獨特的電泳涂裝工藝不僅可以實現(xiàn)涂裝自動化,而且對幾何形狀復(fù)雜的異形工件,也可獲得均勻致密的涂層。
由于陽極電泳涂料的陽極金屬和磷化膜在電泳過程中會發(fā)生電化學(xué)溶解并析出金屬離子,降低漆膜耐腐蝕性,因而除鋁材外,目前陰極電泳涂料正逐漸取代陽極電泳涂料[1 ,2 ] 。為取得優(yōu)異的耐溶劑性、耐腐蝕性和耐候性,陰極電泳涂料在電泳涂裝后需要烘烤固化成膜,因此陰極電泳涂料選用的固化劑尤其重要。陰極電泳涂料一般使用氨基樹脂和封閉型異氰酸酯為固化劑,后者成本較高,且固化時產(chǎn)生有毒氣體。而氨基樹脂作為涂料的主要固化劑使用已有60多年歷史,其中甲醚化苯代三聚氰胺樹脂用作陽極丙烯酸電泳涂料的固化劑也有報道[3 ,4 ] 。但是由于陰極電泳涂料涂裝的特殊性,要求固化劑與電泳樹脂不僅有良好的電泳共進(jìn)性,且要在電泳槽液中保存穩(wěn)定[5 ] 。

1 試驗方法
1. 1 儀器及設(shè)備
ZDDKF2 1 型電泳專用直流電源,DHX2 9143B 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,Millipore 純水制備器,JRJ2 3002 I 型剪切乳化
攪拌機,QUC2 200 型數(shù)顯式磁性測厚儀,QFH 漆膜劃格儀,PHB2 3 便攜式pH 計,BRUKER 公司Vector33 型紅外光譜
儀。
1. 2 陽離子聚丙烯酸酯樹脂的合成
在裝有溫度計、電動攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝器的四口燒瓶中加入溶劑乙二醇單丁醚67 g ,通N2 保護(hù)并升溫至90 ℃,在2～3 h 內(nèi)滴完按比例配制的單體和引發(fā)劑混合液(甲基丙烯酸甲酯23. 0 g ,丙烯酸甲酯25. 6 g ,苯乙烯26. 3g ,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯9. 8 g ,甲基丙烯酸羥丙酯15. 3g) ,保溫3 h ,視情況補加引發(fā)劑提高轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)完后降溫至50 ℃,攪拌下滴加4 g 醋酸陽離子化0. 5 h。
1. 3 甲丁醚化氨基樹脂固化劑的合成
采用干法合成甲丁醚化氨基樹脂固化劑[6 ] 。第一步在裝有溫度計、電動攪拌器和回流冷凝管的三口燒瓶中加入甲醛250 g ,加熱至75 ℃,保溫30 min 后用Na2CO3 調(diào)節(jié)pH值為8～9 ,降溫至60 ℃,分批投入37. 8 g 三聚氰胺,攪拌反應(yīng)1. 0～1. 5 h ,得到白色沉淀,冷卻至室溫,產(chǎn)物反復(fù)水洗至無甲醛味,過濾,50 ℃以下干燥過夜,得到六羥甲基三聚氰胺(HMM) 。第二步在裝有溫度計、電動攪拌器和回流冷凝管的三口燒瓶中加入六羥甲基三聚氰胺30. 6 g ,甲醇32g ,正丁醇74 g ,草酸0. 15 g(調(diào)節(jié)pH值為5～6) ,攪拌升溫至65 ℃,六羥甲基三聚氰胺完全溶解后計時反應(yīng)30 min ,逐步升溫至90 ℃脫水醚化1 h ,降溫,用10 %NaOH水溶液調(diào)pH值為7～8 ,再減壓蒸除過量的甲醇和正丁醇,得到固體分約90 %的甲丁醚化氨基樹脂固化劑。改變第二步中甲醇和正丁醇的相對含量得到不同醚化程度的氨基樹脂。

