自行車是輕工市場的主要產(chan) 品之一，自行車塗料在整個(ge) 塗料市場中貢獻了不可忽視的市場份額。目前世界自行車年產(chan) 量約1.2億(yi) 輛，年貿易量約為(wei) 7500萬(wan) 輛，我國自行車出口量占全球60%以上，國內(nei) 消費量居世界第一。據我國自行車協會(hui) 統計，目前我國有各類規模自行車和零部件企業(ye) 1000多家，電動自行車企業(ye) 1000多家。自行車相關(guan) 企業(ye) 主要分布於(yu) 天津、江浙滬、廣東(dong) 三大沿海區域，由於(yu) 這些沿海城市產(chan) 業(ye) 比較健全，上、下遊產(chan) 業(ye) 比較集中，自行車產(chan) 業(ye) 聚集化程度比較高，相關(guan) 的帶動效應明顯。目前自行車行業(ye) 塗裝以溶劑型為(wei) 主，主要有氨基醇酸烘漆、聚酯氨基烘漆和丙烯酸氨基烘漆等，自行車塗裝具有顏色多、品種多、花色多、附加值低等特點，而且隨著市場需求，自行車塗膜質量要求也越來越高，不但要求外觀光亮豐(feng) 滿，具有良好的機械性能，而且要求具有耐水、耐磨和室外耐久性，具有優(you) 良的保光、保色性。溶劑型塗料經過幾十年的發展，已完全適應了自行車塗裝的要求，但溶劑型塗料施工時不低於(yu) 600g/L的VOC含量，難以應對越來越嚴(yan) 格的環保要求，所以自行車塗裝若想生存，在技術上必須要做到減排環保。隨著共享單車的湧現，自行車回歸城市，我國重回自行車大國地位。

傳(chuan) 統的自行車塗裝用油漆對環境汙染和施工人員健康影響較大，隨著近年來國家對環保的重視及對油漆塗料征收環保稅等政策影響，用漆塗裝切換成用環保的华体会体育hth首页塗裝成為(wei) 大勢所趨。研製出適合自行車用的低溫固化华体会体育hth首页，取代傳(chuan) 統的油漆，降低一般华体会体育hth首页的的固化溫度，具有重要的節能環保意義(yi) 。

所用原料及基礎配比如下表1所示：

表1 共享單車底塗用华体会体育hth首页基礎配方

試驗設備：混料機、擠出機、粉碎機、靜電噴槍、烘箱、鹽霧試驗箱、光澤儀(yi) 、測厚儀(yi) 。

按配方組分稱量原材料，稱取好的原材料經混料機初步混合均勻，再用雙螺杆擠出機熔融混合均勻擠出、壓片冷卻、破碎後高速粉碎機粉碎，過180目標準篩，獲得粒徑均勻的华体会体育hth首页，所製得的华体会体育hth首页采用靜電噴塗的方法噴塗與(yu) 底材上，在 130℃/20min的條件下固化成型，然後取出自然冷卻至室溫，之後對塗層進行各項性能的測試。

表2 自行車底粉用华体会体育hth首页的主要性能指標

傳(chuan) 統的自行車塗裝工藝為(wei) 工藝：噴底漆—噴色漆（或多層）—噴精油（透明漆）。

容易出現底漆噴薄，影響後續工藝；需要噴塗色漆或者多層色漆進行遮蓋，成本增加。

自行車新的塗裝工藝：噴底粉—噴色漆（或不噴）—噴精油（透明漆）解決(jue) 了底漆噴薄的問題，底粉遮蓋率好，可不噴色漆，節省成本，提高效率。

本項目研究產(chan) 品主要是共享單車底塗用华体会体育hth首页，底粉噴塗實現了低溫固化，隻需130℃/20min即可固化成型，可與(yu) 色漆、透明漆完全匹配，不需調整現場爐道設置或新增爐道，提高了客戶生產(chan) 效率。

