颜料改性及其在电泳涂料中的应用

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电泳涂料是一种新型水性防腐蚀涂料,具有泳透力高、库仑效率高、涂装过程易控制、污染小等优点,已被广泛应用于汽车、五金电器、金属眼镜架、首饰、医疗器械、玩具等行业。然而,色浆在涂料中的稳定性以及与涂料中树脂的相容性等问题限制了彩色电泳涂料的发展。本文通过超声法和微胶囊法对颜料进行改性,并将改性颜料用于电泳涂料中,以提高颜料在涂料中的稳定性及涂膜的性能。通过超声法以有机颜料永固黄P.Y.83、十八烷基二甲基苄基氯化铵阳离子分散剂和去离子水制备了阳离子水性超细颜料色浆,并将其用于阴极电泳涂料中。考察了超细化前后颜料色浆的平均粒径及Zeta电位的变化,分析了分散剂用量对漆液电导率和离心稳定性的影响,探究了超细颜料色浆用量及电压大小对阴极电泳涂料漆液稳定性、涂膜沉积量、颜色深度、外观的影响。结果表明:在超声30min,分散剂用量为2%的条件下,超细色浆的平均粒径仅196nm,Zeta电位为30mV,且分布均匀。用超细色浆配制的阴极电泳涂料具有较高的离心稳定性、涂膜的电沉积量稍高,表面更加均匀、平整、细腻。漆液电导率随着超细色浆用量增加而增大。当超细色浆用量从4%增大到20%,涂膜电沉积量从11.05g/m2增大到71.45g/m2、K/S值从10.69增大至11.05;但超细色浆用量过大,影响涂膜外观的平整性。在较低电压范围内,涂膜光滑、平整,电沉积量、颜色深度随着电压的增大而逐渐增大;而电压过高时,涂膜粗糙,出现气泡、橘皮等现象,电沉积量急剧增大,而颜色深度减小。通过超声法,用十八烷基二甲基苄基氯化铵分别对酞菁蓝15:3、永固黄83、永固红1701、炭黑7、酞菁绿G进行阳离子化改性,得到蓝、黄、红、黑、绿五种色浆,并用于电泳涂料中。比较了这五种改性颜料色浆的电泳涂料的涂膜性能,并与商品色浆的涂膜做了对比。改性酞菁蓝、永固黄、永固红、炭黑色浆的色漆的涂膜表面光滑、平整、细腻、均匀,水平面与垂直面的平整度和光滑度无明显区别,电沉积量在14~19g/m2之间,附着力都为0级。而改性酞菁绿的电泳涂膜表面粗糙、颗粒多、不均匀,电沉积量为56g/m2,附着力为1级。改性颜料色浆和商品色浆的电泳涂料涂膜都具有较好的耐酸碱性。将阳离子超细永固黄色浆分别与阳离子树脂和阴离子树脂混合,制成阴极电泳涂料和阳极电泳涂料,对比了此阴极、阳极电泳涂料的涂装性能。结果表明:当超细永固黄色浆中阳离子分散剂用量为0.5%时,得到的阳极电泳涂料的涂膜光滑、平整、均匀;而阳离子分散剂用量为2%时,阳极电泳涂料涂膜表面变得粗糙、颗粒严重、针孔等弊病。阳极电泳涂料的电沉积量为27g/m2,比阴极电泳涂料的电沉积量高。阳极电泳涂料涂膜的Gel分率分别为77.69%,与阴极电泳涂料差异不大。但是,阳极电泳涂料的干燥性、附着力和耐酸碱性则低于阴极电泳涂料。以对苯二甲酰氯和二乙烯三胺为壁材,十八胺改性的酞菁绿G为芯材,通过界面聚合法制备了聚酰胺包覆酞菁绿的微胶囊。考察了乳化剂用量、芯壁质量比、pH值、反应温度等因素对微胶囊粒径大小、产率和形貌的影响。结果表明:十八胺通过氢键吸附在酞菁绿颜料表面。在20V/mm直流电场下,改性酞菁绿G向正极移动,响应时间为85s,并具有可逆性;当OP-10用量从0.5%增加到2.5%时,微胶囊的平均粒径从834.5nm降低到258.2nm,而当OP-10的质量分数为1.5%时,微胶囊的产率达最大值83.5%。随着芯壁质量比从1:6减小到1:14,微胶囊的平均粒径从267.4nm增大到554.4nm,但在芯壁质量比为1:10时,微胶囊最大产率为87.6%;随着pH值的增大,微胶囊的平均粒径减小到271.0nm,而产率先增大,并在pH=12时达到最大值87.6%,然后又有所减小;相比于其他温度,25℃下得到的微胶囊的平均粒径为327.4nm,且分布均匀,数量较多。所制备的酞菁绿微胶囊粒径处于纳米级,颗粒圆整,囊壁较厚。将制备的酞菁绿微胶囊与阴离子树脂配制成阳极电泳涂料,研究了电泳电压、时间、温度、极间距离和焙烘温度对涂膜外观及性能的影响。结果表明:电泳电压在80~120V,电泳时间为3~4min,漆液温度在15~25℃,极间距离3~5cm,焙烘温度210℃的条件下,得到的涂膜为淡绿色,表面平整、光滑、均匀,电沉积量较高,并具有良好的综合性能。
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