陰極電泳涂料的配制及電泳涂裝
在陽離子聚丙烯酸樹脂中加入甲丁醚化氨基樹脂固化劑,攪拌均勻后緩慢加入去離子水稀釋配制固體分10 %～15 %的陰極電泳涂料。以不銹鋼為陽極,被涂物(經(jīng)除油、除銹等標(biāo)準(zhǔn)化程序處理的鐵片) 為陰極進(jìn)行電泳涂裝。電泳電壓30～150 V ,電泳時間1～3 min。電泳片用去離子水沖洗,室溫晾干后在150～180 ℃烘烤固化30 min。漆膜測試均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)(附著力GB 9286 - 88 ,硬度GB/ T 6739- 86 ,耐沸水性GB/ T 5237. 3 ,耐化學(xué)試劑性GB 1763 - 79) 進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論
2. 1 固化劑的合成與表征
常用的溶劑型氨基樹脂固化劑大都為丁醚化的三聚氰胺甲醛樹脂或尿素甲醛樹脂,水溶性不好,在水性涂料特別是電泳涂料中的應(yīng)用受到限制。完全甲醚化的氨基樹脂如六甲氧基三聚氰胺(HMMM) 能溶與水,已應(yīng)用于水性氨基醇酸烘漆。我們通過合成工藝調(diào)控氨基樹脂甲醚化和丁醚化的程度,制備了3 種甲丁醚化的氨基樹脂固化劑。以其中固化劑HMMM1B1(甲醇和丁醇按1∶ 1 摩爾比醚化六羥甲基三聚氰胺) 為例,其紅外光譜見圖1。1 553 cm- 1 、1 379cm- 1 、815 cm- 1為三聚氰胺環(huán)的特征峰,與HMM 的紅外譜(見圖2) 相比多出了2 970 cm- 1 、2 872 cm- 1的- CH3 伸縮振動峰,HMM中- CH2- OH位于1 198 cm- 1的振動峰消失,出現(xiàn)了1 093 cm- 1和1 027 cm- 1醚鍵( - C - O - C - ) 的特征峰。由此可以判斷樹脂是含有三聚氰胺環(huán)和甲丁醚化結(jié)構(gòu)的化合物。

2. 2 固化劑在槽液中的穩(wěn)定性
陰極電泳涂料用固化劑一般是非水溶性的,需要對其進(jìn)行親水改性,才能在電泳槽液中保持穩(wěn)定,保證與陽離子樹脂有良好的電泳共進(jìn)性。甲丁醚化的氨基樹脂固化劑在電泳液中的穩(wěn)定性隨甲丁醚化程度的不同表現(xiàn)出差異。完全甲醚化的氨基樹脂HMMM是水溶性的,可以與陽離子丙烯酸樹脂任意比例混合配制電泳漆。部分甲醚化的氨基樹脂具有一定的親水性,與陽離子丙烯酸樹脂混合后可自發(fā)乳化成白色乳液,這里陽離子樹脂起著大分子乳化劑的作用。但是甲醚化程度低的氨基樹脂固化劑如HMMM1B3 形成的乳液穩(wěn)定性不好,在電泳槽中容易沉降,不利于槽液管理,難以保證電泳共進(jìn)性。
2. 3 固化劑對電泳漆膜性能的影響
甲丁醚化程度不同的氨基樹脂固化劑對丙烯酸酯型陰極電泳漆膜性能的影響不同(見表) 。水溶性的HMMM 容易在電泳涂裝后水洗過程中被洗去,影響了電泳漆膜的外觀、膜厚及固化效果,因此其固化的漆膜耐化學(xué)試劑、耐水性較差。而甲丁醚化的氨基樹脂固化劑特別是HMMM1B1固化的漆膜各項性能良好,其中丁醚化程度提高的氨基樹脂固化劑附著力相對提高,硬度相對降低,耐化學(xué)試劑及耐水性提高。

結(jié) 論
甲醚化度高的氨基樹脂固化劑在電泳槽液中穩(wěn)定性好,而丁醚化度高的氨基樹脂固化的漆膜各項性能良好,甲丁醚化度適宜的氨基樹脂固化劑可以應(yīng)用于丙烯酸酯型陰極電泳涂料。這一結(jié)果為開發(fā)制備新型的丙烯酸酯型陰極電泳涂料提供了經(jīng)驗。