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阴极环氧电泳涂料用色浆的研制,介绍了阴极环氧电泳涂料用色浆的组成、制备,以及分散树脂和颜填料的选择
2020年04月26日    阅读量:3327    新闻来源:中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站  |  投稿


0 引言

阴极电泳涂料自20 世纪70 年代诞生以来,以其优异的涂膜性能、高利用率、全自动化涂装等特点,迅速在汽车涂装领域得到广泛应用。过去阴极电泳涂料主要作为汽车底漆使用,随着电泳涂料技术的发展,其在轻工、农机、家电、军工、建材等行业也得到了广泛应用。


在一些装饰性要求较高的金属基材,如家具、玩具及五金器件上涂装时,不仅要求阴极电泳涂料具有表面防护作用,而且还需要具有良好的装饰性涂料在线coatingol.com。因此,彩色阴极电泳涂料在这些金属基材领域的应用前景十分广阔。


与其他传统的金属基材处理方式,如浸涂、喷涂、电镀相比,涂装彩色电泳涂料具有如下优点:

(1)涂装效果好,涂膜致密、平整、光滑,可涂覆各种不同形状的工件,同时提高漆膜的防腐性;

(2)漆膜色彩鲜艳、厚度均匀,与金属浑然一体,装饰性好,可提高金属制品的档次以及附加值,经济效益显著;

(3)彩色电泳涂料以水作溶剂,来源丰富、易得,环境友好,而且基本无毒,解决电镀工艺、喷漆对人体的伤害和对环境的污染,环保效益显著;

(4)无论工件形状复杂与否及尺寸大小多少都能覆盖,且涂料的利用率达到90% 以上;

(5)因电泳涂料的涂膜不溶于水,而且几乎不含溶剂,在烘烤时不易产生流痕、流挂、垂滴等现象,非常适合于外观要求较高的金属工艺品的涂装。

 

1 试验部分

1.1 原材料与仪器

乙二醇丁醚,化学纯,江苏华伦化工有限公司;乙二醇己醚,化学纯,宜兴市第二化学试剂厂;R-900 钛白,工业级,杜邦化工有限公司;研磨助剂,工业级,美国气体化工有限公司;高岭土,工业级,巴斯夫化工公司;炭黑,工业级,赢创特种化学(上海)有限公司;大红粉,工业级,先尼科化工有限公司;有机黄,工业级,常州北美化学集团有限公司;酞菁蓝,工业级,上海严创实业有限公司;催化剂,工业级,北京试剂厂;PG-1 树脂,自制。电泳仪,保定莱特整流器制造有限公司;研磨分散机,常州兴业机械有限公司。


1.2 色浆的制备

彩色阴极电泳涂料用色浆通常是由分散树脂、助溶剂、颜料等经过混合并充分润湿后,再进行分散研磨而制成的。色浆的制备是利用分散树脂将颜填料分散到其水溶液中,研磨至合适的细度,并保持稳定的状态,因此,色浆制备的关键是分散树脂的选择。


1.2.1 分散树脂的选择

分散树脂必须具备的条件:(1)对包括有机或无机的多种颜填料都具有良好的润湿和分散作用;(2)适合电泳成膜;(3)与对应体系的乳液有良好配套性,不影响成膜外观。


自制的PG-1 树脂为环氧体系用分散树脂,以季铵盐改性双酚A 环氧树脂为主,具有分散状态好、pH 近中性、缓冲性佳等优点。


1.2.2 颜填料的选择

颜料的选用必须具备如下条件:

(1)高温稳定性好;

(2)良好的耐老化性和耐酸碱性,不易褪色;

(3)与现有分散树脂配套性好,易于分散研磨。颜料的物理性能表现为颜色、着色力、遮盖力、颗粒形状、吸油量、极性等。本试验主要针对吸油量对电泳涂料的稳定性进行试验。不同颜料的吸油量有较大的差异,高吸油量的颜料需要更充分地润湿。针对不同的颜料,确定对应的颜基比对整个色浆的状态和性能十分重要。常用颜填料的相对密度、吸油量和PVC(颜料体积浓度)见表1。

