摘要：

根据汽车塑料件材料与热固性塑粉红外光谱性能分析，研究了塑料基材与粉末涂层之间红外光谱关系，应用红外辐射传热学原理，通过红外波长吸收与发射能量匹配关系，可以提高传热效率。塑料基材与塑粉之间界面通过一种导电交联剂的耦合，可以实现汽车塑料件的粉末涂装。用汽车车轮ABS与PA塑料件进行粉末涂装试验，证明该方法工艺简单，可靠。采用10道粉末涂装工序可以替代目前普通汽车塑料件的16道工序，原涂层烘干固化单个工序从原来30~40min技术要求，缩短至6~8min，涂装过程中无废水废气排放，是一种节能环保的新技术。

0 轿车塑料件应用概况

塑料件在汽车上的普遍应用对汽车工业发展具有十分重要的意义，它不仅可以减轻汽车的质量，节省能源，使汽车装饰美观舒适，在大气中耐蚀，延寿，耐汽油，易于加工成型，降低生产成本等。据相关资料统计，以现代轿车用材为例，按照质量来换算，钢材占汽车自重的55%~60%，铸铁占5%~12%，有色金属占6%~10%，塑料占8%~12%，玻璃占3%，其他占6%~12%。随着汽车力求轻量化，近几年汽车塑料用量随之增长，欧美等发达国家已经占总质量的20%，轿车上使用的塑料部件见图1。

1 汽车塑料件涂装工艺现状

汽车塑料件涂层的构成为“底漆＋色漆＋罩光清漆”三层体系，其涂装主要工艺流程如下：

前处理（除油、除脱模剂、清洗等）；2)吹擦净；3)火焰处理；4)静电除尘；5)喷涂塑料底漆；6)流平；7)干燥；8)底漆打磨；9)吹擦净；10)溶剂擦拭；11)静电除尘；12)喷色漆；13)喷水罩光漆；14)流平；15)烘干(80℃ｘ30~45min)；16)面漆装饰；17)检验。

三层涂层体系漆膜总厚度60~75μm，涂装工艺过程中，要求车间无尘，溶剂型油漆喷涂与烘干有大量的有机废气（VOCs）需净化处理，部分塑料脱脂之后为提髙涂层的附着力，还需活化处理（例如ABS塑料脱脂后，用铬酸和硫酸处理，工艺：铬酸420g/L，硫酸190ml/L，时间4~12min，温度60~70℃，然后用水洗干净，干燥），要求六价铬等废水的处理。

由于汽车塑料件是绝缘体，容易因带静电而吸附纤维和粉尘等影响漆膜外观，不同塑料件介电常数不同而带不同的电荷，比如PP和PE的介电常数小（见表1），极易带负电荷，而PVC和PA极易带正电荷。一般采用吹离子风的方法消除静电，离子风主要有高压离子和压缩空气注册，离子风中有正负离子，利用异种电荷相吸的原理中和塑料件所带的静电清除粉尘。

塑料件粉末涂装的问题：

粉末涂料利用率可达99%，无三废排放等技术特点，具有明显的环保和节能优势，可以极大地降低汽车塑料件的涂装成本。由于普通的粉末涂料烘干固化工艺要求180~200℃/20min，而塑料件基材最高使用温度均应小于120℃，否则工件出现变形。同理汽车塑料件是绝缘体，粉末静电涂装需要表面能静电吸附粉末涂料，这就给普通塑料件静电粉末涂装带来一定的困难，这也是技术实施的关键。

2 技术原理

2.1 红外辐射加热技术原理

红外（Infrared,IR）光传播是电磁波过程，波长大于可见光的一段波长的光，有明显的热效应。红外光分为近红外，中红外，远红外三个波段。我们可以应用红外光谱仪测出物体的红外吸收波长，通常指的红外光谱仪主要指中红外光谱仪，波长范围为2.5~25μm，波数为400~4000cm

-1

，近红外光谱仪（NIR）波长在0.78~2.5μm，波数在4000~13000cm

-1

，塑料件粉末涂层固化光化学原理，波长和波数互为倒数。因此我们可以获取物体的波数即可知道物体的红外吸收波长。

由于红外加热技术是电磁波，涂层固化属光化学范畴，光化学是研究光（从紫外到红外）的化学效应的化学分支学科。光化学反应指由于吸收紫外、可见或红外光后引起的化学反应。经典光化学反应限于紫外可见光源的反应体系，自从红外激光器成为一种可实现多光子吸收的新光源后，红外光化学也成为光化学的一部分。光化学的研究体系包括气液固三相。若将光化学进一步分类为热化学（红外加热）与紫外/可见光化学，其性能见表2。

2.2 光化学的能量原理

在涉及光与物质通过相互作用而发生能量转移的场合，光的微粒性更加突出，因此给定频率的光的能量是量子化的，通常称为光子。

光子的能量和光的频率关系（爱因斯坦Einstein方程或光化学第二定律）

E=N

n

hv=N

0

hc/λ或λ=1.196ｘ10

-5

/E=1.196ｘ10

5

 /λ

式中：E为光子....