陳興蘭，陳衛(wèi)東，呂 赟，劉益陽，朱維迪，吳至駿，馬凌波

（中海油常州涂料化工研究院有限公司，江蘇常州 213016）

陰極環(huán)氧電泳涂料用色漿的研制

陳興蘭，陳衛(wèi)東，呂 赟，劉益陽，朱維迪，吳至駿，馬凌波

（中海油常州涂料化工研究院有限公司，江蘇常州 213016）

介紹了陰極環(huán)氧電泳涂料用色漿的組成、制備，以及分散樹脂和顏填料的選擇。針對陰極環(huán)氧電泳涂料用色漿的特性，分析色漿制備過程中的各種影響因素。最后，列舉了色漿的某些應(yīng)用實例。

陰極環(huán)氧電泳涂料；色漿；分散樹脂

0 引言

陰極電泳涂料自20世紀(jì)70年代誕生以來，以其優(yōu)異的涂膜性能、高利用率、全自動化涂裝等特點，迅速在汽車涂裝領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1］。過去陰極電泳涂料主要作為汽車底漆使用，隨著電泳涂料技術(shù)的發(fā)展，其在輕工、農(nóng)機(jī)、家電、軍工、建材等行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。在一些裝飾性要求較高的金屬基材，如家具、玩具及五金器件上涂裝時，不僅要求陰極電泳涂料具有表面防護(hù)作用，而且還需要具有良好的裝飾性［2-3］。因此，彩色陰極電泳涂料在這些金屬基材領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。

與其他傳統(tǒng)的金屬基材處理方式，如浸涂、噴涂、電鍍相比，涂裝彩色電泳涂料具有如下優(yōu)點：（1）涂裝效果好，涂膜致密、平整、光滑，可涂覆各種不同形狀的工件，同時提高漆膜的防腐性；（2）漆膜色彩鮮艷、厚度均勻，與金屬渾然一體，裝飾性好，可提高金屬制品的檔次以及附加值，經(jīng)濟(jì)效益顯著；（3）彩色電泳涂料以水作溶劑，來源豐富、易得，環(huán)境友好，而且基本無毒，解決電鍍工藝、噴漆對人體的傷害和對環(huán)境的污染，環(huán)保效益顯著［4］；（4）無論工件形狀復(fù)雜與否及尺寸大小多少都能覆蓋，且涂料的利用率達(dá)到90%以上；（5）因電泳涂料的涂膜不溶于水，而且?guī)缀醪缓軇诤婵緯r不易產(chǎn)生流痕、流掛、垂滴等現(xiàn)象，非常適合于外觀要求較高的金屬工藝品的涂裝。

1 試驗部分

1.1 原材料與儀器

乙二醇丁醚，化學(xué)純，江蘇華倫化工有限公司；乙二醇己醚，化學(xué)純，宜興市第二化學(xué)試劑廠；R-900鈦白，工業(yè)級，杜邦化工有限公司；研磨助劑，工業(yè)級，美國氣體化工有限公司；高嶺土，工業(yè)級，巴斯夫化工公司；炭黑，工業(yè)級，贏創(chuàng)特種化學(xué)（上海）有限公司；大紅粉，工業(yè)級，先尼科化工有限公司；有機(jī)黃，工業(yè)級，常州北美化學(xué)集團(tuán)有限公司；酞菁藍(lán)，工業(yè)級，上海嚴(yán)創(chuàng)實業(yè)有限公司；催化劑，工業(yè)級，北京試劑廠；PG-1樹脂，自制。

電泳儀，保定萊特整流器制造有限公司；研磨分散機(jī)，常州興業(yè)機(jī)械有限公司。

1.2 色漿的制備

彩色陰極電泳涂料用色漿通常是由分散樹脂、助溶劑、顏料等經(jīng)過混合并充分潤濕后，再進(jìn)行分散研磨而制成的［5］。色漿的制備是利用分散樹脂將顏填料分散到其水溶液中，研磨至合適的細(xì)度，并保持穩(wěn)定的狀態(tài)，因此，色漿制備的關(guān)鍵是分散樹脂的選擇。

