全  站关键词

作者：陈卫东 , 方基祥 , 熊挽志 , 缪　蕾( 江苏鸿业涂料科技产业有限公司 , 常州) 0 　引　言 阴极电泳涂料以其优异的防腐性能和适合工业化生产等特点在汽车工业中获得广泛应用。随着汽车工业的发展 , 阴极电泳涂料必须满足其不断提高的技术要求和节能降耗的环保要求。为了满足不同行业不同工件的特殊要求 , 开发阴极电泳涂料用特殊功能添加剂是一种既经济又实用的方法。 微凝胶是一种交联的聚合物微粒 , 它具有独特的流变学特性 , 用于涂料中 , 可有效控制涂膜的流动 , 可作为多功能的涂料添加剂应用到电泳涂料中。 本文通过两种方法合成含可交联型硅氧烷基团的微凝胶溶液 , 并将微凝胶溶液加入到现有的阴极电泳涂料中 , 满足应用中的不同要求。 1 　实验部分 1. 1 　主要原材料 环氧树脂 Ep ikote1001: 工业 , SHELL 公司产品 ; 聚醚胺 D - 2000: HUNTMAN 公司产品 ; γ - 氨丙基三乙氧基硅烷 A - 1100 、γ - 缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷 A - 187 、丙二醇甲醚 : 工业 ; 乳酸 : 食用级 , 工业 ;HED - 3000 阴极电泳涂料乳液、色浆、双组分阴极电泳涂料 : 江苏鸿业涂料科技产业有限公司生产 ; 胺类改性剂 : 自制。 1. 2 　微凝胶的合成 1. 2. 1 微凝胶 A 的合成 微凝胶 A 的合成原理是在环氧树脂中引入含有活泼氢胺基的有机硅烷偶联剂 , 中和分散在水中并由硅氧烷基水解缩合而成。其合成示意图为 : 中和后硅氧烷基水解缩合示意图为 : 中和后硅氧烷基水解缩合示意图 合成配方和工艺为 : 在洁净干燥的反应瓶中加入环氧树脂 Ep ikote 1001 和丙二醇甲醚 , 升温至 80 ℃ , 溶解环氧树脂 , 加入改性剂 , 80 ℃ 保温 1 h 后加入γ - 氨丙基三乙氧基硅烷 (A - 1100) , 并在 80 ℃ 下保温 1 h, 保温结束后加入 50% 的乳酸溶液 , 在 2 h 内滴加去离子水后在 50 ～ 60 ℃下保温 5 h 即得到固含量 20% 的微凝胶 A 溶液。 1. 2. 2 微凝胶 B 的合成 微凝胶 B 的合成原理是在含有活泼氢胺基的树脂中引入含有环氧基团的有机硅烷偶联剂 , 中和分散在水中 , 并由硅氧烷基水解缩合而成。 其合成示意图为 : 硅氧烷基水解缩合示意图为 : 合成配方和工艺为 : 在洁净干燥的反应瓶中加入聚醚胺 D - 2000 和丙二醇甲醚 , 升温至 80 ℃ , 1h 内滴加改性剂 , 滴完保温 1 h, 保温结束后加γ - 缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷继续保温 1 h 。加入 50% 的乳酸溶液 , 在 2 h 内滴加去离子水 , 在 50 ～ 60 ℃ 下保温 5 h 即得到固含量 20% 的微凝胶 B 溶液。 1. 3 　电泳工作液的配制和试板的制备 实验所用的电泳工作液根据表 3 进行配制。 表 3 电泳工作液配方 g 将电泳涂料的乳液色浆和去离子水按常规配槽工艺配制成槽液 , 并按表 3 配方直接向电泳槽液中加入相应的微凝胶添加剂 , 循环熟化 48 h 后制备实验所需的样板。 1. 4 　性能检测 1. 4. 1 微凝胶的物理性能 合成的微凝胶的物理性能如表 4 。 表 4 合成的微凝胶的物理性能 从表 4 可以看出微凝胶 A 和微凝胶 B 的各项参数与常规阴极电泳涂料的参数接近 , 添加到槽液中对其稳定性和电泳性能影响较小。 1. 4. 2 应用结果 通过相应的实验检测 , 使用所制微凝胶后各实验结果如表 5 所示。 2 　结果讨论 2. 