电泳涂料技术概念

      20世纪的后半个世纪,金属件的涂装涌现出了新的技术,解决了降低或完全消除涂料释放易燃有毒有机溶剂的问题。这些技术之一就是水性涂料的开发。为了防止金属腐蚀,主要使用以水溶性的离子型聚合物为成膜物的水性涂料。其电泳涂料就是一种在浸槽直流电场中涂装物品的特殊涂料。这与目前采用的方法十分接近,可以赋予复杂工件均匀的涂膜。现在,采用全封闭循环系统进行涂装,涂料几乎不损失。鉴于此,在提倡环保的21世纪,电泳涂料及涂装技术将继续发展下去。

电泳涂料是以水溶性离子型聚合物为成膜基料,被涂工件可以是阴极或阳极。此种涂料应用有限,一直到20世纪60年代才以电沉积的方法转化成涂膜,因为是以水为溶剂,水的特殊物化性使之具有很高的表面张力,会使涂膜在工件的边缘部位产生流挂,释放困难,造成涂膜在干燥的过程中表面起皱等。但是,这些缺点在通电的漆槽中得到了克服。电泳涂装的机理,在于离子型聚合物的水溶性会随着pH值的变化而变化。
电沉积过程中,最先发生的电化学反应是水的电解。这样阳极的周围,呈现很强的酸性,而阴极的周围呈现碱性,阳极电泳是含有—COOA+多元酸聚合物的胺盐。— COO —基是以阴离子形式在阳极发生沉淀反应的基团,A+是NH +。含羧酸聚合物在阳极形成涂膜。另外,由于阳极以及金属件的电化学溶解,在沉积涂膜中含有一部分的阳极金属离子,同时会发生金属阳极的电化学溶解和树脂基料的氧化等副反应。

在阴极电泳涂料里,基料中含有胺基团,通过加入酸中和成盐而水溶,形成带有RnX+Z -的聚合物,其中Z -为相应的有机酸(多为醋酸和甲酸)基团,RnX+为聚合物离子。阳离子型基料(环氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯或其他树脂)含有氨基或叔胺基团,在碱性条件下,阴极周围的阳离子基团由于与OH —相互作用,而失去水溶性,并在阴极上以R N的形式沉积下来。这种涂装方法与电泳过程有一定的相似性,但仍存在着差别,电泳过程针对的是一种憎液胶体的运动,而电沉积发生在聚合物溶液的热动态平衡。涂料中的颜填料也通过电沉积过程沉积在电极上,电沉积涂膜是一种高度集中的胶体结构,并含有少量的有机溶剂。现在,有一些关于电泳涂料的新观点,有不少专刊及文献阐述了这个领域的技术进展。

涂料与其他聚合物材料不同,它被涂覆在材料的表面,对同样体积而言,施工后具有很大的表面积。这样,涂层一方面与底材相接触,另一方面与外部的环境接触,而底材的特性会影响涂层的化学和结构特性。在物体表面进行涂装,固体物表面可以影响涂层的应力、取向等性能,同样能催化或抑制涂层的化学反应过程。这样,材料的特性以及涂装前工件的前处理对涂膜的力学性能、防护性能、热力学性能以及涂层的使用寿命均有影响。

与传统基于溶剂释放溶剂型涂料相比,电沉积涂料中齐聚物的沉积伴随着电化学反应的进行而进行。不同的底材上沉积下来的涂膜的化学成分不同,而且即使在阴极电沉积涂料中,金属底材也对涂膜的技术参数及性能有影响。涂装进行前处理和生产具有合适特性的电泳涂料尤其重要。近来,在这方面已获得了新的突破。

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