張歡

【摘 要】經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，陰極電泳涂料已經(jīng)逐漸向多樣化、多功能、環(huán)保低碳等多方面發(fā)展。陰極電泳涂料體系常用的樹(shù)脂體系有環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、丙烯酸酯類(lèi)、聚丁二烯和聚氨酯。本文以陰極電泳涂料常用的環(huán)氧樹(shù)脂體系和丙烯酸酯樹(shù)脂體系為主線，介紹了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)陰極電泳涂料的研究進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】電泳漆；陰極電泳；環(huán)氧樹(shù)脂；丙烯酸；異氰酸酯；固化劑

0 引言

電泳涂料作為水性涂料中的優(yōu)秀品種得到了市場(chǎng)的廣泛使用，隨著工業(yè)的發(fā)展，其品種和應(yīng)用范圍已不斷擴(kuò)大。由于陽(yáng)極電泳涂料存在陽(yáng)極工件易氧化、抗腐蝕性能很難有較大幅度提高等問(wèn)題的存在，電泳涂料已經(jīng)逐漸向陰極電泳轉(zhuǎn)變。很多企業(yè)和學(xué)者從改性成膜樹(shù)脂和固化劑的角度入手，對(duì)陰極電泳涂料進(jìn)行了積極的研究和開(kāi)發(fā)。

1 陰極電泳涂料的原理

陰極電泳所用的樹(shù)脂及顏料粒子帶正電荷，在電泳過(guò)程中，被涂物作為陰極，在外加直流電源和外加電場(chǎng)的作用下，帶正電荷的涂料粒子移向陰極，從而在被涂物表面形成一層電泳涂膜。

2 陰極電泳涂料及陰極電泳涂料用樹(shù)脂

陰極電泳涂料使用的樹(shù)脂是陽(yáng)離子型樹(shù)脂，為了使樹(shù)脂提供更好的涂膜性能，使樹(shù)脂陽(yáng)離子化的方法也越來(lái)越多樣化。陰極電泳涂料體系常用的樹(shù)脂種類(lèi)有環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚丁二烯和聚氨酯等，其中應(yīng)用最多的類(lèi)型是環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸樹(shù)脂。

2.1 環(huán)氧樹(shù)脂陰極電泳涂料及環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)陽(yáng)離子型樹(shù)脂

目前環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)陽(yáng)離子型樹(shù)脂主要是環(huán)氧胺加成物，環(huán)氧樹(shù)脂的陽(yáng)離子化方法通常是將環(huán)氧樹(shù)脂與多元胺開(kāi)環(huán)反應(yīng)引入氨基成鹽基團(tuán)，生成環(huán)氧樹(shù)脂的胺加成物，然后用有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸中和，或者是先擴(kuò)鏈，再用胺中和、酸化。

這類(lèi)陽(yáng)離子型環(huán)氧樹(shù)脂在成膜后也存在很多實(shí)際問(wèn)題，如易黃變、固化溫度過(guò)高，漆膜顏色單一裝飾性不好、不環(huán)保等。為了解決現(xiàn)有的技術(shù)中存在的問(wèn)題，很多研究者從樹(shù)脂改性、固化劑改性等方面對(duì)現(xiàn)有的環(huán)氧樹(shù)脂陰極電泳涂料做了進(jìn)一步的優(yōu)化。

專(zhuān)利[1]公開(kāi)了以胺改性酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和锍改性環(huán)氧樹(shù)脂物為基體樹(shù)脂，以常規(guī)封閉型異氰酸酯為固化劑，制備了一種無(wú)鉛的陰極電泳涂料，漆膜能在無(wú)鉛的存在下固化且漆膜各項(xiàng)性能良好。

專(zhuān)利[2]公開(kāi)了用甲乙酮肟封閉的四亞甲基二甲苯二異氰酸酯作為胺改性環(huán)氧樹(shù)脂陰極電泳涂料的固化劑，使涂料能在120-135℃溫度范圍內(nèi)固化，而且涂膜耐腐蝕性良好；專(zhuān)利[3]公開(kāi)用兩種不同類(lèi)型的封閉劑組合使用， 這兩種組合封閉的異氰酸酯固化劑在用于環(huán)氧樹(shù)脂型陰極電泳涂料后，固化溫度可降低至150-170℃，漆膜平滑、耐腐蝕性和耐化學(xué)品性能優(yōu)異。

我們可以發(fā)現(xiàn)，目前很多研究都致力于通過(guò)對(duì)固化劑進(jìn)行改性來(lái)提高環(huán)氧樹(shù)脂陰極電泳涂料的固化溫度、耐腐蝕性能等。這個(gè)也是目前對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂陰極電泳改性的熱點(diǎn)方向。