隨著市場發展，自行車塗膜質量要求也越來越高，不但要求外觀光亮豐(feng) 滿，具有良好的機械性能，而且要求具有耐水、耐磨和室外耐久性，具有優(you) 良的保光、保色性。單一塗層很難完全滿足這一要求，目前的技術條件下，自行車的塗層依然是複合塗層為(wei) 主。底塗塗層需要具有優(you) 異的附著力、耐腐蝕性能、同時需要具有高光澤、高流平的特點。綜合考慮上述要求，我們(men) 選擇以純環氧體(ti) 係作為(wei) 成膜主體(ti) 物來進行自行車底塗用华体会体育hth首页的研究開發工作。

對於(yu) 聚合物來說往往是結構決(jue) 定性能。雙酚A型（BPA）環氧樹脂其結構如圖1所示，其主鏈上的醚鍵決(jue) 定了其具有很強的耐腐蝕性能，雙酚A型環氧樹脂與(yu) 端羧基聚酯交聯固化反應性則由於(yu) 其環氧基端基決(jue) 定。

酚醛環氧樹脂分子結構中既含有雙酚A酚醛的結構成分，又有苯酚酚醛成分，存在多個(ge) 環氧基團，具有交聯密度高、塗層硬度高、耐磨性好等特點，但其酚醛結構的引入使得塗層耐黃變性能變差，因此當其用於(yu) 华体会体育hth首页時需要考慮塗層的耐黃變因素。

圖1 雙酚A型環氧樹脂結構圖

本實驗選用雙酚A型環氧樹脂進行研究，針對一步法和二步法生產(chan) 工藝的雙酚A型環氧樹脂、不同環氧當量的雙酚A型環氧樹脂分別與(yu) 特定的固化劑、助劑固化成膜製得塗層，並對塗層進行各項性能分析檢驗，其結果如下表3所示。

表3 幾種環氧樹脂的性能對比

由上表實驗結果可以看出，同等條件下選用生產(chan) 工藝為(wei) 二步法的雙酚A型環氧樹脂製得的塗層其光澤和流平效果更好，同時其耐鹽霧性能也較好。故選用3#和4#環氧樹脂進行下一步的研究試驗，分別以環氧樹脂A和環氧樹脂B代號加以區分。

環氧樹脂的固化反應主要發生在環氧基上，由於(yu) 環氧基醚鍵和苯環大π鍵的影響，電子雲(yun) 分布有較大的偏移產(chan) 生偶極矩，如下圖所示：

純環氧體(ti) 係华体会体育hth首页能否實現低溫固化關(guan) 鍵在於(yu) 固化劑的選擇。環氧樹脂的固化劑通常可以分為(wei) 三大類：胺類、酸酐類（含端羧基的聚酯樹脂）和酚醛樹脂。胺類固化劑以雙氰胺為(wei) 主，普通的雙氰胺由於(yu) 其熔點高（207~209℃），而本實驗研究的目標固化條件為(wei) 130℃/20min ，故不適合用於(yu) 本實驗的研究。芳香烴改性的雙氰胺可以有相對較低的熔點，反應速度較快，可以通過添加固化促進劑的方式驗證是否可以實現130℃/20min固化。

酸酐類固化劑大多數會(hui) 在製造過程中發生升華現象，有刺激性氣味產(chan) 生，以及存儲(chu) 穩定性差，因此本實驗不選擇此類固化劑來進行實驗研究。

酚醛樹脂與(yu) 環氧樹脂起固化反應主要通過酚羥基與(yu) 環氧基的加成反應進行的，因此無揮發性物質產(chan) 生。酚醛樹脂與(yu) 環氧樹脂一起生成的塗層具有優(you) 良耐腐蝕性能。綜上理論的指導，本實驗選用芳香烴取代加速雙氰胺和酚醛樹脂兩(liang) 類固化進行試驗研究。其結果如下表：

