩性：普通原子灰＞高温导电灰＞焊缝灰=快干灰＞普通合金灰＞电泳专用合金灰。相同腻子在干燥彻底的情况下，不同调配比例的原子灰收缩性无明显差异。

2.3 分析总结

体积收缩是多数涂料固化时都会产生的，不饱和聚酯腻子的固化是依靠腻子中的不饱和双键和作为溶剂的烯类单体（如苯乙烯）进行自由基共聚反应而实现的；当不饱和聚酯腻子和苯乙烯的双键发生加聚反应时，2个双链由范德华力结合变成共价键结合，原子距离大大缩短，所以体积收缩率也较大。

焊缝处腻子经多次刮涂后，表面平整，但随着时间的延长和不饱和聚酯腻子固化反应的进一步完成，分子间的范德华力就会逐步变成原子间的共价键结合，再加上腻子内部其他溶剂等小分子的挥发，整体体积就会收缩，焊缝表面最终呈现凹陷形态，这就是所谓的焊缝印，腻子涂刮愈厚焊缝印愈明显。因为体积收缩，焊缝处不饱和聚酯腻子产生了收缩应力，其内部分子将偏离原来的平衡位置。随着不饱和聚酯腻子的体积收缩进一步加剧，由此产生的材料内部应力更大，当内部应力超过腻子自身的强度时，聚合物内部分子键断裂，加之底层扭曲或颤动受力，焊缝表面的腻子也可能会出现开裂问题。

3 结束语

本文主要以腻子引起的涂装问题为基础，在腻子吸水性、耐水性、收缩性等几个不常见性能的验证方法上进行讨论，一是验证腻子市场问题的产生原理，二是对此类方法进行数据化分析，以求从根本上解决腻子引发的各类涂装问题。随着客车制造工艺的发展，整体焊接、冲压、涨拉水平也随之提高，整车平整度也日益改善，腻子的刮涂量也将越来越少，但腻子涂刮仍是客车产品不可或缺的重要工序，出于对整车外观、漆面耐久性的严格要求，腻子产品自身性能及施工规范性需要进一步的有效管控。

Study on several key performance of putty for the bus

Jiang Jicheng, Ji Xuegang, Zhao Xiufa

( The technical-research Institute, Zhongtong Bus Holding Co., Ltd., Shandong Liaocheng 252000 )

Several items that are not common in the performance test of the putty were studied in this article. Combining common problems in the market and the production, we designed targeted experiments to study the performance-data of the putty that include water -absorpion,solvent-absorpion and contractility. We look forward to perfecting the test-items to improve the performance of the putty and promote the appearance of the bus.

Putty; Water -absorpion; Solvent-absorpion; Contractility; The visible trace of the weld

B

1671-7988(2019)21-178-04

U467

B

1671-7988(2019)21-178-04

蒋继成（1993.12-），男，2015年毕业于哈尔滨工业大学（威海）化学工程与工艺专业，就职于中通客车控股股份有限公司技术研究院，主要从事客车涂装工艺及相关材料研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.064

CLC NO.: U467