1.2.1 分散樹脂的選擇

分散樹脂必須具備的條件：（1）對包括有機(jī)或無機(jī)的多種顏填料都具有良好的潤濕和分散作用；（2）適合電泳成膜；（3）與對應(yīng)體系的乳液有良好配套性，不影響成膜外觀。

自制的PG-1樹脂為環(huán)氧體系用分散樹脂，以季銨鹽改性雙酚A環(huán)氧樹脂為主，具有分散狀態(tài)好、pH近中性、緩沖性佳等優(yōu)點。

1.2.2 顏填料的選擇

顏料的選用必須具備如下條件：（1）高溫穩(wěn)定性好；（2）良好的耐老化性和耐酸堿性，不易褪色；（3）與現(xiàn)有分散樹脂配套性好，易于分散研磨。

顏料的物理性能表現(xiàn)為顏色、著色力、遮蓋力、顆粒形狀、吸油量、極性等。本試驗主要針對吸油量對電泳涂料的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗。不同顏料的吸油量有較大的差異，高吸油量的顏料需要更充分地潤濕。針對不同的顏料，確定對應(yīng)的顏基比對整個色漿的狀態(tài)和性能十分重要。常用顏填料的相對密度、吸油量和PVC（顏料體積濃度）見表1。

表1 常用顏填料的相對密度、吸油量和PVCTable 1 The relative density，oil absorption and PVC of common pigments and fillers

在確定顏基比（顏填料與分散樹脂的質(zhì)量比）時，高吸油量的顏填料，如炭黑等與分散樹脂的比值應(yīng)偏低；低吸油量的顏填料，如二氧化鈦等與分散樹脂的比值可提高些。確定合適的顏基比，更有利于顏填料的潤濕和分散。

因電泳涂料對顏料要求較高，通常選用高性能的有機(jī)顏料，如縮合偶氮類、酞菁類、苯并咪唑酮、喹丫啶酮類、異吲哚啉酮類、蒽醌酮類等顏料配制色漿［6］。同時，顏料自身的性能對電泳槽液的狀態(tài)以及電泳涂膜的性能都有影響。如果選用顏料的顆粒較大、粒子較粗，則配制的電泳槽液狀態(tài)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)浮色、沉淀等問題，進(jìn)而影響涂膜的固化、色澤、平整度、均勻性和致密性等。

參考現(xiàn)有環(huán)氧體系用色漿，用分散樹脂PG-1配制白色、黑色、紅色、黃色、藍(lán)色5種色漿，并與現(xiàn)有的環(huán)氧乳液配套使用。針對上述的顏料選用原則，經(jīng)過反復(fù)試驗，確定環(huán)氧體系用色漿選用的顏料見表2。1.2.3 色漿研磨過程中顏填料配比對遮蓋力的影響

為了在保證遮蓋力的同時實現(xiàn)降低成本的要求，在其他組成不變的情況下，考察了顏填料配比對遮蓋力的影響，結(jié)果如表3所示。

表2 環(huán)氧體系用色漿選用的顏料Table 2 The selected pigments of color paste for epoxy system

表3 顏填料配比對遮蓋力的影響Table 3 The effect of ratio between pigment and filler on the hiding power

由表3可見，對于白漿，當(dāng)m（鈦白）∶m（高嶺土）= 13∶7時，可以達(dá)到完全遮蓋的效果；對于黑漿，當(dāng)m（炭黑）∶m（高嶺土）=7∶13時，可以達(dá)到完全遮蓋的效果。

1.2.4 顏基比和固體分對色漿狀態(tài)以及貯存穩(wěn)定性的影響

考察顏基比和固體分對色漿狀態(tài)及貯存穩(wěn)定性的影響，結(jié)果分別見表4～7。

表4 顏基比和固體分對白漿狀態(tài)及貯存穩(wěn)定性的影響Table 4 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of white paste

