环氧丙烯酸阴极电泳涂料的研制及涂装工艺关键词：阴极电泳涂料；涂装工艺；环氧树脂；接枝共聚；自交联
作者：李田霞，陈峰
内容：
(1．武汉大学东湖分校生命科学与化学学院，湖北武汉430212；2．武汉职业技术学院机电工程学院，湖北武汉430074)
[摘要]通过接枝共聚的方法在环氧树脂主链上接枝丙烯酸酯类单体，再配以其他物质合成出自交联的阴极电泳涂料用的丙烯酸接枝环氧树脂，以此为主体树脂制备出白色的电泳涂料。探讨了阴极电泳涂料的电泳工艺参数时涂膜性能的影响。结果表明：在电泳电压为90V左右，漆液固体分为16%，pH值为5.8，电泳时间为2.01～3.0min条件下，可获得性能较好的电泳涂膜。
[关键词]阴极电泳涂料；涂装工艺；环氧树脂；接枝共聚；自交联
[中图分类号]TQ633[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2011)01-0035-03
0前言
阴极电泳涂料以优异的耐腐蚀性能、高泳透率和高库仑效率而大量用作防锈底漆，尤其在汽车涂装方面[1]。用丙烯酸酯单体接枝[2,3],改性环氧树脂作阴极电泳涂料基体树脂，既有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品性及优良的防腐蚀性，又兼有丙烯酸树脂的光泽、丰满度、耐候性好等特点。以其为基料的树脂在汽车、建材、五金、家电等涂装领域得到广泛应用[6]。阴极电泳涂装发展于20世纪70年代，30多年的实际应用已显示出优质、经济及安全等优点，现已全面取代阳极电泳涂装，广泛应用于汽车及各类家电产品的表面涂装。电泳涂装过程中电泳工艺参数的选择合适与否，对电泳涂膜性能有很大影响，因而对电泳涂装过程的研究一直是国内外广为关注的课题，尤其是在大规模的汽车涂装线上[7,8]。本工作以环氧树脂为母体，接枝丙烯酸单体形成主体树脂，配以其他物质经离子化反应得到阴极电泳涂料，重点研究了电泳工艺参数对电泳涂膜厚度和性能的影响。
1试验
1.1阴极电泳涂料的制备
(1)环氧丙烯酸阳离子树脂合成在三口瓶中按
表1配比加入环氧树脂和25.0%二甲苯，加热并用JJ一4型六联电动搅拌器搅拌升温到110℃左右，在2h内滴加丙烯酸酯为0.4%～0.5%的引发剂过氧化苯甲酰（化学纯，BPO）及16.0%助溶剂乙二醇丁醚，降温至100℃左右，滴加主体树脂l2.5%二乙醇胺，在0.5h滴完，保温反应2h使树脂充分开环，降温至50℃左右用乙酸中和至pH=6.0左右，即得到丙烯
酸接枝环氧树脂。
表1主体树脂的基本配方
(2)涂料配制按表2配比将各组分加到球磨机中研磨1h，再加蒸馏水使固体分含量为16%，pH值为5.5～6.0，电导率为1400μS/cm，制得白色阴极电泳涂料。
表2电泳涂料基本配方
1.2涂装工艺
1.2.1电极板磷化
将数块尺寸为50mm×80mm的镀锡马口铁板浸入工业乙醇中除油5～10min后放人15%工业盐酸中，摇动极板30s，去掉其表面的氧化层和镀锡层，水洗后用15%氢氧化钠溶液中和，然后用自来水冲洗干净，浸入pH=9的0.3%BT-020Y表调液中调整1mm，最后进行磷化。磷化工艺：5.0%LMF-B36型磷化液，0.1%促进剂LMF-A13，总酸度30～35点，游离酸度1．O～1.2点，磷化时间3min。
1.2.2电泳涂装
将配制好的阴极电泳漆倒入电泳槽中，挂好阳极板和阴极板，阴阳极间距调至2～3cm，并全部浸入漆液中，保持其基体平行；开始接通电路，定时2min，电压90V，电泳过程中，不断搅拌漆液，防止沉降。
1.2.3涂装后处理
(1)水冼电泳后取出阴极板j用自来水冲洗至表面无浮漆为止，再用去离子水冲洗，之后将工件置于空气中，室温放置至涂膜表面指触干。
(2)烘烤涂膜无水滴时移入烘箱中，160℃干燥
30min，取出冷却后进行各项性能测试。1.3性能测试
(1)结构分析采用傅里叶红外光谱仪(Perkin-ElmerSpectrum-2000)，溴化钾压片，测定范围500～4000cm-1，分辨率2cm-1。
(2)漆液固体分测定将1.0～2.5g电泳漆液在
105℃温度下烘3h，称重。
计算公式
(3)涂膜厚度用QDX漆膜多用检测仪测厚度。
2结果与讨论
2.1涂料的红外光谱(FTIR)
图1和图2分别为环氧树脂及其涂料的FTIR红外光谱。从图1和图2可以看出：两者的区别不大。3331cm-1是二乙醇胺中N-H伸缩振动吸收峰，羟基的吸收峰有可能与此吸收峰相重合；酰胺基的C=O伸缩振动吸收峰大约在1670—1640cm-1间，对应于1647cm-1处的吸收峰，丙烯酸酯中C=O伸缩振动吸
图1环氧树脂FTIR谱
图2环氧·丙烯酸酯共聚物FriR谱
收峰在1735cm-1附近，而在l717cm-1处有一个较弱且宽的吸收峰，这可能是其他物质在此附近的峰与C=O伸缩振动吸收峰相互影响而引起的；915cm-1处的吸收峰已消失，说明环氧基已全部开环[9,11]。
2.2涂料固体分对涂膜厚度的影响
电泳涂料的固体分一般为10%N20%，在电压为90V，pH值为5.5～6.0，电泳时间2min，电泳温度(23±2)℃条件下，涂膜厚度与固体分含量的关系见图3。
图3涂膜厚度与漆液固体分含量的关系
由图3可见：涂膜厚度随固体分含量的增加而增厚，随后减小。从涂膜外观来看，固体分过高，电沉积加快，涂膜平滑性下降，易起桔皮，产生流挂；固体分过低，泳透力太小，形成的电泳涂层太薄，同时会加速槽液的水解、电解，从而导致涂膜性能及外观变差。固体分为16%时，效果较好。
2.3电泳电压对涂膜厚度的影响
在上述优选的条件下，涂膜厚度与电泳电压的关系见图4。由图4可以看出：在电泳过程中，电压的升高将有利于涂膜厚度的增加，电压较低时，电极反应缓慢，电沉积量少，涂膜薄，涂膜结构疏松；当电压达到一定时，沉积物足以覆盖阴极表面，单位沉积量稳定，电压过高，特别是超过140V后，电极上水解加剧，大量起泡，涂膜被击穿，出现脱落及浮起现象。因此，电泳电压控制在90V左右可减少电泳过程中水的分解，防止漆液凝聚。
图4电泳电压对涂膜厚度的影
2.4漆液pH值对涂膜厚度的影响
以上优选工艺获得的涂膜厚度与漆液pH值的关系见图5。
图5漆液pH值与涂膜厚度的关系
由图5可见，漆液pH值在5.8时较为合适，漆液的pH值较小，漆液水溶性虽然较好，电泳时固体离子较多，电极反应太快，涂层不均匀，同时对电泳设备的腐蚀也相当严重。因此，在保证漆液水溶性和稳定性的前提下，可增大漆液的pH值。
2.5漆液电导率对涂膜厚度的影响
在优选工艺条件下涂膜厚度与电导率的关系见图6。
图6涂膜厚度与电导率的关系
由图6可以看出，电导率的增加有利于涂膜厚度的增加。电导率较低时，阳离子较少，电极反应缓慢，电沉积量少，膜薄；电导率过高，电解反应加剧，颜料分散性差，光泽度降低，涂膜易含有杂质，降低了漆液的防腐蚀性，从而产生严重堆积。电导率通常在1400μS/cm 左右比较适宜。
