一種低溫陰極電泳漆乳液的研發

石 佳，張 展，第海龍，蔡洪軍，高 鵬，趙 琳

(1. 天津科瑞達涂料化工有限公司 天津 300457；2. 安徽華菱汽車有限公司 安徽馬鞍山 243061)

0 引 言

電泳涂裝具有涂層耐蝕性能優良，覆蓋能力好，涂裝設備自動化程度高，污染少，涂料利用率高等特點，是一種環保高性能的涂裝方式，廣泛應用于汽車涂裝領域[1]。

但普通的陰極電泳涂料需在180℃/30 min高溫下烘烤，不僅耗費大量能源，更重要的是被涂物或因高溫下應變，或因熱容量大而烘焙不透。因此，隨著環保節能意識的不斷增強，人們越發迫切地希望節能型低溫固化陰極電泳漆的面市。

目前國內對陰極電泳涂料的開發研究雖然不少，但成熟的工藝還未見。開發這類涂料的技術關鍵是尋求新型交聯劑，開發專用低溫樹脂，以降低其固化溫度，從而達到節能降耗的目的[2]。

1 試驗部分

1.1 研發思路

電泳涂料的交聯劑主要使用封閉的異氰酸酯，其封閉劑的解離溫度就是電泳漆的烘烤溫度，所以開發這類涂料的技術關鍵是尋找解離溫度低的異氰酸酯封閉劑，但是解離溫度低給涂膜的表面平滑性和涂料穩定性帶來了負面的影響。如何平衡三者的關系是重中之重[3]。

經過篩選，最終選用甲乙酮肟作為異氰酸酯的封閉劑，并加入一種單組分的水性乳液來改善涂膜的表面平滑性。

1.2 制造工藝流程

1.2.1 交聯劑的制備

①將異氰酸酯、催化劑依次加入到反應釜中，開動攪拌，在900 r/min下攪拌10 min，分散均勻。

②在另一滴加罐中加入封閉劑，在攪拌下慢慢滴加入反應釜中，開降溫水，控制溫度在50～70℃范圍內，滴加完成后在(70±2)℃保持1 h。

③從反應釜中取樣，測定NCO值，NCO值在4～10之間即為合格。

④NCO值合格后，將聚醚樹脂加入到步驟①的反應釜中，溫度控制在(90±2)℃，并在900 r/min攪拌2 h。

⑤從反應釜中取樣，測定NCO值，NCO值在1～3.5即制成低溫電泳漆交聯劑。

1.2.2 主體樹脂的制備

①將環氧樹脂、助溶劑依次加入到反應釜中，升溫至(90±2)℃，在900 r/min攪拌，直至樹脂完全溶解。

②將胺類硬化劑加入到反應釜中，溫度控制在(117±2)℃，攪拌1 h。③將酮亞胺加入到反應釜中，溫度控制在(117±2)℃，攪拌1 h。④將交聯劑加入到反應釜中，溫度控制在(60±2)℃，攪拌1 h。⑤用pH調節劑，控制pH為5.5～5.7，溫度控制在(60±2)℃，攪拌均勻。

1.2.3 乳液的制備

①將主體樹脂、1/2量份pH調節劑、乳化劑依次加入到配料盆中，開動攪拌，在900 r/min攪拌0.5 h，分散均勻，制成預混合物備用。

②將去離子水加入到乳化罐中，開動攪拌，在600 r/min攪拌并慢慢加入①預混合物，加完后繼續攪拌1 h；將水性乳液加入到乳化罐中，在200 r/min攪拌均勻；用剩余的1/2量份pH調節劑，控制在pH為5.0～5.2，pH合格后用適量去離子水調節固體份。

2 配套性

本產品配套丙烯酸聚氨酯面漆、熱塑丙烯酸面漆、醇酸面漆狀態良好，性能合格。

由表1、表2可以看到，本產品在140℃/30 min的烘烤條件下，無論單層還是配套涂層都可以達到與一般電泳漆相近的性能。

表1 技術指標明細表Tab.1 List of technical indicators

3 低溫電泳漆乳液的優點

低溫電泳漆為水性涂料，VOC含量遠低于420 g/L，符合國家產業政策，安全環保，對環境和操作人員無傷害。

由于將傳統電泳漆180℃/30 min的固化溫度降低到140℃/30 min，降低了涂裝成本，節約能源。

不含鉛等重金屬，因此不需要含鉛類的廢水處理系統，且對任何UF裝量都能適用而不會造成對UF膜的堵塞。

具有傳統電泳漆的一般優點，如涂層耐蝕性能優良，涂料利用率高等。

4 結 語

通過對異氰酸酯封閉劑、環氧樹脂和催化劑進行研究和綜合使用，研制出適應于汽車車身及其零部件涂裝的低溫電泳漆，解決了異氰酸脂的低溫離解性、低溫固化涂膜的表面平滑性和涂料穩定性三大技術關鍵問題，實現了電泳漆固化溫度的降低，節約了能源，降低了涂裝成本?！?/p>