表4 不同環氧固化劑的性能對比

固化促進劑一般的用量為(wei) 環氧樹脂的0.3%~0.5%，由上表實驗結果可以看出選用加速雙氰胺作為(wei) 固化劑時，即使固化促進劑添加到1.0%，130℃/20min條件下塗層仍不能完全固化。而選用酚類固化劑時，隻需添加0.4%的固化促進劑作為(wei) 引發劑，在130℃/20min條件可保證塗層完全固化。從(cong) 存儲(chu) 穩定性實驗結果來看，4#配方優(you) 於(yu) 3#配方既環氧樹脂B優(you) 於(yu) 環氧樹脂A，但仍然有提升改進的空間。

與(yu) 此同時我們(men) 通過對3#和4#配方华体会体育hth首页進行DSC固化行為(wei) 分析，其結果如下圖示：

3#配方DSC分析圖

4#配方DSC分析圖

從(cong) DSC分析實驗結果來看4#配方的Tg高於(yu) 3#配方，這也解釋了4#配方存儲(chu) 穩定性優(you) 於(yu) 3#配方的原因。同時在同等溫度條件下4#配方的固化轉化率明顯大於(yu) 3#配方。綜上所述，確定選用環氧樹脂B與(yu) 酚類固化劑作為(wei) 自行車底塗用华体会体育hth首页的成膜主體(ti) 物。

固化促進劑的作用是使固化溫度下降和縮短固化時間，純環氧體(ti) 係的固化促進劑主要為(wei) 咪唑及其鹽類。常見的有以下三種。

表5 咪唑化合物的物理化學性能

以上三種固化促進劑的活化溫度均比較低，添加到環氧配方體(ti) 係中應用時難免會(hui) 不同程度的影響到產(chan) 品的存儲(chu) 穩定性。我們(men) 選用熔點較高的2.4-二甲基咪唑進行試驗，在保證產(chan) 品實現低溫固化的條件下優(you) 化其用量，以期能降低固化促進劑對產(chan) 品的存儲(chu) 穩定性影響程度。

表6 固化促進劑用量對產(chan) 品存儲(chu) 性能的影響

 從(cong) 實驗結果來看同等條件下，隨著固化促進劑用量增加，產(chan) 品的存儲(chu) 穩定性下降，產(chan) 品壽命衰減。在保證產(chan) 品實現低溫固化的條件下，固化促進劑的用量宜為(wei) 0.4%~0.5%之間。华体会体育hth首页產(chan) 品生產(chan) 後存儲(chu) 溫度不宜超過25℃，建議產(chan) 品在6個(ge) 月內(nei) 使用。

华体会体育hth首页的平均粒度一般為(wei) 30~50μm之間，粉體(ti) 平均粒度越小、粒度分布越寬，其表麵能越高、活性越強，越容易結團。為(wei) 了提高產(chan) 品的抗結團性能，在產(chan) 品生產(chan) 過程中添加一定量的抗結團助劑來降低粉體(ti) 的表麵活性，有助於(yu) 提高產(chan) 品的存儲(chu) 穩定性和粉體(ti) 的鬆散性，其使用量對粉體(ti) 的鬆散性和抗結團性能有較大的影響。

表7 抗結團助劑對粉體(ti) 存儲(chu) 的影響

從(cong) 上述實驗結果來看抗結團助劑的添加量在1.5‰~2.0‰時能顯著的提高华体会体育hth首页粉體(ti) 的鬆散度，在一定程度上提高了粉體(ti) 的抗結團性能。

通過對成膜體(ti) 係主體(ti) 環氧樹脂的研究、固化劑的選擇、固化促進劑的優(you) 化用量和助劑的研究等配方優(you) 化過程，最終所製得的在130℃/20min條件完全固化的自行車底塗用低溫固化华体会体育hth首页其性能檢測結果如下表8所示，各項主要關(guan) 鍵性能滿足檢測標準要求。

表8 產(chan) 品的主要性能檢測結果