陰極電泳涂裝是20 世紀(jì)70 年代后,繼陽(yáng)極電泳涂裝發(fā)展起來(lái)的新電泳涂裝技術(shù),在實(shí)際應(yīng)用中顯示出了優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)及安全等特點(diǎn),現(xiàn)已全面取代陽(yáng)極電泳涂裝,廣泛應(yīng)用于汽車及各類家電產(chǎn)品表面的涂裝。陰極電泳涂料由成膜樹(shù)脂、助溶劑、顏料、乳化劑等組成。當(dāng)涂料分散于水中后,將形成帶正電的膠體粒子,在直流電場(chǎng)的作用下,膠體粒子向陰極移動(dòng),然后沉積在作為電泳陰極的工作表面上,形成致密的涂膜[1 ] 。電泳涂裝過(guò)程中電泳工藝參數(shù)的選擇合適與否,對(duì)電泳漆膜的性能有著很大影響,因而對(duì)電泳涂裝過(guò)程的研究探討一直是國(guó)內(nèi)外廣為關(guān)注的課題,尤其是在大規(guī)模的汽車涂裝線上[2、3 ] 。

本文在已合成的環(huán)氧2丙烯酸陰極電泳涂料樹(shù)脂基礎(chǔ)上[4 ] ,對(duì)其電泳涂裝過(guò)程進(jìn)行了探討,研究了電泳工藝參數(shù)對(duì)電泳漆膜性
能的影響,從而為該涂料在大規(guī)模的汽車涂裝線上的應(yīng)用提供參考。

試驗(yàn)部分
111 電泳漆液的配制
根據(jù)前文給定的基本配方和工藝,合成陰極電泳涂料所需的基料樹(shù)脂。

工藝操作如下:將基料樹(shù)脂、異丙醇、醋酸及硅酸鉛放入一容器中混合均一,將乳化劑和去離子水放入另一高速攪拌的容器中,
攪拌數(shù)分鐘后,再依次加入鈦白、滑石粉,直至攪分散均勻。然后將前面的樹(shù)脂混合物緩慢加入, 并同時(shí)高速分散, 加完后再分散30min 即可。上述制備的電泳漆液可加適量的醋酸和蒸餾水以調(diào)整漆液的pH 值和固體分含量,以供試驗(yàn)分析。
112 陰陽(yáng)極表面處理
截取數(shù)塊50mm ×80mm 的馬口鐵板,用工業(yè)鹽酸將鍍錫層去掉,經(jīng)水洗后,用15 %氫氧化鈉溶液中和,再用自來(lái)水沖凈。在空
氣中自然干燥后,用200 號(hào)水砂紙干磨至無(wú)銹光亮,用工業(yè)乙醇擦凈,晾干待用。
113 電泳工藝流程
預(yù)脫脂- 脫脂- 水洗- 除銹- 磷化- 水洗- 電泳- 水洗- 烘干- 固化 。

分析測(cè)試
固體分測(cè)定法:稱取配置好的電泳漆液
210g～215g ,在105 ℃±2 ℃溫度下烘干3h ,稱重。固體分% =（ 烘干后殘留物重量/電泳漆液起始重量)×100 %。用MIKROTEST自動(dòng)磁性測(cè)厚儀測(cè)定漆膜厚度。用SPM- 10A 型pH計(jì)測(cè)定電泳漆液pH值。

2 結(jié)果與討論
211 漆液固體分對(duì)電泳漆膜性能的影響在電壓為110V ±10V ,pH值為518 ±012 ,電泳時(shí)間為215min～3min ,電泳溫度為23 ℃±2 ℃的條件下,對(duì)漆膜厚度及外觀與固體分含量的關(guān)系進(jìn)行研究,到上述兩個(gè)方面,本文試驗(yàn)中電泳漆液的固體分宜控制在16 % ±1 %。在7 %～17 %范圍內(nèi),漆膜厚度隨漆液固體分的含量增加而增加,當(dāng)固體分量達(dá)到約17 %時(shí)漆膜厚度達(dá)到最大值;固體分含量進(jìn)一步增加,漆膜的厚度反而減少。從漆膜的外觀來(lái)看,固體分含量過(guò)低,漆膜很薄,會(huì)產(chǎn)生縮孔現(xiàn)象,然而當(dāng)漆液的固體分過(guò)高時(shí),電沉積速度加快,電沉積量過(guò)多,涂膜表面會(huì)出現(xiàn)堆積現(xiàn)象,產(chǎn)生皺皮。考慮到上述兩個(gè)方面,本文試驗(yàn)中電泳漆液的固體分宜控制在16 % ±1 %。
212 電泳電壓對(duì)漆膜厚度及外觀的影響
控制漆液固體分含量為16 %±1 %,pH 值為518 ±012 ,漆液溫度23 ℃±2 ℃,電泳時(shí)間215min～3min。探討漆膜厚度及外觀與電泳電壓間的關(guān)系在電泳過(guò)程中,電壓的增高將有利于漆膜厚度的增加,電壓較低時(shí),電極反應(yīng)緩慢,電沉積量少,涂膜薄,涂膜結(jié)構(gòu)縮松。但電壓過(guò)高,特別是超過(guò)120V 以后,電極上水解加劇,大量起泡,漆膜將出現(xiàn)脫落及浮起現(xiàn)象。因此在本文試驗(yàn)中電泳電壓一般控制在110V ±10V 左右,以減少電泳過(guò)程中水的分解,防止漆液凝聚。
213 電泳時(shí)間對(duì)漆膜厚度及外觀的影響

