环氧丙烯酸阴极电泳涂料的研制及涂装工艺

阴极电泳涂料以优异的耐腐蚀性能、高泳透率和高库仑效率而大量用作防锈底漆，尤其在汽车涂装方面[1]。用丙烯酸酯单体接枝[2,3],改性环氧树脂作阴极电泳涂料基体树脂，既有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品性及优良的防腐蚀性，又兼有丙烯酸树脂的光泽、丰满度、耐候性好等特点。以其为基料的树脂在汽车、建材、五金、家电等涂装领域得到广泛应用[6]。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，现已全面取代阳极电泳涂装，广泛应用于汽车及各类家电产品的表面涂装。电泳涂装过程中电泳工艺参数的选择合适与否，对电泳涂膜性能有很大影响，因而对电泳涂装过程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[7,8]。本工作以环氧树脂为母体，接枝丙烯酸单体形成主体树脂，配以其他物质经离子化反应得到阴极电泳涂料，重点研究了电泳工艺参数对电泳涂膜厚度和性能的影响。

1试验

1.1阴极电泳涂料的制备

(1)环氧丙烯酸阳离子树脂合成在三口瓶中按

表1配比加入环氧树脂和25.0%二甲苯，加热并用JJ一4型六联电动搅拌器搅拌升温到110℃左右，在2h内滴加丙烯酸酯为0.4%～0.5%的引发剂过氧化苯甲酰(化学纯，BPO)及16.0%助溶剂乙二醇丁醚，降温至100℃左右，滴加主体树脂l2.5%二乙醇胺，在0.5h滴完，保温反应2h使树脂充分开环，降温至50℃左右用乙酸中和至pH=6.0左右，即得到丙烯酸接枝环氧树脂。

　　表1 主体树脂的基本配方

(2)涂料配制按表2配比将各组分加到球磨机中研磨1h，再加蒸馏水使固体分含量为16%，pH值为5.5～6.0，电导率为1400μS/cm，制得白色阴极电泳涂料。

　　表2 电泳涂料基本配方

1.2涂装工艺

1.2.1电极板磷化

将数块尺寸为50mm×80mm的镀锡马口铁板浸入工业乙醇中除油5～10min后放人15%工业盐酸中，摇动极板30s，去掉其表面的氧化层和镀锡层，水洗后用15%氢氧化钠溶液中和，然后用自来水冲洗干净，浸入pH=9的0.3%BT-020Y表调液中调整1mm，最后进行磷化。磷化工艺：5.0%LMF-B36型磷化液，0.1%促进剂LMF-A13，总酸度30～35点，游离酸度1.O～1.2点，磷化时间3min。1.2.2电泳涂装
 将配制好的阴极电泳漆倒入电泳槽中，挂好阳极板和阴极板，阴阳极间距调至2～3cm，并全部浸入漆液中，保持其基体平行;开始接通电路，定时2min，电压90V，电泳过程中，不断搅拌漆液，防止沉降。

1.2.3涂装后处理

(1)水冼电泳后取出阴极板j用自来水冲洗至表面无浮漆为止，再用去离子水冲洗，之后将工件置于空气中，室温放置至涂膜表面指触干。

(2)烘烤涂膜无水滴时移入烘箱中，160℃干燥

30min，取出冷却后进行各项性能测试。1.3性能测试

(1)结构分析采用傅里叶红外光谱仪(Perkin-ElmerSpectrum-2000)，溴化钾压片，测定范围500～4000cm-1，分辨率2cm-1。

(2)漆液固体分测定将1.0～2.5g电泳漆液在

105℃温度下烘3h，称重。

　计算公式

(3)涂膜厚度用QDX漆膜多用检测仪测厚度。
2结果与讨论

2.1涂料的红外光谱(FTIR)

图1和图2分别为环氧树脂及其涂料的FTIR红外光谱。从图1和图2可以看出：两者的区别不大。3331cm-1是二乙醇胺中N-H伸缩振动吸收峰，羟基的吸收峰有可能与此吸收峰相重合;酰胺基的C=O伸缩振动吸收峰大约在1670—1640cm-1间，对应于1647cm-1处的吸收峰，丙烯酸酯中C=O伸缩振动吸

　　图1 环氧树脂FTIR谱

　　图2 环氧·丙烯酸酯共聚物FriR谱

收峰在1735cm-1附近，而在l717cm-1处有一个较弱且宽的吸收峰，这可能是其他物质在此附近的峰与C=O伸缩振动吸收峰相互影响而引起的;915cm-1处的吸收峰已消失，说明环氧基已全部开环[9,11]。