環氧丙烯酸陰極電泳涂料的研制及涂裝工藝對涂膜性能的影響 李田霞1，陳峰2 (1．武漢大學東湖分校生命科學與化學學院，湖北武漢430212；2．武漢職業技術學院機電工程學院，湖北武漢430074) [摘要] 通過接枝共聚的方法在環氧樹脂主鏈上接枝丙烯酸酯類單體，再配以其他物質合成出自交聯的陰極電泳涂料用的丙烯酸接枝環氧樹脂，以此為主體樹脂制備出白色的電泳涂料。探討了陰極電泳涂料的電泳工藝參數時涂膜性能的影響。結果表明：在電泳電壓為90 V左右，漆液固體分為16%，pH值為5.8，電泳時間為2.01～3.0min條件下，可獲得性能較好的電泳涂膜。 [關鍵詞] 陰極電泳涂料；涂裝工藝；環氧樹脂；接枝共聚；自交聯 [中圖分類號] TQ633 [文獻標識碼]A [文章編號]1001 -1560(2011)01 -0035 -03 0前言 陰極電泳涂料以優異的耐腐蝕性能、高泳透率和高庫侖效率而大量用作防銹底漆，尤其在汽車涂裝方面[1]。用丙烯酸酯單體接枝[2,3],改性環氧樹脂作陰極電泳涂料基體樹脂，既有環氧樹脂的高模量、高強度、耐化學品性及優良的防腐蝕性，又兼有丙烯酸樹脂的光澤、豐滿度、耐候性好等特點。以其為基料的樹脂在汽車、建材、五金、家電等涂裝領域得到廣泛應用[6]。陰極電泳涂裝發展于20世紀70年代，30多年的實際應用已顯示出優質、經濟及安全等優點，現已全面取代陽極電泳涂裝，廣泛應用于汽車及各類家電產品的表面涂裝。電泳涂裝過程中電泳工藝參數的選擇合適與否，對電泳涂膜性能有很大影響，因而對電泳涂裝過程的研究一直是國內外廣為關注的課題，尤其是在大規模的汽車涂裝線上[7,8]。本工作以環氧樹脂為母體，接枝丙烯酸單體形成主體樹脂，配以其他物質經離子化反應得到陰極電泳涂料，重點研究了電泳工藝參數對電泳涂膜厚度和性能的影響。 1試驗 1.1 陰極電泳涂料的制備 (1)環氧丙烯酸陽離子樹脂合成在三口瓶中按 表1配比加入環氧樹脂和25.0%二甲苯，加熱并用JJ一4型六聯電動攪拌器攪拌升溫到 表1主體樹脂的基本配方 %
(2)涂料配制按表2配比將各組分加到球磨機中研磨1 h，再加蒸餾水使固體分含量為16%，pH值為5.5～6.0，電導率為1400μS/cm，制得白色陰極電泳涂料。 表2電泳涂料基本配方 %
1.2涂裝工藝 將數塊尺寸為 將配制好的陰極電泳漆倒入電泳槽中，掛好陽極板和陰極板，陰陽極間距調至2～3 cm，并全部浸入漆液中，保持其基體平行；開始接通電路，定時2 min，電壓90 V，電泳過程中，不斷攪拌漆液，防止沉降。 (1)水冼電泳后取出陰極板j用自來水沖洗至表面無浮漆為止，再用去離子水沖洗，之后將工件置于空氣中，室溫放置至涂膜表面指觸干。 (2)烘烤涂膜無水滴時移入烘箱中，160℃干燥 30 min，取出冷卻后進行各項性能測試。1.3性能測試 (1)結構分析采用傅里葉紅外光譜儀(Perkin -Elmer Spectrum - 2000)，溴化鉀壓片，測定范圍500～ (2)漆液固體分測定將1.0～
(3)涂膜厚度用QDX漆膜多用檢測儀測厚度。 2結果與討論 2.1 涂料的紅外光譜(FTIR) 圖1和圖2分別為環氧樹脂及其涂料的FTIR紅外光譜。從圖1和圖2可以看出：兩者的區別不大。
圖l環氧樹脂FTIR譜
圖2環氧·丙烯酸酯共聚物FriR譜 收峰在 2.2涂料固體分對涂膜厚度的影響 電泳涂料的固體分一般為10% N20%，在電壓為90V，pH值為5.5～6.0，電泳時間2min，電泳溫度(23±2)℃條件下，涂膜厚度與固體分含量的關系見圖3。
