陰極電泳涂料是由帶正電的堿性樹(shù)脂及其他成分組成,在酸性電泳槽當(dāng)中,通過(guò)直流電場(chǎng)的作用,樹(shù)脂向陰極泳動(dòng),并沉積在工件上,經(jīng)烘烤成為一層致密的漆膜。由于陰極電泳涂料在涂裝時(shí)以被涂工件為陰極,而且其樹(shù)脂上所帶有的胺基也具有抑制腐蝕的作用,因此陰極電泳涂料與陽(yáng)極電泳涂料相比,耐腐蝕性高3～4 倍,泳透力高1. 3～1. 5 倍,因而前者獲得了更廣泛的應(yīng)用。據(jù)
統(tǒng)計(jì),當(dāng)今世界上汽車生產(chǎn)中底漆涂層92 %使用電泳涂料,其中陰極電泳涂料占90 %[1 ] 。聚丁二烯陰極電泳涂料屬于新一代的電泳涂料類型,具有更為顯著的耐腐蝕性、高的泳透力與良好的漆膜性能,并且固化成膜時(shí)沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生,因此廣泛地用于汽車、輪船等的底漆。目前國(guó)外關(guān)于聚丁二烯陰極電泳涂料的文獻(xiàn)報(bào)道不多,見(jiàn)文獻(xiàn)[3 ,4 ] ,而國(guó)內(nèi)在這方面的研究也基本處于探索階段。本論文通過(guò)考察各種因素對(duì)漆液性能的影響,初步確定出關(guān)于聚丁二烯陰極電泳涂料配方當(dāng)中幾個(gè)關(guān)鍵因素的合適范圍。

1 實(shí) 驗(yàn)
1. 1 原材料
胺化環(huán)氧聚丁二烯(AEPB) 自制
1. 2 漆料的配制
取一定量的AEPB 在40～50 ℃的水浴中用適當(dāng)溶劑進(jìn)行溶解,然后用有機(jī)酸按一定的中和度將樹(shù)脂酸化成鹽。2 h 后,邊攪拌邊慢慢加入去離子水,即得清漆。將漆液靜置熟化24 h 后,測(cè)其pH 值、電導(dǎo),然后進(jìn)行電沉積涂裝,同時(shí)測(cè)定漆液的泳透力。如果配制色漆,則首先應(yīng)將顏料進(jìn)行研磨分散,然后再用有機(jī)酸進(jìn)行中和。
1. 3 反應(yīng)機(jī)理
聚丁二烯陰極電泳涂料成膜樹(shù)脂的制備機(jī)理

2 結(jié)果與討論
2. 1 樹(shù)脂分子量大小對(duì)漆液性能的影響實(shí)驗(yàn)條件:樹(shù)脂的胺值均為80 (單位為KOHmg/ g ,即每克環(huán)氧聚丁二烯胺化物中的胺基量相當(dāng)于氫氧化鉀的毫克數(shù)) ;漆液樹(shù)脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 %。

由表1 可以看出,樹(shù)脂的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量(?Mn ) 在1 000～3 000 時(shí),較易溶解;若高于3 000 ,則樹(shù)脂溶解比較困難。因此,最好選用?Mn 低于3 000的樹(shù)脂。
表1 樹(shù)脂數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)漆液性能的影響

多的強(qiáng)親水性基團(tuán)(未被中和的胺基及羥基) ,這些基團(tuán)能與水發(fā)生乳化作用,從而提高樹(shù)脂在水中的分散性,并增強(qiáng)漆液的穩(wěn)定性;這些基團(tuán)的存在也大大降低了漆液的電阻,而對(duì)漆膜電阻則沒(méi)有影響,因此胺值較大的樹(shù)脂所配制的漆液具有較高的電導(dǎo)與泳透力;另外,因?yàn)榘坊蕢A性,所以胺值較大的樹(shù)脂具有較高的pH 值。
因此,用于陰極電泳涂料的樹(shù)脂的胺值應(yīng)高于60 。
表2 樹(shù)脂胺值對(duì)漆液性能的影響因素

2. 3 有機(jī)酸用量對(duì)漆液性能的影響
實(shí)驗(yàn)條件:樹(shù)脂(AEPB) :約2000 ,胺值為96 ;溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14 %;樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 %。結(jié)果如表3 所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定出不同胺值樹(shù)脂的合適中和度范圍如表4 。

表4 不同胺值樹(shù)脂的合適中和度范圍的確定

提高中和度,即增大有機(jī)酸用量,則樹(shù)脂分子當(dāng)中帶電離子增多,使得樹(shù)脂的水溶性增加,因此漆液的電導(dǎo)與分散穩(wěn)定性都增加,但同時(shí)使漆液的酸性增強(qiáng),pH 值下降,而這會(huì)增加漆液的腐蝕性。因此在保證漆液的分散穩(wěn)定性且電導(dǎo)的前提下,盡量選擇較低的中和度。
2. 4 催干劑用量對(duì)漆液性能的影響實(shí)驗(yàn)條件: 樹(shù)脂的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量約2 000 ,胺值為100 ;中和度為0. 3 ;溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)
為14 %;樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 %;催干劑為錳鹽。結(jié)果如表5 。

催干劑用量對(duì)漆液性能的影響

由表5 可以看出:催干劑的加入能顯著增大漆液的電導(dǎo); 使pH 值略有增大; 放置較長(zhǎng)時(shí)間后, 漆液的pH 值幾乎不變,電導(dǎo)顯著下降,這說(shuō)明漆液發(fā)生了部分絮凝沉降。而加有催干劑的漆液的電導(dǎo)下降更大,并且隨催干劑加入量的增加,
漆液的電導(dǎo)下降幅度呈增大趨勢(shì)。這是因?yàn)榇吒蓜┦且环N弱酸鹽類,在水中能電離出大量帶電離子,所以能顯著增大漆液的電導(dǎo);而弱酸鹽類在水中呈微堿性,故能稍微增大漆液的pH 值。但加入催干劑,對(duì)漆液來(lái)說(shuō)相當(dāng)于引入雜離子,放置足夠長(zhǎng)時(shí)間后,雜離子破壞漆液的內(nèi)在穩(wěn)定性。破壞作用主要表現(xiàn)在兩方面:
(1) 去水化作用,催干劑在水中電離出的酸根離子通過(guò)水化作用奪走陽(yáng)離子樹(shù)脂周圍的一部分水合分子,使其穩(wěn)定性降低;
(2) 降低電泳漆粒子之間的靜電斥力。從而引起漆液產(chǎn)生部分絮凝沉降,導(dǎo)致電導(dǎo)下降。
因此,從漆液性能考慮,催干劑的加入量不宜太多,一般不超過(guò)0. 02 ;另外,漆液在使用之前應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?/p>

3 結(jié) 論
(1) 配漆所用樹(shù)脂合適的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量范圍為1 000～3 000 。
(2) 高胺值的樹(shù)脂易于在水中分散,漆液的穩(wěn)定性與泳透力較好,pH 值也更高一些,因此用作陰極電泳涂料的胺化環(huán)氧聚丁二烯(AEPB) ,其胺值一般應(yīng)高于60 。
(3) 在保證漆液分散的穩(wěn)定性及其電導(dǎo)大于800μS 的前提下,應(yīng)盡量選擇較低的中和度。
(4) 從漆液性能考慮,催干劑的加入量不宜太多,一般為0. 01～0. 02 。