一種低溫陰極電泳漆乳液的研發(fā)

石 佳，張 展，第海龍，蔡洪軍，高 鵬，趙 琳

(1. 天津科瑞達(dá)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(yōu)良，覆蓋能力好，涂裝設(shè)備自動(dòng)化程度高，污染少，涂料利用率高等特點(diǎn)，是一種環(huán)保高性能的涂裝方式，廣泛應(yīng)用于汽車涂裝領(lǐng)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(fèi)大量能源，更重要的是被涂物或因高溫下應(yīng)變，或因熱容量大而烘焙不透。因此，隨著環(huán)保節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們?cè)桨l(fā)迫切地希望節(jié)能型低溫固化陰極電泳漆的面市。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)陰極電泳涂料的開發(fā)研究雖然不少，但成熟的工藝還未見。開發(fā)這類涂料的技術(shù)關(guān)鍵是尋求新型交聯(lián)劑，開發(fā)專用低溫樹脂，以降低其固化溫度，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的[2]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 研發(fā)思路

電泳涂料的交聯(lián)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(fā)這類涂料的技術(shù)關(guān)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(wěn)定性帶來了負(fù)面的影響。如何平衡三者的關(guān)系是重中之重[3]。

經(jīng)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(lián)劑的制備

①將異氰酸酯、催化劑依次加入到反應(yīng)釜中，開動(dòng)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(yīng)釜中，開降溫水，控制溫度在50～70℃范圍內(nèi)，滴加完成后在(70±2)℃保持1 h。

③從反應(yīng)釜中取樣，測(cè)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(yīng)釜中，溫度控制在(90±2)℃，并在900 r/min攪拌2 h。

⑤從反應(yīng)釜中取樣，測(cè)定NCO值，NCO值在1～3.5即制成低溫電泳漆交聯(lián)劑。

1.2.2 主體樹脂的制備

①將環(huán)氧樹脂、助溶劑依次加入到反應(yīng)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(yīng)釜中，溫度控制在(117±2)℃，攪拌1 h。③將酮亞胺加入到反應(yīng)釜中，溫度控制在(117±2)℃，攪拌1 h。④將交聯(lián)劑加入到反應(yīng)釜中，溫度控制在(60±2)℃，攪拌1 h。⑤用pH調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)劑、乳化劑依次加入到配料盆中，開動(dòng)攪拌，在900 r/min攪拌0.5 h，分散均勻，制成預(yù)混合物備用。

②將去離子水加入到乳化罐中，開動(dòng)攪拌，在600 r/min攪拌并慢慢加入①預(yù)混合物，加完后繼續(xù)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(diào)節(jié)劑，控制在pH為5.0～5.2，pH合格后用適量去離子水調(diào)節(jié)固體份。

2 配套性

本產(chǎn)品配套丙烯酸聚氨酯面漆、熱塑丙烯酸面漆、醇酸面漆狀態(tài)良好，性能合格。

由表1、表2可以看到，本產(chǎn)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(dá)到與一般電泳漆相近的性能。

表1 技術(shù)指標(biāo)明細(xì)表Tab.1 List of technical indicators

3 低溫電泳漆乳液的優(yōu)點(diǎn)

低溫電泳漆為水性涂料，VOC含量遠(yuǎn)低于420 g/L，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，安全環(huán)保，對(duì)環(huán)境和操作人員無傷害。

由于將傳統(tǒng)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(jié)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(tǒng)，且對(duì)任何UF裝量都能適用而不會(huì)造成對(duì)UF膜的堵塞。

具有傳統(tǒng)電泳漆的一般優(yōu)點(diǎn)，如涂層耐蝕性能優(yōu)良，涂料利用率高等。

4 結(jié) 語

通過對(duì)異氰酸酯封閉劑、環(huán)氧樹脂和催化劑進(jìn)行研究和綜合使用，研制出適應(yīng)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(wěn)定性三大技術(shù)關(guān)鍵問題，實(shí)現(xiàn)了電泳漆固化溫度的降低，節(jié)約了能源，降低了涂裝成本?！?/p>