圖3涂膜厚度與漆液固體分含量的關系 由圖3可見：涂膜厚度隨固體分含量的增加而增厚，隨后減小。從涂膜外觀來看，固體分過高，電沉積加快，涂膜平滑性下降，易起桔皮，產生流掛；固體分過低，泳透力太小，形成的電泳涂層太薄，同時會加速槽液的水解、電解，從而導致涂膜性能及外觀變差。固體分為16%時，效果較好。 2.3電泳電壓對涂膜厚度的影響 在上述優選的條件下，涂膜厚度與電泳電壓的關系見圖4。由圖4可以看出：在電泳過程中，電壓的升高將有利于涂膜厚度的增加，電壓較低時，電極反應緩慢，電沉積量少，涂膜薄，涂膜結構疏松；當電壓達到一定時，沉積物足以覆蓋陰極表面，單位沉積量穩定，電壓過高，特別是超過140 V后，電極上水解加劇，大量起泡，涂膜被擊穿，出現脫落及浮起現象。因此，電泳電壓控制在90 V左右可減少電泳過程中水的分解，防止漆液凝聚。
圖4電泳電壓對涂膜厚度的影響 2.4漆液pH值對涂膜厚度的影響 以上優選工藝獲得的涂膜厚度與漆液pH值的關系見圖5。
圖5漆液pH值與涂膜厚度的關系 由圖5可見，漆液pH值在5.8時較為合適，漆液的pH值較小，漆液水溶性雖然較好，電泳時固體離子較多，電極反應太快，涂層不均勻，同時對電泳設備的腐蝕也相當嚴重。因此，在保證漆液水溶性和穩定性的前提下，可增大漆液的pH值。 2.5漆液電導率對涂膜厚度的影響 在優選工藝條件下涂膜厚度與電導率的關系見圖6。
圖6涂膜厚度與電導率的關系 由圖6可以看出，電導率的增加有利于涂膜厚度的增加。電導率較低時，陽離子較少，電極反應緩慢，電沉積量少，膜��；電導率過高，電解反應加劇，顏料分散性差，光澤度降低，涂膜易含有雜質，降低了漆液的防腐蝕性，從而產生嚴重堆積。電導率通常在1400μS/cm左右比較適宜。 2.6電泳時間對涂膜厚度的影響 在優選工藝條件下，涂膜厚度與電泳時間的關系見圖7。由圖7可以看出：隨著電泳時間的延長，沉積量也增加，開始沉積量隨時間的延長而迅速增加，隨后趨近于一飽和值，這是由于隨電泳時間的增加，沉積量也增加，當涂膜達到一定厚度，電阻接近于無窮大時，電泳時間再延長，也不可能再增加涂膜厚度，相反卻可能導致涂膜外觀狀態變差，加劇副反應，故電泳時間以2．O～ 3.0 min為好。
圖7涂膜厚度與電泳時間的關系 3結論 在陽離子型丙烯酸酯一環氧樹脂接枝共聚物合成中，選擇BPO為引發劑，用量為0.4%～0.5%，反應溫度在 [參考文獻] [1]吳廣峰，孫小紅，李志巖．電泳涂料及其新進展[J].吉林工學院學報，1999，20(1)：66～69. [2]Woo T K.Preprint Organic Coatings and Plastics Division[JJ. American Chemical Society,1981,45:516. [3]方允之，都紹蘋．環氧．丙烯酸接枝共聚物水性化的研究[Jl.涂料技術，1991(1)：30～33. [4]劉國杰，耿耀宗．涂料應用科學與工藝學[M].北京：中國輕工出版社，1994. [5]周子鵠，涂偉萍．環氧一丙烯酸陰極電泳涂料的實驗研究(I) -合成工藝和配方[J].化學工業與工程，2000，17(4)：235～239. [6]郭秀蘭，涂偉萍．丙烯酸-環氧陽離子樹脂的合成研究[J].廣東化工，2001(4)：18~ 20. [7] Coon C L,Vincent J J.Processing parameters influencingpaint ability of percoated metals with cathodic electrocoatprimer[J].Journal of Coatings Technology ,1986,58( 11):53～60． [8]肖冰．國外車用陰極電泳涂料的發展動向[J].表面技術，1992，21(2)：51～55. [9]鄺培翠．有機化合物波譜分析[M].武漢：華中師范大學出版社，1986. [10]中西香爾，索羅曼PH著，王緒明譯．紅外光譜分析100例[M].北京：科學出版社，1984. [11]西爾弗斯坦RM，巴斯勒GC，莫里爾TC著，姚海文，馬金石，黃駿雄，等譯．有機化合物光譜鑒定[M].北京：科學出版社，1982. [編校：王宇] 注：本站部分資料需要安裝PDF閱讀器才能查看，如果你不能瀏覽文章全文，請檢查你是否已安裝PDF閱讀器！ |