2.6电泳时间对涂膜厚度的影响
在优选工艺条件下，涂膜厚度与电泳时间的关系见图7。由图7可以看出：随着电泳时间的延长，沉积量也增加，开始沉积量随时间的延长而迅速增加，随后趋近于一饱和值，这是由于随电泳时间的增加，沉积量也增加，当涂膜达到一定厚度，电阻接近于无穷大时，电泳时间再延长，也不可能再增加涂膜厚度，相反却可能导致涂膜外观状态变差，加剧副反应，故电泳时间以2．O～3.0min为好。
图7涂膜厚度与电泳时间的关系
3结论
在阳离子型丙烯酸酯一环氧树脂接枝共聚物合成中，选择BPO为引发剂，用量为0.4%～0.5%，反应温度在110℃左右比较适宜。在电泳涂装过程中，选取了电泳电压、漆液固体分、电导率等工艺参数进行了分析。在电泳电压为90V左右，漆液固体分为16%，pH 值为5.8，电泳时间为 2.5～3．Omin的条件下，可获得比较满意的涂膜外观和厚度．
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阴极电泳漆与阳极电泳漆有什么不同之处 相信大家都了解，电泳涂装将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽液中作为阳极(或阴极)、在槽中另设置与其相对应的阴极(或阳极)，在两极间通直流电，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。 根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种。阳极电泳涂装法：被涂物为阳极，所采用的电泳涂料是阴离子型(带负电荷)。 阴极电泳涂装法：被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型(带正电荷). 这里简单的写下阳极电泳涂料和阴极电泳涂料的化学反应式！ 阳极电泳涂料(阴离子电沉积涂料)的化学反应： 阳极反应(被涂工件) 2H2O→4H++4e–+O2↑(电解) Me→Men++ne-(阳极溶解) RCOO—+H+→RCOOH↓(电沉积，树脂，颜料树脂的析出) 水溶性→水不溶性 nRC00—+Men+→(RCOO)nMe↓ 阴极反应： 2H2O+2e→2OH—+2H2↑ R3NH++OH—→R3N+H2O 阴极电泳涂料(阳离子电沉积涂料)的化学反应： 阴极反应(被涂物) 2H2O+2e→2OH—+H2↑ R-NH++OH—→R-N↓+H2O (水溶性→水不溶性) 阳极反应：
2H2O→4H++4e+O2↑ RCOO—+H+→RCOOH 电泳涂料是一种仅适用于电泳涂装法的专用水溶性(或水乳化型)涂料，在水中能离解为带电荷的水溶性成膜聚合物，并在直流电电场的作用下泳向相反电极(被涂面)，在其表面上沉 积析出.根据所采用的电泳涂装方法的不同(被涂物在电泳涂装过程中所处极性不同).电泳涂料 可分为阳极电泳除料和阴极电泳涂料两种. (1)阳极电泳漆涂料：阳极电泳涂料用的成膜聚合物是阴离子型树脂，常用的都是多羧 基的聚台物，中和剂为无机破或有机胺，如KOH、一乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺等. 阳极电泳涂料在水中离解成为阴离子聚合物，常用的有纯酚醛阳极电泳涂料、聚丁二烯阳极电泳涂料、顺酐化油阳极电泳涂料等。 (2)阴极电泳涂料：阴极电泳涂料用的成膜聚合物是阳离子型树脂，在树脂骨架中含有 多数的胺基.中和剂为有机酸，如甲酸、乙酸、乳酸等.阴极电泳涂料在水中离解成为阳离子的聚.合物，最常用的村脂有环氧树脂和聚胺酯等.阳极电泳涂料和阴极电泳涂料组成的比较见下表. (3)阴极电泳漆涂料按一次泳涂膜厚尚可分为薄膜型(20um)和厚膜型(30—35um)两种. 一般以一次泳涂膜厚25um为分界。因调整工艺参数可控制厚膜型的膜厚，当薄膜型用.另外，厚膜型电泳涂料与原体系的薄膜型电泳涂料可随意混溶.阴、阳极电泳涂科的组成。
电泳漆工艺流程 1、钢模板电泳涂装工艺流程 除油、除锈→水冲→水洗→干燥→电泳上膝→水冲→烘干→喷商标→包装→出厂 2、对工艺流程的说明 除油、除锈：采用二合一法，即除油、除锈一步法，溶液本厂自配。 水冲、水洗：其目的在于去掉模板表面的酸碱残留物。水洗时，最好采用常流水。 电泳上漆：这是工艺的目的和核心。电泳槽内的电流、电压、固成份含量、PH值、电泳温度速度以及电泳槽附加设备的正确使用，是决定电泳上漆成败的关键。 烘干：钢模板电泳上漆后必须烘干。烘干箱工作温度为160-180℃，烘烤时间为30min。 电泳涂装所需的主要设备。各种水槽，电泳槽，通道式烘干箱，机械传动系统，电气控制系统，漆液和漆膜设备，如电导仪，附着力测定仪等。 3、质量检测与控制 （1）漆液浓度 电泳漆与蒸馏水混合后，其浓度应达到10%-15%，浓度过高，漆膜流平性欠佳，易出现桔皮等缺陷。浓度过低，漆膜变薄，易出现针孔现象。 （2）电压 电泳电压一般应控制在60V左右。电压升高，沉积量增加，漆膜变的粗糙，形成桔皮，电压过低，漆膜甚簿，甚至泳不上漆。 （3）PH值 一般漆液PH值在8-9时均能得到满意的漆膜。PH值过低，电泳槽内脉冲电流密度降低，从而造成模板局部无漆，形成花脸，PH值过高，会造成湿膜再溶解，使漆膜变簿，影响涂装质量。调整槽液的PH值有多种方法，我们选择了阴极罩法。阴极罩是将阴极板装在一个帆布袋内，袋用钢丝架支撑着，袋内装满蒸馏水。电泳时，胺的正离子和漆液中带正电荷的杂质离子(如水中的Ca2﹢、Mg2﹢)均可通过帆布进入阴极罩内，并在阴极放电。更换罩内蒸馏水，就可将杂质除去。 （4）电泳时间 电泳漆膜的厚度一般是随着电泳时间的增加而增加的，但是，当电泳时间到达一定点后，漆膜厚度就不再增加，其原因就是漆膜在达到一定厚度时产生绝缘。故采用处长电泳时间使漆膜增厚是行不通的，而且由于耗电增加，在经济上是不合算的。电泳时间一般有3min即可。 （5）电导率 电泳漆工作液的导电能力，通常用电导率表示。漆液的电导过低，漆膜不易形成；电导过高，造成漆膜外观粗糙。对同一种涂料而言，对漆液电导影响最大的因素是漆液中杂质离子的存在。因此，一定要通过控制杂质含量，保持电导率的正常值。