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常用颜填料的相对密度、吸油量和PVC

在确定颜基比(颜填料与分散树脂的质量比)时,高吸油量的颜填料,如炭黑等与分散树脂的比值应偏低;低吸油量的颜填料,如二氧化钛等与分散树脂的比值可提高些。确定合适的颜基比,更有利于颜填料的润湿和分散。



因电泳涂料对颜料要求较高,通常选用高性能的有机颜料,如缩合偶氮类、酞菁类、苯并咪唑酮、喹丫啶酮类、异吲哚啉酮类、蒽醌酮类等颜料配制色浆。同时,颜料自身的性能对电泳槽液的状态以及电泳涂膜的性能都有影响。如果选用颜料的颗粒较大、粒子较粗,则配制的电泳槽液状态不稳定,易出现浮色、沉淀等问题,进而影响涂膜的固化、色泽、平整度、均匀性和致密性等。

参考现有环氧体系用色浆,用分散树脂PG-1 配制白色、黑色、红色、黄色、蓝色5 种色浆,并与现有的环氧乳液配套使用。针对上述的颜料选用原则,经过反复试验,确定环氧体系用色浆选用的颜料见表2。

环氧体系用色浆选用的颜料

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1.2.3 色浆研磨过程中颜填料配比对遮盖力的影响

为了在保证遮盖力的同时实现降低成本的要求,在其他组成不变的情况下,考察了颜填料配比对遮盖力的影响,结果如表3 所示。

颜填料配比对遮盖力的影响

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由表3可见,对于白浆,当m(钛白)∶m(高岭土)=13∶7 时,可以达到完全遮盖的效果;对于黑浆,当m(炭黑)∶m(高岭土)=7∶13 时,可以达到完全遮盖的效果。


1.2.4 颜基比和固体分对色浆状态以及贮存稳定性的影响

考察颜基比和固体分对色浆状态及贮存稳定性的影响,结果分别见表4~7。

颜基比和固体分对白浆状态及贮存稳定性的影响

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由表4 可见:提高白浆的颜基比,并适当提高白浆的固体分,可有效提高色浆的贮存稳定性;当颜基比为5.0,固体分为57% 时,白浆黏度适中,且贮存稳定性好。

颜基比和固体分对黄浆状态及贮存稳定性的影响

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注:试验采用北美化学集团的有机黄2837。

由表5 可见:降低黄浆颜基比,并适当降低固体分,可有效改善其假稠及贮存稳定性问题;当颜基比为2.0,固体分为48% 时,黄浆黏度适中,且贮存稳定性好。

颜基比和固体分对红浆状态及贮存稳定性的影响*

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注:试验采用先尼科的大红SR1C。

由表6 可见:当颜基比为2.0,固体分为48% 时,红浆黏度适中,且无沉淀状况,贮存稳定性好。

颜基比和固体分对蓝浆状态及贮存稳定性的影响*

注:试验采用酞菁蓝颜料。

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由表7 可见:当颜基比为1.0,固体分为46% 时,蓝浆的黏度适中,且贮存稳定性好。

1.3 彩色色浆的应用实例

环氧体系用色浆可用于室内对耐候性要求不高的工件上,例如圆规、弹簧等小五金件上。采用这些环氧体系色浆与现有乳液产品配套,给客户提供的样件调色实际效果见图1。

样件的调色效果

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2 结语

(1) 介绍了阴极环氧电泳涂料用色浆的组成、制备,以及分散树脂和颜填料的选择。

(2) 针对阴极环氧电泳涂料用色浆的特性进行研究,并分析了色浆制备过程中的各种影响因素,如:颜填料配比对遮盖力的影响、颜基比和固体分对色浆状态及贮存稳定性的影响。

(3) 列举了色浆的一些应用实例。


阴极环氧电泳涂料用色浆的研制

陈兴兰,陈卫东,吕 赟,刘益阳,朱维迪,吴至骏,马凌波(中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州 213016)


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