新型阴极电泳漆的合成与影响因素

0 前 言
由于阴极电泳漆与阳极电泳漆相比具有如下优点:大大改善了耐腐蚀性;优异的泳透力;改进的耐皂化性;降低了沉积过程中涂料的破损;其固有的稳定性,耐化学品性和pH 值<7 下操作防止了聚合物氧化、水解、微生物侵蚀等。因此电泳底漆涂装流水线已以阴极电泳漆为主体。 阴极电泳漆电泳涂装过程包含电解、电泳、电沉积、电渗四种现象。本试验探讨了一种新型阴极电泳漆的合成及影响因素。

1 实验部分
1.1 树脂的合成
实验材料如下:环氧树脂,国产;二乙醇胺(DEA)进口,工业级;聚酰胺树脂,进口,工业级;甲苯二异氰酸酯,进口,工业级;醇醚类溶剂,国产,工业级;甲基异丁基甲酮,进口;中和剂,国产;碳黑,国产;高岭土,进口;滑石粉,国产;防沉剂,进口;去离子水,自制。
树脂的基本配方组成见表1。

工艺步骤:在洁净的四口烧瓶中加入环氧树脂和甲基异丁基甲酮,熔化后缓慢加入二乙醇胺 在140℃保持2 h,然后加入聚酰胺和甲苯二异氰酸酯,在80℃时保持4 h,然后加入醇醚类溶剂和中和剂。
1.2 色漆的合成
色漆的基本配方见表2。

工艺步骤:将配好的阴极电泳漆用不锈钢砂磨研磨,研磨至细度≤ 20 μ m 即可。
1.3 阴极电泳漆槽液电泳样板
将以上制成的阴极电泳漆配制固体分为19% 的槽液,待槽液熟化48 h 检测技术指标及泳板。
1.3.1 检测槽液技术指标
将槽液在搅拌的状态下,熟化48 h,检测阴极电泳漆槽液技术指标见表3。

1.3.2 膜厚与电泳电压的关系
将阴极电泳漆槽液在熟化48 h、5 ℃、电泳时间2 min 下进行电泳,电泳样板烘烤温度175 ℃,情况见表4。

注:电泳时间均为2 min。
由表4 数据显示膜厚与电泳电压的关系是膜厚随电泳电压的增加而增厚。
1.3.3 膜厚与电泳时间的关系
将阴极电泳漆槽液在熟化48 h、25 ℃、电泳电压200 V下进行电泳,电泳样板烘烤温度175 ℃,情况见表5。

注:电泳电压均为200 V。
表5 显示膜厚与电泳时间的关系是膜厚随电泳时间的增加而增厚。
1.4 阴极电泳漆样板性能检测
将板膜厚25 μm左右的电泳样做性能检测,检测结果见表6。

1.5 阴极电泳漆槽液的稳定性考察
阴极电泳漆槽液在熟化48 h后,检测的技术指标及其泳板情况如上,以后每隔两天对槽液进行一次技术指标检测及其泳板,板面情况良好,均符合技术指标标准,然后将上述槽液静置15 d 后,槽液有软沉淀,易搅起,则槽液的稳定性合格。

2 结果与讨论
2.1 聚酰胺的用量对阴极电泳漆的影响
聚酰胺的引入除了增加树脂的胺值外,还可以用于调节阴极电泳漆树脂的分子量及其分布(胺当量指1g 树脂所含胺基的量,相当于KOH的毫克当量数),增加聚酰胺的用量,使槽液施工电压降低,泳透力下降,电导上升,电解增加;而降低聚酰胺的用量,除了降低树脂的水溶性外,大大提高了树脂的分子量,漆膜外观和厚度也受影响,同样也降低了其泳透力。因此,对一个阴极电泳漆体系来说,设计出适当的胺当量对提高各方面的性能非常关键。试验结果表明,在水溶性体系中,胺当量在80~90 mgKOH/g,各项性能均能达到阴极电泳漆的指标要求。
2.2 中和剂的用量对阴极电泳漆的影响
槽液的pH 值是影响槽液稳定性、漆膜外观等重要参数,阴极电泳漆改性环氧树本身并不溶于水,是通过用有机酸中和其漆基中的胺基,在其碳链结构中形成亲水基团后,才能很好地分散于水中。要使槽液稳定,漆膜外观较好,pH 值要适中。pH 值低于4.5时,则易造成对设备酸性腐蚀加重,漆膜返溶现象加重,电解反应剧烈,漆膜外观易有缩孔等毛病;当pH值高于7.0时,树脂水溶性差,树脂与水亲和形成胶体,增加空间位阻的能力下降,漆膜外观呈海绵状、发皱、粗糙等毛病,是因为中和不够,使树脂液部分凝结,槽液粒子泳动效果下降,电渗差等原因造成的。因此中和剂用量过少,槽液的稳定性逐渐变差,槽液易分层沉淀,涂膜外观变差。尤其水平面有颗粒。中和剂用量过大,槽液的可溶性有所增加,可是对涂膜的再溶性和对设备的腐蚀性增大。
2.3 醚醇类有机溶剂的用量对阴极电泳漆的影响
为提高电泳涂料的水溶性和槽液的稳定性,电泳涂料配方中加入有机溶剂。槽液有机溶剂含量现今还是电泳涂装的主要工艺参数之一。一般控制在2.5%~4%范围,槽液的有机溶剂含量高了,涂膜臃肿过厚,泳透力和破坏电压下降,再溶现象变重;含量低了,槽液的稳定性变差,涂膜干瘪。
2.4 槽液固体分对阴极电泳漆的影响的影响
槽液固体分在15%~25% 时,涂膜外观均匀,平整光滑,槽液固体分小于10% 时,涂膜太薄、漏底、易出现针孔等弊病,槽液固体份大于30% 时,涂膜有外观粗糙、发皱、电渗性差等弊病。

3 结 语
本试验以环氧树脂为骨架,加入聚酰胺及甲苯二异氰酸酯进行固化,合成了贮存稳定,漆膜性能优异的阴极电泳漆,达到了设计之初的要求,各项技术指标以及性能也已达到了较高的水平。

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