环氧丙烯酸阴极电泳涂料的研制及涂装工艺对涂膜性能的影响.pdf

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lutetia
环氧丙烯酸阴极电泳淤料的硏制
及涂装工艺对涂膜性能的影响
李田,陈峰
(1.武汉大学东湖分校生命科学与化学学院,湖北武汉430212;
2.武汉职业技术学院机电工程学院,湖北武汉430074)
[摘要]通过接枝共聚的方法在环氧树脂主链上接枝丙媂酸酯类单体,再配以其他物质合成出自交联的阴极电
泳涂料用的丙烯酸接枝琢氧樹脂,以此为主体树脂制备出白色的电泳涂料。探讨了阴极电泳涂籵的电泳工艺参数
对涂膜性能的影响。结果表明:在电泳电压为90V左右,漆液固体分为16%,pH值为5.8,电泳时间为2.0-3.0
min条件下,可获得性能较好的电泳涂膜
[关键词]阴极电泳涂料;涂装工艺;环氧树脂;接枝共聚;自交联
中图分类号]T633[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2011)01-0035-03
0前
表1配比加入环氧树脂和25.0%二甲恭,加热并用J-4
阴极电泳涂料以优异的耐腐蚀性能、高泳透率和型六联电动搅拌器搅拌升温到110℃左右,在2h内滴
高库仑效率而大量用作防锈底漆,尤其在汽车涂装方加丙烯酸酯为0.4%~0.5%的引发剂过氧化苯甲酰(化
面。用丙烯酸酯单体接枝2改性环氧树脂作阴极学纯,BPO)及16.0%助溶剂乙二醇丁醚,降温至100℃
电泳涂料基体树脂,既有环氧树脂的高模量、高强度、左冇,滴加主体树脂12.5%二乙醇胺,在0.5b滴完,保
耐化学品性及优良的防腐蚀性,又兼有丙烯酸树脂的温反应2h使树脂充分开环,降温至50℃左右用乙酸中
光泽、丰满度、耐候性好等特点。以其为基料的树脂在和至pH=6.0左右,即得到丙烯酸接枝环氧树脂。
汽车、建材、五金、家电等涂装领域得到广泛应用1?。
表1主体树脂的基本配方
%
阴极电泳涂装发展于20世纪70年代,30多年的实际
应用已显示出优质、经济及安全等优点,现已全面取代
伓氧树
卬基丙烯酸甲(MMA)
阳极电泳涂装,广泛应用于汽车及各类家电产品的表
丙烯酸指(BA,分杆纯)
面涂装。电泳涂装过程中电泳工艺参数的选择合适与
术烯(,化学純
否,对电泳涂膜性能有很大影响,因而对电泳涂装过程
2
的研究一直是国内外广为关注的课题,尤其是在大规
模的汽车涂装线上7。本工作以环氧树脂为母体,接
(2)涂料配制按表2配比将各组分加到球磨机
枝丙烯酸单体形成主体树脂,配以其他物质经离子化中研磨1h,再加蒸馏水使固体分含量为16%,H值为
反应得到阴极电泳涂料,重点研究了电泳工艺参数对5.5-6.0,电导率为1400pS/cm,制得白色阴极电泳涂料。
2也泳涂料基本配方
%
电泳涂膜厚度和性能的影响。
1验
成分体树脂普石粉。分故剂、环城导丙装馏水
30.}35.010.05.0
1.1阴极也泳涂料的制备
0.30.65.0~7.040.0~50.0
(1)环氧丙烯酸阳离子树脂合成在三口瓶中按1
涂装J艺
1.2.1电极板磷化
[收稿日期]2010-07-30
将数块尺寸为50mmx80mm的镀锡马口铁板浸
通信作者]李田霞(1981-),工学硕士,讲师,主要从事
金属表面技术的研究,电话:13627256359,
入T业乙醇中除油5~10min后放入15%工业盐酸
E-mail:litx007@gmail.com
中,摇动极板30s,去掉其表面的氧化层和镀锡层,水
I36
洗后用15%氢氧化钠溶液中和,然后用自来水冲洗于
90
净,浸人pH=9的0.3%BT-020Y表调液中调整1
min,最后进行磷化。磷化工艺:5.0%LMF-B36型磷
密0/
60
化液,0.1%促进剂LMF-A13,总酸度30~35点,游离
20
酸度1.0~1.2点,磷化时间3mino
1.2.2电泳涂装
40003000200010000
ア/cn
将配制好的阴极电泳漆倒人电泳槽中,挂好阳极
图2环氧·丙烯酸酯共物FTIR谱
板和阴极板,阴阳极间距调至2~3cm,并全部浸人漆
收峰在173cm'附近,而在1717cm'处有一个较弱
液中,保持其基体平行;开始接通电路,定时2min,电日宽的吸收峰,这可能是其他物质在此附近的峰与
压90V,电泳过程中,不断搅拌漆液,防止沉降。
C=0伸缩振动吸收峰相互影响而引起的;915cm'处
1.2.3涂装后处理
的吸收峰已消失,说明环氧基已全部开环。
(1)水洗电泳后取出阴极板;用自来水冲洗至表
面无浮漆为止,再用去离子水冲洗,之后将工件置于空
2.2涂料問体分对涂膜厚度的影响
气中,室温放置至涂膜表面指触干。
电泳涂料的固体分一般为10%~20%,在电压为90
(2)烘烤涂膜无水滴时移人烘箱中,160℃干燥V,pH值为5.5~6.0,电泳时间2min,电泳温度(23士2)
30min,取出冷却后进行各项性能测试
℃条件下,涂膜厚度与固体分含量的关系见图3。
1.3性能测试
(1)结构分析采用傅里叶红外光谱仪( Perkin
Elmer Spectrum-2000),溴化钾压片,测定范围500~
420864
4000cm,分辨率2cm'。
(2)漆液固体分测定将1.0~2.5g电泳漆液在
14161820
105℃温度下烘3h,称重。
w(漆液固体分)/%
W
图3涂膜厚度与漆液体分含量的关系
n(固体分)=
由图3可见:涂膜厚度随固体分含量的增加而增
式中昭」一烘干残留物的质量
厚,随后减小。从涂膜外观来看,固体分过高,电沉积
昭。一电沵漆液起始质量
加快,涂膜平滑性下降,易起桔皮,产生流挂;固体分过
(3)涂膜厚度用QDX漆膜多用检测仪测厚度。低,泳透力太小,形成的电泳涂层太薄,同时会加速槽
2结果与讨论
液的水解、电解,从而导致涂膜性能及外观变差。固体
分为16%时,效果较好。
2.1涂料的红外光谱(FTIR)
2.3电泳电压对涂膜厚度的影响
图1和图2分别为环氧树脂及其涂料的FIR红
外光谱。从图1和图2可以看出:两者的区别不大。
在上述优选的条件下,涂膜厚度与电泳电压的关
3331cm-'是二乙醇胺中NーH伸缩振动吸收峰,羟基
系见图4。由图4可以看出:在电泳过程中,电压的升
高将有利于涂膜厚度的增加,电压较低时,电极反应缓
的吸收峰有可能与此吸收峰相重合;酰胺基的C=0伸
慢,电沉积量少,涂膜薄,涂膜结构疏松;当电压达到
缩振动吸收峰大约在1670~1640cm'间,对应于
定时,沉积物足以覆盖阴极表面,单位沉积量稳定,电
1647cm'处的吸收峰,丙烯酸酯中C=0伸缩振动吸
90
26
600000
然
4
40003O002000
8090)100110120130140150160170
F(电泳)V
图1环氧树脂FTR谱
4电泳电对涂膜厚度的影响