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        一種低溫陰極電泳漆乳液的研發(fā)

        2021-07-29 13:47:56第海龍蔡洪軍
        天津科技 2021年7期

        石 佳,張 展,第海龍,蔡洪軍,高 鵬,趙 琳

        (1. 天津科瑞達(dá)涂料化工有限公司 天津 300457;2. 安徽華菱汽車有限公司 安徽馬鞍山 243061)

        0 引 言

        電泳涂裝具有涂層耐蝕性能優(yōu)良,覆蓋能力好,涂裝設(shè)備自動(dòng)化程度高,污染少,涂料利用率高等特點(diǎn),是一種環(huán)保高性能的涂裝方式,廣泛應(yīng)用于汽車涂裝領(lǐng)域[1]。

        但普通的陰極電泳涂料需在180℃/30 min高溫下烘烤,不僅耗費(fèi)大量能源,更重要的是被涂物或因高溫下應(yīng)變,或因熱容量大而烘焙不透。因此,隨著環(huán)保節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng),人們?cè)桨l(fā)迫切地希望節(jié)能型低溫固化陰極電泳漆的面市。

        目前國(guó)內(nèi)對(duì)陰極電泳涂料的開(kāi)發(fā)研究雖然不少,但成熟的工藝還未見(jiàn)。開(kāi)發(fā)這類涂料的技術(shù)關(guān)鍵是尋求新型交聯(lián)劑,開(kāi)發(fā)專用低溫樹(shù)脂,以降低其固化溫度,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的[2]。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 研發(fā)思路

        電泳涂料的交聯(lián)劑主要使用封閉的異氰酸酯,其封閉劑的解離溫度就是電泳漆的烘烤溫度,所以開(kāi)發(fā)這類涂料的技術(shù)關(guān)鍵是尋找解離溫度低的異氰酸酯封閉劑,但是解離溫度低給涂膜的表面平滑性和涂料穩(wěn)定性帶來(lái)了負(fù)面的影響。如何平衡三者的關(guān)系是重中之重[3]。

        經(jīng)過(guò)篩選,最終選用甲乙酮肟作為異氰酸酯的封閉劑,并加入一種單組分的水性乳液來(lái)改善涂膜的表面平滑性。

        1.2 制造工藝流程

        1.2.1 交聯(lián)劑的制備

        ①將異氰酸酯、催化劑依次加入到反應(yīng)釜中,開(kāi)動(dòng)攪拌,在900 r/min下攪拌10 min,分散均勻。

        ②在另一滴加罐中加入封閉劑,在攪拌下慢慢滴加入反應(yīng)釜中,開(kāi)降溫水,控制溫度在50~70℃范圍內(nèi),滴加完成后在(70±2)℃保持1 h。

        ③從反應(yīng)釜中取樣,測(cè)定NCO值,NCO值在4~10之間即為合格。

        ④NCO值合格后,將聚醚樹(shù)脂加入到步驟①的反應(yīng)釜中,溫度控制在(90±2)℃,并在900 r/min攪拌2 h。

        ⑤從反應(yīng)釜中取樣,測(cè)定NCO值,NCO值在1~3.5即制成低溫電泳漆交聯(lián)劑。

        1.2.2 主體樹(shù)脂的制備

        ①將環(huán)氧樹(shù)脂、助溶劑依次加入到反應(yīng)釜中,升溫至(90±2)℃,在900 r/min攪拌,直至樹(shù)脂完全溶解。

        ②將胺類硬化劑加入到反應(yīng)釜中,溫度控制在(117±2)℃,攪拌1 h。③將酮亞胺加入到反應(yīng)釜中,溫度控制在(117±2)℃,攪拌1 h。④將交聯(lián)劑加入到反應(yīng)釜中,溫度控制在(60±2)℃,攪拌1 h。⑤用pH調(diào)節(jié)劑,控制pH為5.5~5.7,溫度控制在(60±2)℃,攪拌均勻。

        1.2.3 乳液的制備

        ①將主體樹(shù)脂、1/2量份pH調(diào)節(jié)劑、乳化劑依次加入到配料盆中,開(kāi)動(dòng)攪拌,在900 r/min攪拌0.5 h,分散均勻,制成預(yù)混合物備用。

        ②將去離子水加入到乳化罐中,開(kāi)動(dòng)攪拌,在600 r/min攪拌并慢慢加入①預(yù)混合物,加完后繼續(xù)攪拌1 h;將水性乳液加入到乳化罐中,在200 r/min攪拌均勻;用剩余的1/2量份pH調(diào)節(jié)劑,控制在pH為5.0~5.2,pH合格后用適量去離子水調(diào)節(jié)固體份。

        2 配套性

        本產(chǎn)品配套丙烯酸聚氨酯面漆、熱塑丙烯酸面漆、醇酸面漆狀態(tài)良好,性能合格。

        由表1、表2可以看到,本產(chǎn)品在140℃/30 min的烘烤條件下,無(wú)論單層還是配套涂層都可以達(dá)到與一般電泳漆相近的性能。

        表1 技術(shù)指標(biāo)明細(xì)表Tab.1 List of technical indicators

        3 低溫電泳漆乳液的優(yōu)點(diǎn)

        低溫電泳漆為水性涂料,VOC含量遠(yuǎn)低于420 g/L,符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策,安全環(huán)保,對(duì)環(huán)境和操作人員無(wú)傷害。

        由于將傳統(tǒng)電泳漆180℃/30 min的固化溫度降低到140℃/30 min,降低了涂裝成本,節(jié)約能源。

        不含鉛等重金屬,因此不需要含鉛類的廢水處理系統(tǒng),且對(duì)任何UF裝量都能適用而不會(huì)造成對(duì)UF膜的堵塞。

        具有傳統(tǒng)電泳漆的一般優(yōu)點(diǎn),如涂層耐蝕性能優(yōu)良,涂料利用率高等。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)異氰酸酯封閉劑、環(huán)氧樹(shù)脂和催化劑進(jìn)行研究和綜合使用,研制出適應(yīng)于汽車車身及其零部件涂裝的低溫電泳漆,解決了異氰酸脂的低溫離解性、低溫固化涂膜的表面平滑性和涂料穩(wěn)定性三大技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了電泳漆固化溫度的降低,節(jié)約了能源,降低了涂裝成本?!?/p>

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