阴极电泳涂料的配制和使用 1、电泳槽液配制 1)．电泳槽的清洗 A. 清洗前的准备工件 电泳槽清洗前，所有与电泳相关设备都必须经过调试。单台设备调试运转正常、工件输送及其控制系统运转正常后，清洗工作方可进行。 B．电泳槽的清洗 a.先将主、副槽、溢流槽等槽体内杂物彻底清除。 b.用2%的表活剂水溶液对超滤以外的所有系统循环清洗三小时。 c.用清洁自来水循环清洗一小时。放水后，打开过滤器，清除残渣。 d.用1%的中和剂、0.5%的补充剂对所有系统循环清洗五小时。 e.用自来水、去离子水各冲洗一次，将水彻底放尽。 C.清洗效果确认 a.一般采用缩孔试验判断清洗是否合格。 b.试验方法:用清洗水(最后一道纯水)配制电泳漆槽液,在实验室通过电泳涂装检查 试板的缩孔。 c.缩孔试验板评价标准: 直径0.5㎜以上的缩孔:没有; 直径0.5㎜以下的缩孔:少于3个; 达到以上标准方能判断清洗合格。 2)．槽液的配制 A.加入半槽去离子水(电导率低于20μs/㎝)，启动辅助循环系统； B.将原漆加入调漆缸，搅拌均匀后泵入附槽。此项工作最好能在48小时内完成。 C.原漆加完后补加去离子水到刚好溢流循环为止。循环搅拌一小时后，取样测定槽液参数。 D.以下几项参数必须测定： 固体份：应为18-19%，否则应调整； PH值：应为6.2±0.3左右; 槽液温度：应为27-29℃，否则应进行热交换。 槽液电导率：此为槽液起始值，供以后参考监控。 3)．槽液的熟化 槽液配好后，必须连续循环搅拌进行熟化，熟化时间不低于72小时。熟化48小时后，即可取样，进行全项分析试验。其中包括：固体份、PH值、电导率、胺值、电泳成膜情况等试验，以便对不理想项目进行适当调整。经检验，各项指标均符合施工要求方可进入施工调试。 2．施工调试 1)．调试前准备 泳调试前应做到以下几点准备工作：
阴极电泳漆的发展 一、阴极电沉积的开发过程 国外从60年代中期就有美国PPG公司和西德Hoechet公司等开始进行了阳离子型树脂的合成及阴极电泳施工的研究。1971年底首先有美国PPG公司研制成功第一代阴极电泳涂料。该涂料虽具有优良耐腐蚀性。但漆液PH=4左右，酸性较强，对槽体、管道及输送泵等材料容易产生腐蚀；同时烘温较高（200℃/30min）。漆膜抗碎裂性及端面的防蚀性较差，所以应用面受到限制，仅使用在电泳箱、洗衣机及干燥机等要求耐蚀性能高的电气制品上作底漆。由于PPG公司继续不断努力研究。1976年6月美国通用汽车公司将汽车部件采用PPG公司第二代阴极电泳漆（CED3002）获得成功。1977年开始正式使用阴极电泳涂漆涂装汽车车身（作底漆）。1978年美国通用汽车公司和福特汽车公司基本上已把原来使用的65条阳极电泳涂装生产线几乎全部改用新的阴极电泳涂漆。 日本和英国从1977年美国PPG公司引起技术以后，它们的汽车工业从1978-1979年也向阴极电泳涂装转化，到1978年底初步统计，世界上约有120条阴极电泳涂装生产线，其中美国有70条以上。日本有20条，欧洲有10条。 据资料报导，日本把阴极电泳的出现列为70年代涂漆史上三大重要成主就之首。堪称为电泳涂装史上的第二个里程碑。 1983年以来开发了第三代阴极电泳漆，PH值在6.5以上，接近中性或7.0左右，对设备有腐蚀性很小，电沉积电压和泳透力与第二代阴极电泳漆相同；烘烤温度在165℃左右（与阳极电泳相仿），烘烤中热损失小；不同异氰酸基交联，毒性小；一次泳涂厚度能达30~40um；涂膜耐盐雾腐蚀性1000h以上。 二、阴极电沉积的发展 由于美国、日本等许多涂料公司的不断努力，80年代阴极电泳涂料又取得了许多新的成就，其中最有代表性的是厚膜型阴级电泳涂料、低温固化型阴极电泳涂料及彩色阴极电泳涂料。 （一）厚膜型阴极电泳涂料（Uni-Prime） 为了改善阴极电泳涂料漆膜的抗碎裂性和端面防蚀性较差的缺陷，进一步提高阴极电泳漆的耐蚀性。美国PPG公司在80年代中期又相继研制成功一种新型阴极电泳涂料——厚膜型阴极电泳涂料其主要优点是： ①漆膜较厚，一次电泳膜厚可达30~40um。
目录 一概述 1电泳涂装的特点 2电泳涂装的种类（阴极、阳极电泳驻性能比较）二电泳涂装基本原理 三电泳涂装工艺及工艺管理 1工件涂装前金属表面处理 2电泳涂装工艺条件及重点参数管理 四电泳涂装设备 五电泳涂装的漆膜弊病及其防治 六电泳涂料及其涂膜性能的测试方法〈操作实验〉
一概述 电泳涂装是将具有导电性的被涂工件，浸渍在装水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽中作为阴极（或阳极），在槽中另投置与其相对应的阳极（或阴极），在两极间通一定时间的直流电，通过物理化学作用将漆沉积在被涂工件上，形成、水不溶性膜的一种涂装方法。 1．阴极电泳涂装的特点： 高效——从漆前处理到电泳底漆烘干可实现生产线化，可适用于大流水线生产。 优质——其泳透力好，提高了工件内的防腐蚀性；（其对工件内腔、焊缝、边缘等的防腐能力是其它涂装法所不能比拟的，漆膜耐盐雾试验可达成1000小时）可得到均一的膜厚，外观好。 安全——属低公害水溶性涂料，溶剂含量少，无火灾危险，尤在采用UF 装置后，涂料回收好，大大减少了对水质和大气污染。 经济——指涂料利用率高，可达%95 2电泳涂装的种类： 电泳涂装根据涂料树脂所带电荷的种类分阴极电泳和阳极电泳。 1）阳极电泳——所用涂料树脂是由带羟基团的聚合物经胺中和成盐再水溶，树脂及颜料粒子带负电荷。常见的有聚丁二烯阳极电泳涂 料等。 2）阴极电泳——所用涂料树脂是由带胺基的碱性树脂经酸中和成盐再水溶，树脂及颜料粒子带正电荷。常见的有环氧树脂、聚胺脂等 阴极电泳涂料。 3）阴极电泳漆比较于阳极电泳漆，具有以下优点： （1）具有优良的防腐性能，对底材的附着力高，对焊缝、锐边保护更好。根据资料统计，阴极漆膜的抗蚀能力优于阳极漆 膜5~6倍。从成本角度考虑，膜厚为10μm的阴极电泳漆漆 膜，其耐盐雾试验>=400h,而膜厚为20μm的阳漆膜，其耐雾 试验仅达到240-360h。 （2）阴极电泳涂料的库仑效率为阳极电泳涂料的二倍，可使耗电量减少于30% （3）阴极电泳的泳透力高，一般为阳极电泳的1.3-1.5倍，更适宜于形状复杂的工件涂装。 （4）阴极电泳漆的利用率高，可达95%。 （5）阴极电泳漆漆漆膜外观必须有足够的膜厚，这对涂料耗用有负面影响。 二、电泳涂装基本原理 阴极电泳涂料所含的树脂带有碱性基团，经酸中和后成盐而溶于水。通直流电后，酸根负离子向阳极移动，树脂离子及其包裹的颜料粒子带正电荷向阴极移动，并沉积在阴极上，这就是电泳涂装的基本原理（俗称镀漆）。 电泳涂装是一个很复杂的电化学反应，一般认为至少有电解、电泳、电沉积、电渗这四种作用同时发生。 1、电解——任何一种导电液体在通电时产生分解的现象，如水的电解
电泳黑与发黑工艺区别 电泳黑和发黑是两种常见的表面处理工艺，做出来的效果都差不多，但这两种工艺有什么区别的，今天就给大家讲解一下： 一.电泳 1.释义:电泳漆，也叫电泳涂料。电泳是涂装金属工件最有效的方法之一。电泳涂装是将具有导电性的被涂物浸在装满水稀释的浓度比较低的电泳涂料槽中作为阳极（或阴极），在槽中另设置与其对应的阴极（或阳极），在两极间接通直流电一段时间后，在被涂物表面沉积出均匀细密、不被水溶解涂膜的一种特殊的涂装方法。 2.分类: 电泳涂料按被涂工件电极可分为阳极电泳涂料和阴极电泳涂料； 按成膜物在水中存在的离子形态可分为阴离子电泳涂料和阳离子电泳涂料。 3.应用:可分为阳极电泳漆、阴极电泳漆。 其中阳极电泳漆有阳极丙烯酸，主要应用于铝制品，铝材氧化后用阳极电泳漆保护，光泽度在50-90度之间、漆膜较薄，在铝型材行业广泛应用。 阴极电泳漆又可分为：环氧电泳漆、丙烯酸电泳漆和聚胺脂电泳漆。 环氧电泳漆：有超强的盐雾性能、及深孔泳透力，在磷化底材上盐雾性能可达1000小时以上、主要较成熟的产品以亮黑、哑黑、深灰、浅灰为主。红色、绿色、及一些彩色也有应用，环氧电泳漆是一种可以遮盖底材的涂料，主要用于底漆防腐、也可以做为一般要求的五金工件面漆。
