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在混合溶剂中加入甲基丙烯酸、各种甲基丙烯酸酯单体以及引发剂AIBN和链转移剂DDM,在85℃下反应合成了丙烯酸树脂。分别研究了不同酸值和羟值的丙烯酸单体、不同Tg的丙烯酸树脂以及各种助溶剂和中和剂对漆膜性能的影响。获得了丙烯酸阳极电泳涂料的最佳配方:丙烯酸共聚树脂的酸值为65mgKOH/g、羟值为69mgKOH/g、Tg为20℃,溶剂是体积比为1∶1的丙二醇单甲醚和异丙醇的混合物,中和剂是二乙醇胺。该电泳涂料具有良好的槽液稳定性和起泡消泡性。制得的涂膜外观平整、丰满、光亮,厚度为18～20μm,硬度为5H,冲击强度为500N/cm2,附着力为1级,柔韧性为1mm,耐烟雾实验超过400h。

1前言

铝材经电泳涂装后,金属质感强,耐腐蚀性能高,光洁、明亮豪华,是一般阳极氧化铝材所不能比拟的。近几年来,国内铝型材电泳技术取得了迅猛发展,生产线由1997年的30条增加到100多条,生产能力由4万多吨发展到30万吨,但每年实际产量仍在10～15万吨之间,仅占我国铝型材总产量的10%～15%。因此,阳极电泳涂料在铝型材市场有着巨大的发展潜力[1]。然而当前国内使用的阳极电泳涂料多由国外进口,自主开发的产品较少,而且存在着涂层硬度不高、欠光亮、平整度及槽液稳定性差等缺点[2],因而有必要加强对阳极电泳涂料的开发,从而研制出性能优良的产品。

2试验部分

211合成丙烯酸树脂原料及用量

合成丙烯酸树脂原料及其在涂料配方中所占的质量分数如下:

甲基丙烯酸(MAA)(工业级)8%～10%

甲基丙烯酸甲酯(MMA)(工业级)25%～30%

丙烯酸丁酯(BA)(工业级)35%～40%

甲基丙烯酸异冰片酯(IBMA)(工业级)3%～5%

甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)(工业级)12%～20%

正十二硫醇(DDM)(化学纯)1.5%～2%

偶氮二异丁晴(AIBN)(化学纯)1.5%～2%

212合成工艺

在装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的500mL的四口烧瓶中,加入50g按质量比为1∶1混合的1,22丙二醇单甲醚与异丙醇,在水浴加热下搅拌并升温至85℃。按211所示的用量配制100g含单体、链转移剂DDM和引发剂AIBN的混合物,并在2～2.5h内滴加完毕。保温1h后补加少量引发剂,升温至90℃后继续保温2～3h,最终得到一种无色或浅黄色丙烯酸树脂(固含量65%左右)。降温至50～60℃,加入25g六甲氧甲基三聚氰胺,搅拌均匀后,加入5g乙醇胺,再搅拌30min后,加入去离子水搅拌均匀,配成树脂固体份质量分数为12%的电泳涂料清漆。

2.3电泳

在上述清漆中按一定比例加入颜料,在三辊研磨机中研磨可配制电泳色漆。以不溶性导体作阴极、铝材作阳极,在40～100V的直流电压下,对以上电泳清漆进行电泳试验,电泳时间约2min,得到不溶性漆膜。漆膜经冲洗、干燥后在160℃下烘烤30min。结果发现,所得的漆膜光泽良好,厚度均匀。

214漆膜的性能

采用SPM210A型pH计测电泳漆液的pH,采用DDS212型电导率仪测电泳漆液电导率,其它测试均按国家标准。

215槽液的耐油污性与消泡起泡性能测试

槽液耐油污性能的考察是通过选用粉色液态HL液压润滑油,按照012g油/kg槽液向槽液中加入润滑油,将试片插入油污中,分散24h后,取出擦净,观察漆膜的缩孔状况和数量。

槽液起泡及消泡性是取180mm长的比色管,在其内装入90mm高度的电泳漆槽液,以1次/s的速度翻转比色管20次,记录槽液的起泡高度及分别放置2,4,6,8,10、30min后的泡沫高度。

3结果和讨论

311丙烯酸树脂及电泳清漆的配制与性能阳极电泳涂料的水溶性是通过引入—COOH基团获得。随着(甲基)丙烯酸用量的增加,树脂的水溶性逐渐增加,直至可用水无限稀释。但随着酸性单体用量的增加,漆膜变脆,附着力和耐冲击强度下降。因此,应在满足树脂水溶性的前提下尽量控制酸性单体的用量。通过实验发现,MAA的用量在10%左右时,树脂已经有很好的水溶性。在树脂合成配方中,引入了一定量的HEMA,其作用一方面是为主体树脂提供交联固化反应所必需的交联基团;另一方面,含—OH的HEMA单体起着提高树脂水溶性的作用。然而树脂的酸值、羟值及两者的配比在很大程度上决定着电泳漆的性能。因此,本实验合成了不同酸值、羟值的丙烯酸树脂(如表1所示),分别与氨基树脂按一定比例混和后,配成12%的电泳原漆,搅拌均匀后进行电泳涂装实验,漆膜在160℃烘烤30min后,测试其性能,结果如表2所示。

由表2可以看出,在酸值较低时,漆膜硬度不高。这是因为酸值较低时羟基与固化剂的交联反应较慢,导致涂膜交联程度低。随着丙烯酸共聚物的酸值升高,漆膜硬度变高,附着力也上升。但酸值过高时,其冲击强度反而下降。而在适当的酸值下,羟值的提高有助于漆膜硬度的提高,但过高的羟值虽稍能提高交联度,但从经济方面考虑未必合算。综合考虑各项因素,以编号A4的树脂与氨基树脂共混配制的电泳漆硬度较高,各方面性能较好。