由表4可見：提高白漿的顏基比，并適當(dāng)提高白漿的固體分，可有效提高色漿的貯存穩(wěn)定性；當(dāng)顏基比為5.0，固體分為57%時，白漿黏度適中，且貯存穩(wěn)定性好。

表5 顏基比和固體分對黃漿狀態(tài)及貯存穩(wěn)定性的影響*Table 5 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of yellow paste

由表5可見：降低黃漿顏基比，并適當(dāng)降低固體分，可有效改善其假稠及貯存穩(wěn)定性問題；當(dāng)顏基比為2.0，固體分為48%時，黃漿黏度適中，且貯存穩(wěn)定性好。

表6 顏基比和固體分對紅漿狀態(tài)及貯存穩(wěn)定性的影響*Table 6 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of red paste

由表6可見：當(dāng)顏基比為2.0，固體分為48%時，紅漿黏度適中，且無沉淀狀況，貯存穩(wěn)定性好。

表7 顏基比和固體分對藍(lán)漿狀態(tài)及貯存穩(wěn)定性的影響*Table 7 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of blue paste

由表7可見：當(dāng)顏基比為1.0，固體分為46%時，藍(lán)漿的黏度適中，且貯存穩(wěn)定性好。

1.3 彩色色漿的應(yīng)用實例

環(huán)氧體系用色漿可用于室內(nèi)對耐候性要求不高的工件上，例如圓規(guī)、彈簧等小五金件上。采用這些環(huán)氧體系色漿與現(xiàn)有乳液產(chǎn)品配套，給客戶提供的樣件調(diào)色實際效果見圖1。

圖1 樣件的調(diào)色效果Figure 1 The color mixing effectiveness of sample workpieces

2 結(jié)語

（1） 介紹了陰極環(huán)氧電泳涂料用色漿的組成、制備，以及分散樹脂和顏填料的選擇。

（2） 針對陰極環(huán)氧電泳涂料用色漿的特性進(jìn)行研究，并分析了色漿制備過程中的各種影響因素，如：顏填料配比對遮蓋力的影響、顏基比和固體分對色漿狀態(tài)及貯存穩(wěn)定性的影響。

（3） 列舉了色漿的一些應(yīng)用實例。

1 陳衛(wèi)東，周偉博.二次電泳工藝及其在汽車雨刮器上的應(yīng)用［J］.涂料技術(shù)與文摘，2011（8）：18-20.

2 周曉謙.陰極電泳涂料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2007（10）：45-47.

3 顧麗萍，陳衛(wèi)東.雙組分丙烯酸陰極電泳涂料用乳液的研制［J］.涂料工業(yè)，2013，43（12）：25-29.

4 柯躍虎，楊卓如.陰極電泳涂料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.電鍍與涂飾，2003（1）：45-47.

5 狄文偉，陳衛(wèi)東.電泳漆專用色漿的研制［J］.涂料工業(yè)，2011，41（12）：26-29.

Development of the Color Paste for Cathodic Epoxy Electrodeposition Coatings

Chen Xinglan，Chen Weidong，Lv Yun，Liu Yiyang，Zhu Weidi，Wu Zhijun，Ma Lingbo

（CNOOC Changzhou Paint and Coatings Industry Research Institute Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu，213016，China）

The composition，preparation，and the selection of dispersion resin，pigments and fillers of the color paste for cathodic epoxy electrodeposition coatings were introduced. According to the characteristics of color paste for cathodic epoxy electrodeposition coatings，the various influencing factors in the preparation process of color paste were also analyzed. Finally，some application examples of color paste were enumerated.

cathodic epoxy electrodeposition coatings；color paste；dispersion resin

TQ 630.4

A

1009-1696（2016）06-0009-04

2016-07-07

陳興蘭（1985—），女，碩士，主要從事陰極電泳涂料的開發(fā)及應(yīng)用工作。