2.2 丙烯酸樹(shù)脂陰極電泳涂料及丙烯酸類(lèi)陽(yáng)離子型樹(shù)脂

丙烯酸陰極電泳漆裝飾性能好、施工性能好、不黃變、耐候性好，而且丙烯酸類(lèi)單體種類(lèi)繁多，其單體可以進(jìn)行多種反應(yīng)，如縮聚、接枝、共聚、改性其它種類(lèi)的樹(shù)脂等。丙烯酸類(lèi)陽(yáng)離子樹(shù)脂通常是以（甲基）丙烯酸的氨基烷基酯與（甲基）丙烯酸丁酯、苯乙烯等單體共聚，再通過(guò)有機(jī)酸中和成鹽，從而獲得陽(yáng)離子型丙烯酸樹(shù)脂；單通過(guò)該方法制備的樹(shù)脂與外加交聯(lián)劑配合使用時(shí)，會(huì)由于基料樹(shù)脂和交聯(lián)劑間泳透力的差異，使得電泳漆膜的成分和電泳漆液的配比不同，從而很難控制基料樹(shù)脂和交聯(lián)劑的比例，從而影響漆膜的固化。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的這些問(wèn)題，也有很多研究者從調(diào)整和改進(jìn)合成丙烯酸樹(shù)脂單體以及對(duì)固化劑進(jìn)行改性等方面對(duì)丙烯酸陽(yáng)離子樹(shù)脂以及丙烯酸陰極電泳漆做了深入的研究。

專(zhuān)利[4]報(bào)道了一種通過(guò)自由基聚合得到的電泳漆樹(shù)脂，該專(zhuān)利具體報(bào)道了用含氟丙烯酸單體與丙烯酸酯類(lèi)單體自由基聚合得到電泳漆基體樹(shù)脂，從而制備一種含氟陰極電泳漆，該電泳漆光澤度高，耐化學(xué)性和耐腐蝕性能優(yōu)異。

還有其它的一些改進(jìn)方法，比如葛俊偉[5]等在自制半封閉異氰酸酯固化劑的基礎(chǔ)上，通過(guò)半封閉固化劑留有的-NCO基團(tuán)與丙烯酸樹(shù)脂上羥基反應(yīng)，將半封閉固化劑接枝到丙稀酸樹(shù)脂上，制備了性能良好的單組分接枝型自交聯(lián)丙烯酸陰極電泳涂料樹(shù)脂，從而克服了固化劑與樹(shù)脂共混工藝帶來(lái)的問(wèn)題。

2.3 丙烯酸-環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)陰極電泳涂料及復(fù)合陽(yáng)離子型樹(shù)脂

為了使陰極電泳漆同時(shí)兼顧裝飾性、耐候性和防腐性，對(duì)于環(huán)氧-丙烯酸性陰極電泳涂料的研究也是非常多。環(huán)氧樹(shù)脂因?yàn)槠涞姆栏詮?qiáng)，一般作為底漆，但是該類(lèi)型的電泳涂料的裝飾性能不高，耐候性不強(qiáng)；而丙烯酸樹(shù)脂因其具有高裝飾性較多用于面漆，但是該樹(shù)脂防腐性能差；因此出現(xiàn)了很多將兩種樹(shù)脂進(jìn)行結(jié)合以兼顧兩種樹(shù)脂的性能優(yōu)勢(shì)的研究。

專(zhuān)利[6]報(bào)道將丙烯酸類(lèi)聚合物與含環(huán)氧物質(zhì)的聚合物混合得到一種含活潑氫的陽(yáng)離子樹(shù)脂，再與含異氰酸酯基和惡唑烷酮基的固化劑反應(yīng)，制得的可電沉積組合物不易泛黃。

鐘安永等[7]將具有特定表面張力的陽(yáng)離子丙烯酸樹(shù)脂與胺改性環(huán)氧樹(shù)脂共混，借助調(diào)整樹(shù)脂的表面張力控制聚丙烯酸酯分布在涂膜表面，環(huán)氧樹(shù)脂分布在底層，制備了一種新型復(fù)合電泳涂料。專(zhuān)利[8]報(bào)道將丙烯酸改性的環(huán)氧樹(shù)脂經(jīng)擴(kuò)鏈胺化后，與封閉的異氰酸酯交聯(lián)劑反應(yīng)形成主體樹(shù)脂，得到的陰極電泳涂料耐黃變抗粉化性能優(yōu)異。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前陰極電泳涂料仍然是以環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂為主，根據(jù)國(guó)家政策要求和市場(chǎng)需求，陰極電泳涂料會(huì)朝著低VOC化，削低有害的重金屬（鉛和錫）；減少涂料使用量，縮短烘烤時(shí)間，同時(shí)提高提高涂膜的綜合性能的方向發(fā)展，這需要我們投入更多的科研力量來(lái)不斷升級(jí)電泳涂料產(chǎn)品，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

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