丙烯酸及聚胺脂电泳漆：有超强的耐候性能，抗（QUV）黄变功能、透明度高（85-90度）主要用于镀层保护，添加专用色浆可调配，透底鲜艳不同彩色效果的颜色，及在五金件直接电泳提高盐雾性能。 4.特性: 优点：电泳涂料作为一类新型的低污染、省能源、省资源、起作保护和防腐蚀性的涂料，具有涂膜平整，耐水性和耐化学性好等特点，容易实现涂装工业的机械化和自动化，适合形状复杂，有边缘棱角、孔穴工件涂装。 局限性: 1、电泳必须在通电的情况下才能进行，因此适用于具有导电性的被涂物（一般是金属）。 2、导电特性不一样的多种金属组合成的被涂物，不宜采用电泳涂装工艺，如有一些电泳涂料对Cu、Sn等金属离子会产生过敏现象。 3、电泳涂料湿膜须烘烤后才能形成致密的漆膜，因此不能耐高温的被涂物也不能采用电泳涂装工艺。 4、电泳槽底更新期为6个月以内，所以对小批量生产场合不宜采用电泳涂装。 5、不同底材上的电泳涂料性能有差异。 6、要求有强大的技术力量作为支持，特别是彩色电泳，要做到预期的颜色效果，不是专业人员的话，在调色时有一定的难度。
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阴极电泳涂料涂装原理简介 一、电泳涂料成膜原理 1.涂料工作原理 电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末，但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后，电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法，是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点，迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。 电泳涂装属于有机涂装，利用电流沉积漆膜，其工作原理为“异极相吸”。 电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。采用直流电源，金属工件浸于电泳漆液中。通电后，阳离子涂料粒子向阴极工件移动，阴离子涂料粒子向阳极工件移动，继而沉积在工件上，在工件表面形成均匀、连续的涂膜。当涂膜达到一定厚度（漆膜电阻大到一定程度），工件表面形成绝缘层，“异极相吸”停止，电泳涂装过程结束。整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤： ●电解：水的电解 ●电泳：带电的聚合物分别向阴极或阳极 泳动的过程 ●电沉积：带电的聚合物分别在阴极或阳 极沉积的过程 ●电渗：沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂 和水，形成均匀致密的湿膜
阴极反应 2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2 阳极反应 2H2O → 4H+ + O2 + 4e- 当pH=3 ↓ ---(COO)- [阴离子树脂] COOH M→M n+ +e- (金属) ↓ ---(COO)- [阴离子树脂] ---(COO)nM [析出] 阳极反应 2H2O → 4H+ + O2 + 4e- 阴极反应 2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2 pH = 12～14 ↓ —NH+ [阳离子树脂] —N [析出] 在电场作用下，涂料粒子向阴极移动（电泳），由于受到阴极附近碱扩散层（OH-）的影响，涂料粒子在阴极聚结（电沉积）。槽液的流动影响扩散层，流动速率高，扩散层薄，流动速率低，扩散层厚。刚沉积的湿膜含有大量水分，由于电流的影响，会发生部分脱水，使湿膜不挥发份达到80%（电渗）。脱水后湿膜牢牢黏附在底材上，通常的清洗不能洗脱。由于边缘电流密度高，电泳过程首先发生在这些区域。如下图所示：
阴极电泳涂料匿名2001-07-17 15:06:33 日本专利:平2-40270 发明人:两角谦一等 申请人:东レ株式会社 概述： 本发明关于丙烯酸系阴离子电泳涂料。 历来,把在聚合物中有羧酸或胺的聚合物用胺或酸中和而水溶化或水分散化,将被 涂物作为阳极或阴极,用电泳法,通过聚合物的不溶化而在被涂物上析出,这种方法称 电泳涂装,它正在作为涂装技术的一个领域而发展着。前者(聚合物中有羧酸时)称阴 极电泳,后者(聚合物中有胺时)称阳极电泳。 在阳极电泳时一般使用丙烯酸系共聚物,电泳在阳极氧化处理的铝底材或前处理 (例如磷酸锌处理的)的钢板等上,前者主要用于铝窗柜,后者主要用于织布机、摇移 器、书棚等。因为使用了丙烯酸树脂,所以得到光泽、外观优异的涂膜,但是,阳极电 泳时因被涂物是阳极,在通电过程中底材会溶出,而产生着色情况。?特别是溶出的金 属离子积蓄在涂料浴中会污染涂料浴。 从耐腐蚀方面看,氧化铝膜处理底材自身耐腐蚀性优异而不成问题,但底材为钢底 材时,例如磷酸锌处理等化学处理的钢底材因这样的化学处理膜也能溶出,?所以防锈 效果下降。 在阴极电泳中因被涂物是阴极而不会产生这样的问题,一般耐腐蚀性优异。现在 阴极电泳涂装法产生了高耐腐蚀性,正在用于汽车车身的底漆涂装,?这时的涂料一般 是以环氧树脂与胺化合物的反应产物为主剂,以封闭异氰酸酯为固化剂制成的。 此时的电泳涂膜外观差,仅限用于底漆。阴极电泳涂料单道涂层不能得到良好的 涂膜外观和优异的电泳适宜性是实际情况。 从前采用简单的方法组合丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂能得到阴极电泳涂料,?形成 兼具外观和耐腐蚀性的涂料,但是以以下理由说明这样的涂料不会存在。 在丙烯酸树脂中引入氨基(例如甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的共聚)的聚合物和通 常的三聚氰胺(末端有-OH、-OCH3基、OC4H9基的,例如"ニカラツク"MW-20、MW-30、MX-4等)作为阴极电泳涂料时,丙烯酸树脂用有机酸中和成为弱酸性,?在涂料浴中和三 聚氰胺反应,不仅产生沉淀,而且电泳的涂膜因氨基的碱性而妨碍与三聚氰胺的反应, 不能固化,因此涂膜的耐药品性、硬度都下降。 