介紹一種新型超高泳透性電泳涂層材料的開發(fā)及應(yīng)用研究

李舫（廊坊立邦涂料有限公司，河北 廊坊 065000）

介紹一種新型超高泳透性電泳涂層材料的開發(fā)及應(yīng)用研究

李舫（廊坊立邦涂料有限公司，河北 廊坊 065000）

1 前言

隨著環(huán)境經(jīng)濟(jì)的不斷提升，中國(guó)消費(fèi)者對(duì)于物質(zhì)需求量逐漸提高，擁有較強(qiáng)的購(gòu)買能力，平均的汽車持有量提升促進(jìn)了汽車行業(yè)在中國(guó)的高速擴(kuò)張。有數(shù)據(jù)顯示，2003年國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)量為444.4萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)35.2%；銷售439.1萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)34.2%。目前汽車的中國(guó)市場(chǎng)被世界各巨頭汽車公司所看好，中國(guó)汽車的工業(yè)進(jìn)步，幫助汽車涂料的行業(yè)發(fā)展開拓了廣闊的空間，汽車科研技術(shù)的提升，推動(dòng)汽車涂料向更好的品質(zhì)和產(chǎn)能邁進(jìn)，其中以轎車涂料的進(jìn)步發(fā)展最為顯著，能夠代表中國(guó)工業(yè)涂料的前進(jìn)方向和技術(shù)力量。2004年各類汽車涂料需求量突破20萬(wàn)噸，汽車涂料增長(zhǎng)率高于30%。2010年，我國(guó)汽車保有量將超過4000萬(wàn)輛，汽車涂料的需求量將達(dá)到30萬(wàn)噸。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的提升，促進(jìn)中國(guó)市場(chǎng)的汽車交易利潤(rùn)豐厚為于全球之最，因此汽車涂料在中國(guó)也有誘人的發(fā)展前景。

而作為汽車涂層之一的電泳層，電泳涂料是工業(yè)研發(fā)的低污染與低耗能的新型漆料，有很好的腐蝕防御性和工件保護(hù)效果，涂膜均衡平整，有助于工業(yè)涂裝的自動(dòng)化和機(jī)械化的流程操作得到實(shí)現(xiàn)。電泳涂料的適用層面廣泛，可以很好的駕馭復(fù)雜工件的涂裝，電泳涂料的極佳操作性，造成在機(jī)動(dòng)車與中小型機(jī)電的五金件涂層中大量采用。20世紀(jì)60年代末期，工業(yè)涂裝中電泳涂料的應(yīng)用率高達(dá)100%，可以幫助系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)行全封閉式涂裝運(yùn)行。電泳涂料的成膜物產(chǎn)生在離子的水溶性或分散性聚合物中，涂裝后工件可以是陰陽(yáng)兩極。

工件復(fù)雜表面通過采用電泳涂料可以形成均衡的涂層薄膜，但是部分工件電場(chǎng)會(huì)存在屏蔽金屬的效果，電場(chǎng)在內(nèi)腔壁較弱，導(dǎo)致內(nèi)腔沉積電場(chǎng)相比工件外部的表層漆膜要薄，電泳涂料的腐蝕防御性受到影響。電泳陰極是腐蝕防御性強(qiáng)弱的主要表現(xiàn)形式，尤其在內(nèi)腔中較為突出，電泳漆的優(yōu)劣的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以泳透能力作為指標(biāo)。

電泳涂料擁有高泳透力后內(nèi)/外工件表面膜的厚度差異可以在電泳短時(shí)間縮小，且保證車身各部位對(duì)腐蝕的防御性能。

2 研發(fā)思路

先對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈，使用異氰酸酯提高涂膜性能。用改性異氰酸酯提高分子量，提高涂層的防腐性。使用強(qiáng)酸作為中和劑，提升了涂料的泳透性。

通過運(yùn)用涂料的泳透性4枚BOX法的檢測(cè)方法，使方法中A面膜厚成膜時(shí)的阻抗提高、同時(shí)G面成膜時(shí)的阻抗增大同時(shí)時(shí)間提前，從而到達(dá)超高泳透性水準(zhǔn)。4枚BOX測(cè)定泳透力試驗(yàn)方法圖示如下：