1 　微凝胶用量的选择 通过实验结果可以看出微凝胶的用量有一定的限制 , 微凝胶 A 的用量在槽液总量的 5% ～ 10% 之间 , 微凝胶 B 的用量在槽液总量的 8% ～ 12% 之间 , 用量太少微凝胶所起的作用不明显 , 而用量过高会使涂膜外观桔皮较重 , 表面无光泽。相对于微凝胶 A, 微凝胶 B 中含有较多醚键 , 流平性好 , 所以实际使用量可以高一点。 表 5 电泳槽液及性能 3 采用与耐盐雾性能相同的盐雾条件进行 48 h 盐雾实验后观察涂膜锈点的个数。 2. 2 　微凝胶对干膜密度的影响 阴极电泳涂料干膜密度是一个较为重要的性能指标 , 它既能反映涂膜的内在性能 , 也能反映阴极电泳涂料的经济性能。在涂膜性能对比试验中 , 一般是在相同涂膜厚度的条件下进行。一般而言 , 在相同涂膜厚度的条件下 , 干膜密度越低 , 则其越致密 , 防腐性能越好。涂膜厚度相同 , 且防腐性能相当时 , 使用干膜密度低的产品则耗漆量少 , 经济性能好。通常阴极电泳涂料的干膜密度在 1.2 ～ 1 . 7 g/ cm 3 之间。干膜密度相差在 20% 左右 , 也就是说在其他性能满足要求的前提下 , 达到同等膜厚 , 低密度阴极电泳涂料产品的消耗量比高密度的产品要低 20% 左右。因此低密度阴极电泳涂料的开发既能满足性能的要求又有较高的经济价值。 降低颜基比即降低颜填料在涂膜中的含量可有效降低干膜密度。同时涂膜中颜填料含量低时 , 可以提高涂膜的流平性 , 改善涂膜外观。减少沉降和颜料絮凝 , 降低了堵塞管道、超滤设备的可能 , 减少循环泵的磨损 , 从而有效地降低运行成本。 实验中加入微凝胶的电泳涂料的颜基比降低一半 , 其干膜密度在 1 . 32 g / cm 3 左右 , 较之原产品的 1.45 g / cm 3 下降了约 10% 。 2. 3 　微凝胶对耐油污性的影响 电泳涂料在长期的涂装过程中 , 经常受到外界环境杂质的污染 , 一些来自工件的保护油、设备上的润滑等油脂都有可能污染槽液 , 引起涂膜缩孔 , 因此必须考虑涂料的耐油污性。 耐油污性的考察一般是取一定量的电泳槽液 , 按比例向槽液中加入油污 , 油污分散 24 h 后 , 取干净的试板电泳制板 , 观察对比电泳涂膜的缩孔状况和数量。本实验中使用液态润滑油 , 加入的比例为 0 . 2 g /kg 槽液。从实验结果看 , 添加微凝胶对耐油污性有明显效果 , 并且随着用量的增加效果更明显 , 且微凝胶 A 的效果明显优于微凝胶 B 。 2. 4 　微凝胶对耐腐蚀性的影响 阴极电泳涂料在高温烘烤固化过程中 , 涂膜的流动性增加 , 交联固化过程中会自然产生涂膜收缩 , 导致边缘特别是锐边部位的涂膜过薄 , 引起这些部位的防腐蚀性能下降。 本实验的耐腐蚀性包含 2 个指标 , 即耐盐雾性和边缘耐腐蚀性。实验中耐盐雾性能按国家标准进行检测 , 所有样品均达到耐中性盐雾 1 000 h 以上。涂膜边缘耐腐蚀性的好坏反映电泳涂料的边缘覆盖性这一指标 , 对减少被涂工件的早期腐蚀具有重要意义。本实验中采用与耐盐雾性能相同的盐雾条件进行 48 h 盐雾实验后观察涂膜锈点的个数。原 HED -3000 电泳涂料产品的边缘耐腐蚀性较好 ( ≤ 10 个 ) , 但降低颜基比后边缘覆盖性明显变差 , 并有起泡现象 , 添加微凝胶后 , 边缘耐腐蚀性有明显提高 , 在加到一定量后达到甚至超过原产品的水平。 3 　结　语 (1) 在环氧树脂中引入含有活泼氢胺基的有机硅烷偶联剂或在含有活泼氢胺基的树脂中引入含有环氧基团的有机硅烷偶联剂 , 经中和分散在水中并由硅氧烷基水解缩合制得微凝胶溶液。 (2) 使用微凝胶降低槽液颜基比可制得低干膜密度的阴极电泳涂料 , 干膜密度可降低 10% 左右 , 既可以降低材料消耗 , 又可降低运营成本。 (3) 使用微凝胶可提高阴极电泳涂料的耐油污性、边缘覆盖性以及防腐性能 , 提高涂料实际应用性能。