本发明能得到耐腐蚀性、耐药品性、硬度优异、单道涂层有良好外观的涂膜,而且 提供了操作简单、具有优异的电泳适应性的阴极电泳涂料。 本发明是由甲组分丙烯酸系共聚物或其用有机酸的中和物40～90重量份与乙组分 有羧基的三聚氰胺或苯乌粪胺树脂10～60重量份组成的阴极电泳涂料。 其中甲组分由A含碱性氮的丙烯酸系单体3～30重量%、B?乙烯属不饱和有机羧酸 和/或磺酸0～10重量%、C羟基丙烯酸单体3～30重量%和D能与上述A、B、C各单体共聚 的乙烯属不饱和单体30～94重量%聚合而成。 A中含有碱性氮的丙烯酸系单体,例如有(甲基)丙烯酸甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯 酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二正(异)丙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二正(异或 叔)丁基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸酯衍生物;N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-二 乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-二正(异)丙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)? 丙烯酰胺衍生物。它们通过添加有机酸或用B所示的酸中和,?具有使聚合物水溶化的
阴极电泳工艺流程 通用的金属表面电泳涂装的全操作工艺流程如下：预清理一上线一除油一 水洗一除锈一水洗一中和一水洗一活化一水洗一底层电镀一水洗一光亮电镀一水 洗一电泳涂装一槽上清洗一超滤水洗一烘干一检验一包装。 被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。因此，不同的金属材料和不同 的制作成型的制品有不同的工艺流程和前处理要求。铸件一般采用喷砂或喷丸进 行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等 杂物。钢表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚度约1～2μm，要求磷化膜结晶细而均匀。 不同材质金属进行不同色彩的阴极电泳加工的工艺流程如下。 (1)钢铁件 金色：前处理一镀镍一镀薄银一透明金色电泳； 咖啡色：前处理一磷化一透明金色电泳； 青铜色：前处理一镀锌一青铜色电泳； 黑色：前处理一磷化一黑色电泳； 其他色：前处理一镀镍一无色透明电泳一着色。 (2)铝及合金 金色：前处理一化学或电化学抛光一透明金色电泳； 咖啡色：前处理一透明咖啡色电泳； 青铜色：前处理一青铜色电泳； 黑色：前处理～黑色电泳； 其他色：前处理一化学抛光一无色透明电泳一着色。 (3)锌合金 金色：前处理一碱铜一酸铜一光亮镍一透明金色电泳； 咖啡色：前处理～透明咖啡色电泳； 青铜色：前处理一青铜色电泳； 黑色：前处理一黑色电泳； 其他色：前处理一碱铜一酸铜一光亮镍一无色透明电泳一着色。 (4)铜及铜合金
金色：黄铜件前处理一化学抛光一透明金色电泳；铜件前处理一光亮镍一镀薄银一透明金色电泳；咖啡色：前处理一着咖啡色一无色透明电泳； 青铜色(青铜)：前处理一抛光一无色透明电泳； 黑色：前处理一黑色电泳； 其他色：前处理一光亮镍一无色透明电泳一着色。
十二.常见问题处理方法 1. 缩孔 这类缺陷在湿的漆膜上看不见，当烘干后漆膜表面出现直径通常为0.5-3.0mm漏底微孔、不漏底的火山口状的凹陷，称为陷穴、凹洼，露底者为缩孔，中间有颗粒但不刮手的称为“鱼 眼”。由于电泳漆湿膜中或表面有尘埃、油渍或与电泳涂料不相容的粒子，成为陷穴中心，因而产生涂膜缺陷。很多情况下这类缺陷还与被涂物的材质有关，如金属底材上存在微裂纹 和微孔等。 原因1：外来油污污染电泳漆膜，油污附着在工件表面，使电泳漆成膜受到影响。这种原因引起缩孔的几率较大。 解决方法：可检查输送机构、挂具，防止油滴污染漆膜。从电泳设备制造安装开始就要避免上述物质污染，每一种新零件投入电泳前最好进行相关检验，防止受油、硅油、蜡、脂性碳化物、胶水等污染物对工件，电泳设备及电泳槽液的污染。 原因2:前处理除油不干净，造成润湿性不良，使电泳漆烘干后漆膜有缩孔。 解决方法：加强前处理清洗。 原因3:槽液有油污、异物混入，影响电泳漆膜外观。 解决方法：用吸油纸吸去油污，清除槽液异物，同时避免异物混入，保持电泳槽液清洁 原因4:加漆时有电泳漆没搅拌均匀，使槽液无完全熟化，引起漆膜不良。 解决方法：确保加入的电泳漆搅拌均匀，加强槽液循环，使槽液完全熟化 原因5：电泳后水洗中含油分或烘干室不洁净，循环风含油分，使油分附著在漆膜上面烘干 后有缩孔。 解决方法：水洗经常更换，烤箱经常清理.烤箱链轨用油可选用耐高温，不会高温挥发为最佳 2. 针孔 工件上有露底针状小孔，称为针孔，它与缩孔的区别是孔径小，中心无异物，且四周无漆 膜堆积凹起。由漆膜再溶解而引起的针孔，称为再溶解针孔；由电泳过程中产生的气体、湿 膜脱泡不良而产生的针孔，称为气体针孔； (1)湿膜针孔：工件未进行烘烤，在空气中凉干，可看到的针孔 原因1:电泳电压过高，电流冲击反应过剧，产生气泡过多，或升压速度过快。 解决方法：适当降低电压，加长软启动时间
高光底面合一阴极电泳涂料在车架上的应用 张殿平1，王子健1，李玉宁1，于安军1，万涛2 1.中国重汽集团技术发展中心，250002 2.武汉双虎汽车涂料有限公司，430035 摘要：主要介绍了高光底面合一阴极电泳涂料产品在车架上的应用。该产品提高了漆膜外观质量，降低了施工电压，同时提高槽液稳定性，真正达到既具有优良的装饰性能，又具有优良的耐候性能。 关键词：高光底面合一阴极电泳涂料施工电压槽液稳定性 0 引言 阴极电泳涂料是七十年代中期发展起来并得到工业化应用的一种新型防腐水性涂料。由于其具有以水为溶剂、无火灾危险、环境友好性强、涂装可实现自动化程度高、涂层致密、防腐性能优异等特点，使其在世界范围内，特别是在汽车工业发达国家作为底涂层而得到广泛应用。随着时代进步，电泳涂料在汽车领域正发挥着越来越大的作用，电泳涂料不断完善和提高，电泳涂料不断在汽车底漆方面，而且还发展到底漆面漆合一的程度，汽车的涂装将进入一个节能与环保全新时代。 现在的汽车主机厂在车架、车轮、底盘等汽车零部件制造工艺过程中大多采用传统环氧型阴极电泳漆作为保护底涂层[1]，但是传统的阴极电泳底漆都是环氧树脂为主骨的体系，虽然具有良好的防腐性能，但耐候性能差，在户外存放容易失光、变色、粉化，必须再喷涂一道面漆才能存放[2]。