在漆液固體分含量為16 % ±1 % ,電泳電壓110V ±10V ,pH 值為516～610 ,電泳漆液的溫度為23 ℃±2 ℃的條件下,考察電泳過(guò)程中電流密度、漆膜厚度及外觀與電泳時(shí)間的關(guān)系電泳過(guò)程中開(kāi)始時(shí)電流密度隨時(shí)間急劇下降,以后下降速度平緩并逐步
趨于一定值?？梢?jiàn)漆膜厚度開(kāi)始隨時(shí)間增加較快,但由于所形成涂膜的非導(dǎo)電性,隨著涂膜厚度的增加,漆膜的電阻增大,電流密度迅速下降。當(dāng)電泳時(shí)間大于3min 以后,進(jìn)一步延長(zhǎng)電泳時(shí)間并不能使漆膜厚度得到增加(見(jiàn)圖5) ,相反卻加劇了副反應(yīng),惡化了漆膜的外觀.電泳時(shí)間以2min～3min 適宜。

漆液pH值對(duì)漆膜厚度及外觀的影響
在漆液固體分含量為16 % ±1 % ,電泳電壓為110V ±10V , 電泳時(shí)間為215min ～3min ,電泳漆液溫度為23 ℃±2 ℃的條件下,研究漆膜厚度及外觀與漆液pH 值間的關(guān)系,漆液pH 值在515～610 時(shí)較為合適。當(dāng)漆液的pH 值較小時(shí),漆液水溶性雖然較好,然而電泳時(shí)固體離子較多,電極反應(yīng)太快,涂層不均勻,同時(shí)對(duì)電泳設(shè)備的腐蝕也相當(dāng)嚴(yán)重。因此,在盡量保證漆液水溶性和穩(wěn)定性的前提下,可增大漆液的pH 值。
215 漆液溫度對(duì)漆膜厚度及外觀的影響
在漆液固體分含量為16 % ±1 % ,電泳電壓為110V ±10V ,pH 值為518 ±012 ,電泳時(shí)間為215min～3min 時(shí),探討漆膜厚度及外觀與漆液溫度間的關(guān)系,漆液的溫度越高,漆膜厚度越大,這是由于增高溫度,漆液和漆膜的電導(dǎo)率上升,漆液粘度降低,樹(shù)脂分子運(yùn)動(dòng)加快,這些均有利于漆膜厚度的增加。但漆液溫度增高,會(huì)使漆液中的有關(guān)組分發(fā)揮發(fā)加快,樹(shù)脂分子發(fā)生氧化、聚合和交聯(lián)的可能性增加,不利于漆液的穩(wěn)定。同時(shí)電極反應(yīng)加快,會(huì)使漆膜的外觀惡化。本文中試驗(yàn)漆液的溫度宜控制在23 ℃±2 ℃。

• 結(jié)語(yǔ)
  電泳涂裝是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程,本試驗(yàn)選取了漆液固體分、電泳電壓、時(shí)間等幾個(gè)主要的電泳工藝參數(shù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表
  明:在漆液固體分16 % ±1 % ,pH 值為518 ±012 ,溫度為23 ℃±2 ℃,電泳電壓為120V ±5V ,時(shí)間為215min～3min 的條件下,可獲得比較滿意的漆膜外觀和厚度。然而,本試驗(yàn)中的陰極電泳涂料若應(yīng)用于實(shí)際汽車涂裝線時(shí),除確定上述工藝條件外,還需獲取漆液的穩(wěn)定性和電泳超濾系統(tǒng)等有關(guān)資料,才能較為完整的掌握整個(gè)電泳涂裝的過(guò)程。

作者周子鵠,涂偉萍,陳煥欽

Abstract :The electrophoretic coating process of epoxy2acrylic cathodic electrodeposition coating
was investigated. The effects of the parameters of electrophoretic technology on the properties of
paint films were studied systemically. The experimental results show that the electrophoretic
paint with better appearance and propeties can be made if the appropriate parameters were se2
lected.
Key words :epoxy resin ;acrylic ;cathodic electrodeposition coating ;coating technology