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电泳涂料是以水溶性离子型聚合物为主要成膜物质,利用电泳原理进行涂装的一类环保水性涂料。它具有涂料利用率高,操作简单、方便,涂装易实现自动化,环境污染小,漆膜厚度均匀、耐腐蚀性强,涂装工艺不受被涂对象形状的影响等优点。其中阴极电泳涂料的耐腐蚀性、泳透力、漆膜硬度等都优于阳极电泳涂料。电泳涂料的技术含量很高,目前国内自主开发的电泳涂料产品极少,多是从国外引进生产工艺或合资生产。本文的工作是开发用作底用的的阴极电泳涂料,并对其合成、涂装及固化过程进行了研究。
针对普通环氧阴极电泳涂料存在的性脆、保光耐侯性及膜丰满度不够的情况,本文研究了以少量脱水蓖麻油酸酯化改性环氧树脂,再胺开环水性化生成阳离子树脂,选择并自制全封闭型异氰酸酯为交联剂配制阴极电泳涂料。在环氧胺开环合成中研究了环氧树脂及有机溶剂的种类、胺及酸的用量等因素对合成的树脂的水溶性及其配制成漆液漆膜性能的影响;在脱水蓖麻油酸酯化改性环氧树脂的合成中研究了反应温度、催化剂用量对酯化反应速率的影响,合成工艺路线、酯化程度对改性的阳离子树脂特性的影响。在交联剂全封闭型异氰酸酯的合成中对封闭反应的影响因素进行了研究,探讨了阳离子树脂与固化剂的反应并进行了相关的表征。
研究发现,所合成的环氧阳离子树脂胺值在84.2mgKOH/g以上,中和度在75-80%时,树脂的水溶性较好。通过对比本实验合成的环氧阳离子树脂及其酯化改性后的阳离子树脂,发现酯化程度20%,胺值84.2mgKOH/g的酯化改性的环氧阳离子树脂的电泳漆漆膜丰满度明显提高,且膜厚、柔韧性、附着力、耐冲击等性能都有所提高,而漆膜耐腐蚀性能未减退。
通过对环氧阳离子树脂及其酯化改性的阳离子树脂的DSC分析及两者固化温度对漆膜交联度的影响的研究,结果表明酯化后的环氧阳离子树脂配制而成的电泳漆比未酯化的固化温度明显降低,由140℃降低到125℃。通过研究固化剂用量对漆膜交联度的影响,表明酯化改性的环氧阳离子树脂与固化剂按3:1的比例配制成电泳漆时,漆膜交联度已在90%以上,漆膜性能已达要求
对影响电泳涂料涂装效果的工艺参数进行了分析讨论。探讨了电泳前处理、电泳涂装后的水洗及电泳漆的烘干对漆膜性能的影响;研究了电泳涂装条件(包括泳涂电压、泳涂时间、温度、极间距和极比)对涂装的影响;研究了涂料方面的因素(包括固体份、pH值、电导、有机溶剂含量、杂质离子含量)对涂膜性能的影响;确定了适合本涂料的电泳涂装工艺条件。
实验表明酯化程度20%、胺值84.2mgKOH/g、中和度80%的脱水蓖麻油酸改性的环氧阳离子树脂与自制交联剂按3:1的比例配制成固含量为15%的电泳漆,在槽液温度为25±3℃,电泳电压120~150V,电泳时间120s,漆液pH值为6.0时电泳涂装,所得漆膜外观良好,性能较优。