在能源及资源日趋紧张的今天，主机厂为了节约成本，同时增强其市场竞争力，迫切需要只泳涂一道电泳漆，既有传统的防腐性能又具有良好的耐候性能，所以底面合一电泳涂料的成功应用正是为了满足汽车工业不断发展的需求。 中国重汽集团卡车公司车架厂130吨电泳线2006年2月率先在国内使用FT25-7650底面合一阴极电泳涂料，彻底解决了公司长期困绕的因车架电泳漆变色、粉化而导致用户抱怨不断的问题。该线使用FT25-7650底面合一阴极电泳涂料以来，现场施工应用效果好，车架户外放置一年以上无变色、失光等现象，耐候性能及耐腐蚀性具佳。为了进一步提高车架外观装饰性能，我们与武汉双虎汽车涂料公司一起开发了外观、光泽更优的高光底面合一阴极电泳涂料，并于2007年12月份成功在中国重汽商用车有限公司车架电泳线顺利投槽成功。 1 高光底面合一阴极电泳涂料的特点 高光底面合一阴极电泳涂料是在原来的底面合一阴极电泳涂料[3]的基础上改进过来的，主要从主体树脂的分子架构，分子量分布及生产工艺方面进行了优化，使其漆膜流平性、光泽得到大幅提高，并且其它槽液性能及漆膜性能也得到相应提高。高光底面合一阴极电泳涂料的性能指标见表1、表2、表3。 表1：原漆性能
电泳涂装工艺过程 电泳涂装基本原理 所谓电泳涂装，是将被涂物浸渍在水溶性涂料中作为阳极（阳极电泳），另设一与其相对应的阴极，在两极间通直流电，靠电流所产生的物理化学作用，使涂料均匀涂在被涂物上的一种涂装技术。 电泳涂装必须使用电泳漆，电泳漆通常又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水必须按一定比例进行稀释，才能使用。 电泳涂装一般包括四个同时进行的过程： 1、电泳：在直流电场的作用下，正，负带电胶体粒子向负，正方向运动，也称泳动。 2、电解：电极上分别进行着氧化还原反应，反而在电极上形成氧化与还原现象。 3、电沉积：由于电泳作用，移至阳极附近的带电胶体粒子在模板表体放出电子，而呈不溶状态沉积，析出的现象，此时漆膜形成。 4、电渗：在电场作用下，固相不动，而液相移动的现象。电渗作用使漆膜内所含水份逐渐被排到涂膜外，最后形成几乎连电流也通不过去，含水率极低，电阻相当高的致密漆膜。 5、灰色环氧电泳漆为例：该电泳漆系改性环氧树脂，丁醇，乙醇胺，滑石粉，钛白粉、炭黑、高岭土的物质组成，电泳漆与蒸馏水混合后，在直流电场的作用下，即分离成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，并进行一系列复杂的物理化学胶体化学，电化学变化过程。 电泳涂装的方法及技巧 （1）一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理→上线→除油→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→钝化→电泳涂装→槽上清洗→超滤水洗→烘干→下线。（2）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚度约1～2μm，要求磷化膜结晶细而均匀。 （3）在过滤系统中，一般采用一级过滤，过滤器为网袋式结构，孔径为25～75μm。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑，孔径50μm的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量要求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。 （4）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽液的循环次数控制6～8次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。（5）随着生产时间的延长，阳极隔膜的阻抗会增加，有效的工作电压下降。因此，生产中应根据电压的损失情况，逐步调高电源的工作电压，以补偿阳极隔膜的电压降。 （6）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。在此系统的运行中应注意，系统一经运行后应连续运行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上，无法彻底清洗，将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命。超滤膜的出水率随运行时间而呈下降趋势，连续工作30～40天应清洗一次，以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤水。（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺。电泳槽液的更新周期应在3个月以内。以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例，对槽液的科学管理极为重要，对槽液的各种参数定期进行检测，并根据检测结果对槽液进行调整和更换。一般按如下频率测量槽液的参数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴（阳）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固体含
SH-2000型阳离子电沉积涂料施工工艺 一、阴极电泳漆涂装基本原理 电泳涂装过程同时包含着电解、电泳、电沉积、电渗等四个过程。 ① 电解 任何一种导电液体在通电时产生分解的现象称为电解 一般电解伴随有在一个或两个电极上溢出气体，在电极上分别进行着氧化与还原反应，电解过程主要是水的电解： 阴极：↑+?→?+-22222H OH e O H 阳极：↑+?→? -- 22244O O H e OH 电解越强导电介质通过的电流越强。 ② 电泳 在导电介质中，带电荷的胶体粒子受电场的作用向相反电极移动的现象称为电泳，在阴极电泳涂装过程中，带正电荷的高分子聚合物包裹着颜料粒子向阴极方向移动。 ③ 电沉积 阳离子型聚合物在阴极上沉析的现象称为阴极电沉积。 首先是水进行电解，在阴极上产生氢气并形成OH~，致使在阴极表面形成高碱性介质层，当阳离子型聚合物泳至高碱层的阴极时就与OH~反应，形成不溶性的沉积涂层． ④ 电渗 刚沉积到被涂物面上的涂膜是半渗透膜，在电场的持续作用下，涂膜内部所含的水份从涂膜中渗析出来，使涂膜脱水的现象称为电渗，电渗越好的涂膜越致密，抗物理变形性越好，防腐蚀性越好，由于电沉积涂膜是疏水性的高分子聚合物，所以允许用水清洗涂膜表面所带出的浮漆。 二、涂装工艺流程 SH-2000阳离子电沉积涂料建议施工工艺如下： 脱脂→热水洗→除锈→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→去离子水洗→电泳→超滤水喷淋回收→水洗→去离子水洗→烘干 施工工艺中的前处理工序对施工涂膜质量的好坏至关重要，尽管前处理工艺各不相同，但是总的原则是以能满足电泳涂装条件为前提，在此前提下各施工单位可自行选择前处理工艺。电泳施工要求入电泳槽工件必须无油、无锈；无机械杂质、无酸、无碱、无磷化浮灰等杂质。 为了获得良好的电泳涂膜，前处理工序应满足下列要求： ⑴工件表面脱脂完全。 ⑵工件磷化后要求磷化膜均匀，致密，无斑痕，无磷化浮尘。 ⑶磷化后末道纯水其电导率要求在20μm∕cm 以下，并要求用醋酸将其ＰＨ值中和至6.5－７，此冲洗水可循环使用，当电导率高于20μm∕cm 时应及时更换。 三、涂装设备
