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电泳涂料的种类与组成

放大字体  缩小字体发布日期:2013-01-28  浏览次数:718
核心提示:电泳涂料是一种仅适用于电泳涂装法的专用水溶性(或乳化性)涂料,在水中能离解为带电荷的水溶性成膜聚合物,在直流电电场的作用下,胶体粒子泳向被涂工件表面并放电沉积析出。

(1)涂料的种类

电泳涂料是一种仅适用于电泳涂装法的专用水溶性(或乳化性)涂料,在水中能离解为带电荷的水溶性成膜聚合物,在直流电电场的作用下,胶体粒子泳向被涂工件表面并放电沉积析出。

按涂料品种可分为电泳底漆、底面二合一电泳涂料、电泳面漆、二次电泳等。根据被涂物的极性和所带电荷的不同,电泳涂料可分为阳极电泳涂料(阴离子树脂涂料)与阴极电泳涂料(阳离子树脂涂料)两种。

阳极电泳涂料(阴离子树脂涂料)以阴离子型树脂作为成膜聚合物,经常用的都是多羧基的聚合物,配成的槽液呈碱性,中和剂为无机碱或有机胺,如KOH、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺等。目前常用的有水溶性聚丁二烯阳极电泳涂料、水溶性环氧树脂阳极电泳涂料、水溶性丙烯酸酯阳极电泳涂料等。

阴极电泳涂料(阳离子树脂涂料)以阳离子树脂作为成膜聚合物,在树脂骨架中含有多个氨基,主要是环氧胺类,由环氧树脂与胺的加成物,引入半封闭的多异氰酸酯作交链剂,经甲酸、乙酸或乳酸等中和至pH值为5.5~6.5,形成胺盐而制得。在该pH值下,封闭的多异氰酸酯在常温下是稳定的,不会导致涂料液被破坏。但是当涂料电沉积后,形成的涂膜在高温下烘烤时,封闭的异氰酸酯裂解生成异氰酸酯基团,立即同树脂中的活性氢反应,使涂膜交联。分解出的封闭剂在高温下从涂膜中挥发出来,对涂膜性能没有影响。目前常用的有改性环氧树脂阴极电泳涂料、丙烯酸阴极电泳涂料、聚氨酯阴极电泳涂料等。

改性环氧树脂阴极电泳涂料的致密性、硬度、耐盐雾性、耐碱性、耐酸性等良好,且价格低,稳定性最佳,但由于为数较多的芳香族环氧树脂耐光性较差,在紫外线照射下,易于粉化及褪色。故改性环氧树脂阴极电泳涂料主要用于以防腐蚀、室内产品、耐化学品或作底漆为目的产品,目前广泛应用于汽车底漆、机电产品、家具、家电、自行车与摩托车配件等。

丙烯酸阴极电泳涂料以其涂膜色浅、光泽高、保光、具有良好的耐候性和装饰性、价格稍高等优点,可以用作底面合一的装饰性电泳面漆或透明漆,但在日光长期照射下,涂膜仍泛黄。故丙烯酸阴极电泳涂料广泛应用于金属眼镜架、五金工具、电镀产品、电子产品、制笔、装饰品、礼品、家电等。

聚氨酯阴极电泳涂料具有最佳的耐候性、保光性、装饰性、硬度、光泽、耐腐蚀性等性能,尤其涂膜在日光长期照射下,不会变色、发黄及老化,但由于目前还没有实现国产化,进口涂料价格较高。故聚氨酯阴极电泳涂料主要用于高档装饰性面漆,目前广泛应用于奖杯、眼镜架、人造首饰、工艺品、银及镀银器等高档产品。

另外,为了改善阴极电泳涂层的抗碎性和边角防锈性,进一步提高其耐腐蚀性,日本关西涂料公司开发生产了PTU一600厚膜型阴极电泳涂料,可在20~40μm范围内自由选择膜厚。为了提高被涂工件边角的覆盖性与防锈性,日本油脂公司成功开发了边角防锈型电泳涂料。为了解决低密度锌合金铸件在高温烘烤时会起泡的问题,浩金国际远东集团公司成功开发了LTC低温固化阴极电泳涂料。其他还有高度润滑性干膜电泳涂料、导电电泳涂料、滚镀电泳涂料、紫外光电泳涂料、高硬度外覆电泳涂料、哑光效果双层电泳涂料、珠光电泳涂料、高绝缘性电泳涂料等。

(2)涂料的组成

阴极电泳涂料主要由树脂、架桥剂、中和剂、助溶剂、染料或颜料五种成分组成。

树脂是阴极电泳涂料的重要组成部分,实践证明对一定类型的树脂而言,相对分子质量较小,则树脂的水溶性好,作面漆时光泽好,但形成涂膜的附着力、防腐蚀性及电渗性较差,易流挂,长期使用,涂料液的颜基比易变化。反之,相对分子质量较大时,树脂的水溶性较差,但涂膜平整光滑,防腐蚀性、电渗性、泳透性和物理性较好。故一般在保证树脂具有良好水溶性的前提下,尽量使水溶性树脂相对分子质量大一些。

架桥剂又叫固化剂,水溶性树脂具有较低的相对分子质量和高度亲水性的特征,但在漆膜形成之后,不应再有水溶性,可通过化学反应使大部分亲水性基团发生变化而降低它的极性,并增加它的交联度来解决。一般在树脂中常加入架桥剂或固化剂,在涂膜烘烤过程中产生架桥作用,得到致密的涂膜。

中和剂通常为稳定性良好的水溶性酸或碱,它的好坏直接影响树脂的水溶性、涂料的储存稳定性、黏度、固化速度及涂膜的泛黄性。因此,适当地选择中和剂也是十分重要的。树脂的品种不同,所用的中和剂也不同,常温干燥的水溶性涂料需选用低沸点的中和剂,浅色电泳涂料易选用变色性小的中和剂(如氨、三乙胺、氢氧化钾等)。

助溶剂的作用是增加树脂在水中溶解度,同时调节树脂溶液黏度,提高电泳涂料的稳定性,达到改善涂膜的流平性和外观的目的。助溶剂的含量必须适宜,当含量较低时,易产生膜厚不足、火山口或针孔、槽液的稳定性变差、漆膜于瘪等缺陷;相反,当助溶剂含量高时,易产生漆膜臃肿、过厚、泳透力和破坏电压下降、再溶现象变重等缺陷。

染料或颜料的作用是赋予电泳涂料各种颜色,必须有较稳定的分散性,其含量的高低直接影响漆液的泳透力与稳定性、涂膜的光泽与防腐蚀性等。常用的黑色染料或颜料为炭黑(软质炭黑、硬质炭黑、乙炔黑等)、铁黑、石墨。常用的白色染料或颜料为钛白粉、钛钡白、立德粉。常用的黄色染料或颜料为铅铬黄、铁黄等。常用的蓝色染料或颜料为酞箐蓝、群青。常用的红色染料或颜料为铁红、大红粉、透明红。

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