一种低温阴极电泳漆乳液的研发

石 佳，张 展，第海龙，蔡洪军，高 鹏，赵 琳

(1. 天津科瑞达涂料化工有限公司 天津 300457；2. 安徽华菱汽车有限公司 安徽马鞍山 243061)

0 引 言

电泳涂装具有涂层耐蚀性能优良，覆盖能力好，涂装设备自动化程度高，污染少，涂料利用率高等特点，是一种环保高性能的涂装方式，广泛应用于汽车涂装领域[1]。

但普通的阴极电泳涂料需在180℃/30 min高温下烘烤，不仅耗费大量能源，更重要的是被涂物或因高温下应变，或因热容量大而烘焙不透。因此，随着环保节能意识的不断增强，人们越发迫切地希望节能型低温固化阴极电泳漆的面市。

目前国内对阴极电泳涂料的开发研究虽然不少，但成熟的工艺还未见。开发这类涂料的技术关键是寻求新型交联剂，开发专用低温树脂，以降低其固化温度，从而达到节能降耗的目的[2]。

1 试验部分

1.1 研发思路

电泳涂料的交联剂主要使用封闭的异氰酸酯，其封闭剂的解离温度就是电泳漆的烘烤温度，所以开发这类涂料的技术关键是寻找解离温度低的异氰酸酯封闭剂，但是解离温度低给涂膜的表面平滑性和涂料稳定性带来了负面的影响。如何平衡三者的关系是重中之重[3]。

经过筛选，最终选用甲乙酮肟作为异氰酸酯的封闭剂，并加入一种单组分的水性乳液来改善涂膜的表面平滑性。

1.2 制造工艺流程

1.2.1 交联剂的制备

①将异氰酸酯、催化剂依次加入到反应釜中，开动搅拌，在900 r/min下搅拌10 min，分散均匀。

②在另一滴加罐中加入封闭剂，在搅拌下慢慢滴加入反应釜中，开降温水，控制温度在50～70℃范围内，滴加完成后在(70±2)℃保持1 h。

③从反应釜中取样，测定NCO值，NCO值在4～10之间即为合格。

④NCO值合格后，将聚醚树脂加入到步骤①的反应釜中，温度控制在(90±2)℃，并在900 r/min搅拌2 h。

⑤从反应釜中取样，测定NCO值，NCO值在1～3.5即制成低温电泳漆交联剂。

1.2.2 主体树脂的制备

①将环氧树脂、助溶剂依次加入到反应釜中，升温至(90±2)℃，在900 r/min搅拌，直至树脂完全溶解。

②将胺类硬化剂加入到反应釜中，温度控制在(117±2)℃，搅拌1 h。③将酮亚胺加入到反应釜中，温度控制在(117±2)℃，搅拌1 h。④将交联剂加入到反应釜中，温度控制在(60±2)℃，搅拌1 h。⑤用pH调节剂，控制pH为5.5～5.7，温度控制在(60±2)℃，搅拌均匀。

1.2.3 乳液的制备

①将主体树脂、1/2量份pH调节剂、乳化剂依次加入到配料盆中，开动搅拌，在900 r/min搅拌0.5 h，分散均匀，制成预混合物备用。

②将去离子水加入到乳化罐中，开动搅拌，在600 r/min搅拌并慢慢加入①预混合物，加完后继续搅拌1 h；将水性乳液加入到乳化罐中，在200 r/min搅拌均匀；用剩余的1/2量份pH调节剂，控制在pH为5.0～5.2，pH合格后用适量去离子水调节固体份。

2 配套性

本产品配套丙烯酸聚氨酯面漆、热塑丙烯酸面漆、醇酸面漆状态良好，性能合格。

由表1、表2可以看到，本产品在140℃/30 min的烘烤条件下，无论单层还是配套涂层都可以达到与一般电泳漆相近的性能。

表1 技术指标明细表Tab.1 List of technical indicators

3 低温电泳漆乳液的优点

低温电泳漆为水性涂料，VOC含量远低于420 g/L，符合国家产业政策，安全环保，对环境和操作人员无伤害。

由于将传统电泳漆180℃/30 min的固化温度降低到140℃/30 min，降低了涂装成本，节约能源。

不含铅等重金属，因此不需要含铅类的废水处理系统，且对任何UF装量都能适用而不会造成对UF膜的堵塞。

具有传统电泳漆的一般优点，如涂层耐蚀性能优良，涂料利用率高等。

4 结 语

通过对异氰酸酯封闭剂、环氧树脂和催化剂进行研究和综合使用，研制出适应于汽车车身及其零部件涂装的低温电泳漆，解决了异氰酸脂的低温离解性、低温固化涂膜的表面平滑性和涂料稳定性三大技术关键问题，实现了电泳漆固化温度的降低，节约了能源，降低了涂装成本。■