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 實(shí)驗(yàn)配方（見表1）

表1 試驗(yàn)配方

3.2 生產(chǎn)工藝

助溶劑內(nèi)胺控制在80℃下行2h環(huán)氧樹脂處理后升溫，在110℃下行2h處理，加入全封閉聚氨酯交聯(lián)劑，中和劑以及流平助劑均勻混合，高速分離物料在去離子水內(nèi)，得到含量在38%的固體份，液體為乳狀乳白色。

3.3 工作液配制

將此電泳槽液維持在20%的固體份，配制方式在相關(guān)比例下將配套色漿、乳液與去離子水混合，在熟化攪拌24h后進(jìn)行槽液的電泳性能測(cè)試。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)過程中使用4枚BOX方式對(duì)泳透力進(jìn)行測(cè)定，比較測(cè)量膜在各面的厚與電泳涂料常規(guī)的厚度差異，詳見見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.2 結(jié)果討論

1）泳透性會(huì)受到多重干擾，以施工時(shí)間的電壓與時(shí)間、槽液內(nèi)固體份為主要影響因素。施工的時(shí)間和電壓、槽液內(nèi)固體份與泳透率間成正比增長(zhǎng)。因?yàn)楦g預(yù)防的需求不同，可以根據(jù)要求對(duì)施工時(shí)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，保障在工件腔內(nèi)的電泳涂料膜厚在標(biāo)準(zhǔn)范圍值。

電泳涂料對(duì)泳透率的影響：主要的決定因素樹脂具備的導(dǎo)電性能及濕膜涂膜電阻。槽液內(nèi)的樹脂導(dǎo)電性能越高，濕膜電阻越大，電泳涂料的泳透率越高。所以提高陽(yáng)離子樹脂的導(dǎo)電能力，樹脂的分子量應(yīng)盡可能的小，選擇高Tg的樹脂、添加如己內(nèi)酰胺等高絕緣性的物質(zhì)提高涂膜濕膜電阻，從而達(dá)到提高泳透率的效果。

3）試驗(yàn)中采取4枚BOX法測(cè)定泳透率。模擬汽車涂裝過程中內(nèi)腔的涂覆情況，以漆膜厚度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，能夠客觀的表示出電泳涂料泳透力的大小。從表2中的結(jié)果來看，漆膜在內(nèi)嵌厚度的通過泳透力的加強(qiáng)得到大幅度提升，漆膜在合理的泳透力配合下厚度均衡性增加，避免工件產(chǎn)生腐蝕性，性能得到保障。內(nèi)腔漆膜到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的厚度要求，高泳透力陰極電泳涂料的外板面漆膜比常規(guī)電泳涂料要薄，這樣可以降低涂料使用量，節(jié)約涂裝成本。

高泳透力的電泳涂料能在更短的涂裝時(shí)間內(nèi)達(dá)到防腐蝕要求的膜厚，涂裝時(shí)間的縮短，就可以提高生產(chǎn)線的線速度，增加生產(chǎn)能力。

相對(duì)于普通電泳涂料來講，高泳透力電泳涂料可以在較低的電壓下達(dá)到相應(yīng)的內(nèi)腔膜厚要求，這樣就可以降低施工電壓，降低對(duì)電源設(shè)備的要求。施工電壓的降低，降低了電泳槽也的電流強(qiáng)度，減少了槽液的溫度上升，減低產(chǎn)生針孔等漆膜弊病的可能性，而且節(jié)約了能源。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于耐腐蝕性要求較高的汽車車身的電泳涂裝來說，超高泳透率電泳涂層具有極其重要的意義，既可以滿足較好的電泳涂裝性，良好的電泳涂膜性能，還以滿足內(nèi)腔膜厚的提高、以及涂料使用量的降低，從而達(dá)到品質(zhì)提升，效益提高。

李舫（1976-），女，天津人，大學(xué)本科，有多年汽車用涂料的研發(fā)及相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。