阴极电泳涂料的发展30年的历史(组图)

阴极电泳涂料的发展已有近30年的历史，因为它比阳极电泳涂料具有更好的抗腐蚀能力，更高的均镀能力，操作方便，尤其是无污染

环保等特点，已广泛应用于汽车、电器及建材等领域。阴极电泳涂料发展迅速，品种繁多。目前，国际上常用的主要有两种体系：美国PPG公司的双组份水乳液体系和德国Hoechst公司的单组份水溶性体系[1]。为适应我国涂料工业特别是汽车涂料的要求，上海涂料研究所和化工部涂料研究所在1980年代先后研制了阴极电泳涂料。但由于技术和原材料的限制，国产阴极电泳涂料的性能和指标与国外产品还有相当大的差距，以至于我国很多厂家不得不引进阴极电泳涂料的生产和涂装技术。来自国外[2]。

Epoxy 2 丙烯酸共聚物不仅具有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学性和优异的耐腐蚀性，还具有丙烯酸树脂的光泽、丰满度、耐候性良好的特性。基于它的树脂已广泛应用于线圈、罐头、家用电器、仪器仪表等涂料领域[3]。因此，本文重点研究了环氧-丙烯酸自交联阴极电泳涂料的配方和合成工艺条件，确定了环氧树脂的环氧值、丙烯酸单体配比、聚合温度和时间以及有机胺等因素。 , 并研究了它们对树脂和漆膜性能的影响。

实验部分

111 主要原料

环氧树脂E242、E254，无锡树脂厂产品；

丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酰胺、乙二醇、二乙醇胺和乙酸，化学纯；过氧化苯甲酰（BPO），分析纯。

112 油漆的制备

1)基本配方：油漆基本配方见表1

2) 合成工艺：在装有冷凝器、滴管和温度计的四口烧瓶中，用乙二醇预溶解环氧树脂，然后滴加甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。将酯、苯乙烯、甲基丙烯酰胺和BPO的乙二醇溶液在搅拌下加热至90℃开始反应，然后在2小时内加热至115℃。再次加入引发剂BPO，恒温4h，得到共聚物的乙二醇溶液。将得到的共聚物乙二醇溶液冷却至75℃左右，加入二乙醇胺，在100±2℃反应2小时，待粘度和胺值合格后，降温加醋酸（90%加入理论中和量）进行中和。达到518-612的pH值后，出料。所得聚合物的粘度为210s（格氏管，25±1℃），固含量为72%（质量分数）。取聚合物100g，加蒸馏水500g，配置成12%（质量分数）的电泳液进行电泳（温度25℃，电压120V，时间3min），155℃烘烤，交联固化完成30分钟后。

接枝共聚反应示意图见图1。

设备及涂膜性能测试

仪器：GZ20光电光泽仪；柔韧性测试仪；漆膜冲击强度测试仪； QHQ型涂膜铅笔划痕硬度计。

测试方法：附着力GB1720-79； GB1731-79 为弹性； GB1732-79 冲击强度；光泽度GB1743-79； GB6739-86为硬度； GB67533-86 稳定性； GB5209-85为防水； GB1771-79 耐盐雾。

漆膜的实测性能见表2。

结果与讨论

211环氧树脂的环氧值

环氧树脂的环氧值对涂层的物理性能影响很大，见表3。

表3表明：环氧E242的相对分子质量比E251大，分子链上与羟基相邻的亚甲基较多，因此丙烯酸单体接枝反应的活性位点较多链上的羟基密度大，所得涂膜的交联度大，涂层的物理性能较好。然而，并不是环氧树脂的相对分子质量越高越好。由于丙烯酸单体不能与环氧树脂完全接枝共聚，最终树脂由环氧树脂、环氧-丙烯酸共聚物和丙烯酸单体组成。它由均聚物等三部分组成环氧丙烯酸树脂涂料 丙烯酸涂料，它们之间的混溶性有一定的限度，而高分子环氧树脂与丙烯酸树脂基本不混溶。因此，在保证接枝率和交联度的前提下，相对分子量400-500(E242)一般比较合适。

212丙烯酸单体配比

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可与环氧树脂接枝共聚的丙烯酸单体有很多种。实验中选择甲基丙烯酰胺作为功能单体，因为它可以在低温下与羟基交联，而不是交联。而酰胺是亲水基团，使未接枝丙烯酸单体的均聚物具有水溶性。确定其用量时必须考虑：酰胺易着色，用量增加漆膜易发黄，不利于浅色涂料；酰胺基对水有很强的亲和力，随着用量的增加，漆膜的耐水性会降低。经过多次试验，确定甲基丙烯酰胺的用量以2%（质量分数）为宜。试验中采用3因子3水平正交试验法L 9 (34) 评价甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯接枝单体对漆膜性能的影响，见表4. 表4中A代表甲基丙烯酸甲酯，B代表丙烯酸丁酯，C代表苯乙烯。

通过方差分析，对漆膜附着力的影响顺序：苯乙烯=甲基丙烯酸甲酯>丙烯酸丁酯；对薄膜耐冲击性的影响：丙烯酸丁酯>苯乙烯

ene>甲基丙烯酸甲酯；对漆膜硬度的影响：甲基丙烯酸甲酯>丙烯酸丁酯>苯乙烯。经正交试验得到的三种树脂均具有良好的稳定性和耐水性，

213接枝共聚温度

接枝共聚温度越高。该值越高，引发剂的分解速度越快。在环氧树脂与丙烯酸单体的接枝共聚中，主要有两种竞争反应。丙烯酸单体的接枝共聚反应和均聚反应。反应温度不同，两种反应的程度不同。如果接枝率大，则环氧树脂中引入的丙烯酸单体较多，树脂的分散性较差。反之，丙烯酸单体间的均聚比大时，树脂的水分散性和稳定性较差。

从表6可以看出，低温反应得到的树脂的水分散体性能较差，不利于接枝反应。这是因为BPO自由基需要一定的能量来提取氢原子，而且必须在较高的温度下进行。 110℃～115℃是最合适的聚合温度。反应温度超过120℃后树脂的水分散性和稳定性也变差，这是由于温度过高，BPO分解速度过快，引发效率降低，接枝共聚反应减少。转化率下降。

214接枝共聚时间

对于不同的反应时间，分别测定接枝共聚后反应物在20℃和25℃下的粘度。度，见图2。图2表明：当聚合时间达到6h时，反应物的粘度基本不变

环氧丙烯酸树脂涂料 丙烯酸涂料，共聚反应基本完成。

215有机胺

环氧树脂与丙烯酸单体接枝共聚后，加入二乙醇胺，使共聚物中环氧树脂基团末端的环氧基团开环。引入氨基形成盐，制备水性阳离子树脂。

。胺的用量根据环氧树脂的含量而定，优选胺的总含量略大于环氧树脂。胺与环氧树脂反应的温度和时间对最终树脂漆膜的性能有很大影响，如表7所示。

表7表明胺与环氧树脂的最佳反应温度为100℃±2℃，反应时间为210h。得到的漆膜在此条件下性能最好。

结论

本实验确定了环氧-丙烯酸自交联阴极电泳涂料的树脂合成条件和基本配方，并进行了相应的分析。它是一种性能较好的阴极电泳涂料。但阴极电泳涂装体系非常复杂，尤其是在电泳涂装中，影响因素较多，有待进一步探索。