阴极电泳涂料涂装原理简介 一、电泳涂料成膜原理 1.涂料工作原理 电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末，但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后，电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法，是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点，迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。 电泳涂装属于有机涂装，利用电流沉积漆膜，其工作原理为“异极相吸”。 电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。采用直流电源，金属工件浸于电泳漆液中。通电后，阳离子涂料粒子向阴极工件移动，阴离子涂料粒子向阳极工件移动，继而沉积在工件上，在工件表面形成均匀、连续的涂膜。当涂膜达到一定厚度（漆膜电阻大到一定程度），工件表面形成绝缘层，“异极相吸”停止，电泳涂装过程结束。整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤： ●电解：水的电解 ●电泳：带电的聚合物分别向阴极或阳极 泳动的过程 ●电沉积：带电的聚合物分别在阴极或阳 极沉积的过程 ●电渗：沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂 和水，形成均匀致密的湿膜 电极附近主要的化学反应如下表所示： 反应过程图如下所示：
在电场作用下，涂料粒子向阴极移动（电泳），由于受到阴极附近碱扩散层（OH-）的影响，涂料粒子在阴极聚结（电沉积）。槽液的流动影响扩散层，流动速率高，扩散层薄，流动速率低，扩散层厚。刚沉积的湿膜含有大量水分，由于电流的影响，会发生部分脱水，使湿膜不挥发份达到80%（电渗）。脱水后湿膜牢牢黏附在底材上，通常的清洗不能洗脱。由 于边缘电流密度高，电泳过程首先发生在这些区域。如下图所示： 2.电沉积类型 ●阳极电沉积（AED） 阳极电泳涂装，金属工件为阳极，吸引漆液中带负电荷的涂料粒子，电沉积时，少 量的金属离子（阳极氧化）迁移到涂膜表面，对涂膜的性能造成影响。阳极电泳涂料主 要用于对耐蚀性要求较低的工件，是经济型涂料。 ●阴极电沉积（CED） 阴极电泳涂装，金属工件为阴极，吸引漆液中带正电荷的涂料粒子，由于被涂工 件是阴极而非阳极，进入涂膜的金属离子大大减少，从而提高了漆膜性能。涂膜优良， 具有优异的耐蚀性能。
过高时刚膜层比较粗糙，易起桔皮。因此稳定固体分含量是保证电泳质量的一个关键。根据生产量的大小建议用户3小时检测一次。 2.溶剂：电泳漆液刚配制时，其溶剂含量稍高。但随着漆液使用时间的延长和超滤的使用，溶剂不断挥发和滤出，其含量会逐渐下降，影响漆膜质量。严重时，漆膜会在烘烤前脱落。因此，应及时添加调整，一般每滤出100L超滤渗透液，应补充1.2L溶剂。 3.电压：极间电压升高，电场作用加强，漆液中带电粒子泳动，沉积速度加快，使用泳透力提高，膜层增厚。电泳操作时，应根据零件形状与大小，槽液温度高低，所需膜的厚薄，选择最佳电压。当电泳漆槽刚配制时，其溶剂含量及导电度均高，则 电压应适当降低。 4.PH值：由于阳极采用隔膜控制，电泳漆液的PH值较为稳定，当超滤液排出太多或隔膜液漏出进入电泳漆液时，使电泳漆液PH值发生变化，可用有机酸调整。PH 值过低时，漆膜再溶解增加，膜层变薄，且对设备腐蚀严重。 5.电导率：电导率是控制电泳漆膜层质量的关键指针之一。新配溶液时电导率可能较高，因此需要通过超滤排出渗液以降低电导率。电导率过高，则膜厚易产生桔皮和表面粗糙等现象。电导率过低，则容易产生针孔和麻点。因此当电导率的高低不同时需要采用不同的电压和槽液温度，以便获得良好的膜层。电导率较高时，可采用较低的电压和温度；反之则要相应提高电压和温度。 6.温度：电泳漆液的温度一般控制在26度左右。温度过低，必需使用较高的电压以达到电泳的目的；温度过高，则加剧溶剂的挥发，不利于电导率的稳定和控制。 7.电泳时间：电泳时间的长短会影响漆膜外观及膜层的厚薄。当电泳时间过长时，膜厚色深，透明性变差。电泳时间过短，则膜层不完整。因此需要根据漆液的电导率。固体分含量等因素的变化，在确定溶液温度和电压的前提下，选择最佳的电泳时间以确保膜层的质量。 在电泳过程中，主要以电压的大小来控制膜层厚度。时间如超过一定数值，厚度不会显著增加，这是因为电泳漆是不导电的，当零件给膜层完全覆盖后，成为绝缘体，时间再长也不会增加漆膜的厚度。因此如需要较厚漆膜时，尤其在镀凹位较深零件时，应用较高电压和较短时间。
2008年36卷第3期广州化工(广州市东风化工实业有限公司,广州 510730 )阴极电泳涂料的研究进展 李小丽,许馨予,彭素梅 摘 要:阴极电泳涂装具有涂料利用率高、 容易实现涂装自动化、环境污染小、涂膜厚度均匀、耐腐蚀性强、泳透率高、适于涂装形状复杂的工件等优点,在汽车工业底漆中获得了广泛应用。本文对阴极电泳涂装的发展历史及发展动向作了详细的 介绍。 关键词:环氧树脂;阴极电泳涂料;防腐 Re s e ar c h Pr ogr e s sofCat hodi c El e c t r ode pos i t i on Coat i ngs LI Xi a o -l i ,XU Xi n-y u ,PENG Su-me i (Gua ng z ho u Do ng f e ng Che mi c a l sI ndus t r i a lCo .,Lt d,Gua ng z ho u 510730,Chi na ) Abs t r ac t :Ca t ho di ce l e c t r o de po s i t i o n ( CED)c o a t i ng s ,wi t h t hea dv a nt a g e so fhi g h r a t i oo fut i l i z a t i o n ,a ut o ma t i o n ,l o w e nv i r o nme nt a l po l l ut i o n,e v e n c o a t i ng t hi c kne s s ,s t r o ng c o r r o s i o n r e s i s t a nc e ,a nd hi g h t hr o wi ng po we r wa s s ui t a bl e t o ut i l i z e i n c o mpl e x s ha pe d me t a lwo r kpi e c e s c o a t i ng a nd us e d wi de l y a s pr i me ri n a ut o mo bi l e i ndus t r y .The hi s t o r y o f CED c o a t i ng swa sr e v i e we d a nd t he t r e nd o fi t sf ut ur e de v e l o pme ntwa sf o r e c a s t e d. K e y wor ds :e po x y r e s i n;c a t ho di c e l e c t r o de po s i t i o n c o a t i ng s ;c o r r o s i o n 传统的溶剂型涂料含有大量的有机溶剂,鉴于可燃和有毒的有机溶剂对人类健康和环境的影响,水性涂料特别是电沉积涂料(也称为电泳涂料)在20世纪70年代得到了快速发展 [1,2] 。该体系中挥发性有机物(VOC) 和有害空气污染物(HAP )含量低,对环境污染小,属绿色环保涂料[ 3] 。按水溶性树脂所带电荷的不同,一般可将电泳涂料分为阳极电泳涂料(AED c o a t i ng s ,Ano di cEl e c t r o de po s i t i o nc o a t i ng s )和阴极电泳涂料(CED c o a t i ng s ,Ca t ho di c El e c t r o de po s i t i o n c o a t i ng s )。与阳极电泳涂料相比,阴极电泳涂料在防腐蚀性,泳透率,安全性,稳定性和膜层的机械强度等方面有更大的 优点[4] 。近年来,阴极电泳涂料在许多领域,特别是在汽车行 业,正逐步取代阳极电沉积涂料,而且阴极电泳涂料的应用也从单纯的汽车底涂,发展到用作机电、家电、五金和建材等产品的防腐和装饰。 1国内外阴极电泳涂料的发展 1.1国外阴极电泳涂料的发展 20世纪60年代中期,德国BASF 公司和美国的PPG 公 司首先进行了阳离子型涂料树脂的合成(即阴极电泳的研究),1971年首先由美国PPG 公司研制出了第一代阴极电泳涂料。虽然该涂料具有优异的耐腐蚀性,但是漆液的pH 值在4左右,对电泳涂装设备具有腐蚀作用,而且烘烤条件为 200℃,30mi n ,温度较高。1976年,美国通用汽车公司开发 出第二代阴极电泳涂料,可在较高电压下进行电泳涂装。 1983年开发出了第三代阴极电泳涂料,改善了酸性较强的 缺点,在pH 为6.5就可以完成涂装过程,保持了第二代产品 电泳电压低和泳透力好的优点。目前各主要汽车生产国的汽车车身的涂装线90%以上采用阴极电泳涂料。阴极电泳涂料的发展十分迅速,基本上每隔3～5年就更新换代一次。世界上成熟的阴极电泳技术的代表为美国的PPG 公司、德国 Ho e c hs t 集团和日本的关西涂料公司[ 5] 。表1介绍了PPG 公司在阴极电泳涂料方面的研究成果。 1.2国内阴极电泳涂料的发展 我国自主开发电泳涂料也有20多年的历史了。第一代阴极电泳涂料是由原兵器工业部五四研究所于1979年开发 并成功用于钢制药筒上和长安牌微型车车身上[6] 。随后,国内 的很多研究所和企业做了大量的开发工作,取得了较大的进展。 目前,我国在北京、沈阳、济南、上海、重庆及成都等地都有阴极电泳涂料的生产。上世纪80年代后,我国汽车工业阴极电泳涂装生产流水线得到了迅速的发展,在汽车行业引进和自建了许多阴极电泳涂装的生产流水线。 2阴极电泳涂料的发展动向 作者简介:李小丽,女,本科,主要从事环氧树脂的应用研究。E-m a i l :l xl _18@163.c om. 17??
低温固化环氧阴极电泳涂料的研究 阴极电泳涂料起源于20世纪70年代，1971年美国PPG公司首先研制成功第1代阴极电泳涂料。工业发达国家的汽车车身涂装线均已改为阴极电泳涂装线，并且阴极电泳涂料的品种在不断更新。20世纪90年代初国内开始了阴极电泳漆的研究工作，进展也很快。由于它是一种水性涂料，具有防腐蚀性优良、涂装自动化程度高、环境污染少等特点，目前阴极电泳涂料已广泛应用于汽车、轻工、农机、家电、仪表、文教用品、工艺品、军工、建材等许多部门，并深受好评。 一．阴极电泳涂料的特点 与其他浸涂、喷涂水性烘烤漆相比，电泳涂料具有无可比拟的优越性。可以归纳为以下几点： （1）涂料利用率高，漆料损失小。涂料的利用率可达90﹪～95﹪ （2）以水作溶剂，无有机物挥发，低污染，无火灾隐患，易洗净，工人的操作环境好。 （3）适宜于大规模生产的工业涂装线，实现涂装线的机械化、自动化，经济效益高。 （4）漆膜不溶于水，无流痕、不垂滴、不流挂。 （5）涂饰效果好，膜面光滑、涂层致密、富有金属光泽、膜厚均匀可控，湿膜含水量低。特别是在被涂物外形复杂的情况下操作也一样简单、方便，所得涂层厚度均匀，防腐蚀性能优良且对金属基底无腐蚀。 二．低温固化阴极电泳涂料的研究现状 阴极电泳涂料的烘烤温度一般为170～180℃，对于高温下烘烤易变形的材料不适合，因此开始出现低温固化型阴极电泳涂料。它不但能减少能量消耗、降低成本、减少环境污染，而且可以减少漆膜因烘烤而变色，从而提高涂膜质量。低温固化型阴极电泳涂料适用于橡胶塑料材质的零部件、汽车用钢板、铸件等。 这类涂料的技术关键是寻求新型交联剂或改进固化方式，同时还要解决低温固化和槽液稳定性的矛盾。针对新型交联剂可以采取引入多官能团固化剂、开发低温分解的特殊封闭剂，目前国外已经推出150℃固化的阴极电泳涂料，如PPG 公司的ED6，国内对这方面的研究还不是很成熟。 三．实验部分 1）全封闭甲苯二异氰酸酯的合成 在500ml的三口烧瓶中加入TDI和适量催化剂（10%二丁基二月桂酸锡的乙二醇单丁醚溶液），通N2保护，恒温水浴升温至40℃，保温搅拌0.5小时；用分液漏斗加入适量乙二醇单丁醚，升温至70℃，保温搅拌2小时，测定-NCO基含量达标，得到半封闭的TDI。半封闭的TDI降至室温，加适量封闭剂甲乙酮肟，滴完后升温至40℃，保温搅拌5小时，利用红外检测到-NCO完全封闭，得全封闭的TDI。 （2）环氧基料树脂的合成