紫外光固化阴极电泳涂料涂装过程的探讨

　　第卷第期年月上海大学学报自然科学版一紫外光固化阴极电泳涂料涂装过程的探讨周荣明胡和丰严惠根上海大学理学院，上海上海大学材料科学与工程学院，上海紫外光固化技术具有快速节能高效的特点。

　　作者将这一技术应用于阴极电泳涂装过程，合成了紫外光固化阴极电泳涂料，并系统地探讨了电泳工艺参数对涂膜性能的影响。

　　实验结果表明，利用紫外光固化技术后，阴极电泳涂料可以在室温下进行固化，固化时间大大缩短，并能得到平整光滑外观良好的膜层。

　　关键词紫外光固化阴极电泳涂装中图分类号文献标识码一亏一文献报道了紫外光固化阳极电泳涂料，成功地将电泳涂装工艺与紫外光固化技术相结合，实现了低温固化。

　　然而阳极电泳涂料在电泳涂装过程中，被涂物金属及表面处理膜被溶出，不但使电泳漆膜颜色发生变化，而且物理性能防腐蚀性能下降。

　　在涂装过程中，阳极区由于水的电解，产生氧气。

　　对容易受氧作用的树脂影响很大，必要时还须加入抗氧化剂。

　　阴极电泳涂装技术将工件置于阴极，电泳涂装过程中不产生阳极溶解，使涂膜与底材的附着力和防腐蚀性能均有所提高。

　　由于阴极电泳涂料的漆基中含有防止底材腐蚀的基团，其涂膜的耐腐蚀性明显高于阳极电泳涂膜。

　　阴极电泳涂料的泳透率高于阳极电泳涂料，使被涂物的内腔和焊缝泳涂得更好图。

　　自年代以后，阴极电泳已基本取代了阳极电泳，但几乎所有的阴极电泳涂料都以热固化为主，其烘烤成膜的温度高达所谓底温型阴极电泳涂料的固化温度也高达一至今未见利用紫外光固化阴极电泳涂料的报道。

　　日期一周荣明男，上海人，讲师，主要从事物理化学的研究。

　　第期周荣明，等紫外光固化阴极电泳涂料涂装过程的探讨本文采用高分子设计手段，在与金属具有良好附着力和防腐性能的环氧树脂分子结构中引人了能形成胺盐阳离子的叔胺分子，并在分子端基引人多元丙烯酞基，得到了阳离子化的具有聚合活性的树脂。

　　该树脂配以适当的光引发剂和助剂，制得了紫外光固化阴极电泳涂料。

　　并利用三电极体系，对该涂料的电泳过程进行了探讨。

　　研究了电泳工艺参数对涂膜性能的影响，获得了较为满意的结果。

　　实验方法主要化学试剂及仪器化学试剂环氧树脂一乙二醇丁醚乙二醇乙醚丙二醇甲醚二甲基丙二胺三经甲基丙烷三丙烯酸脂一二叔丁基对甲苯酚冰醋酸安息香二甲醚二苯甲酮实验室自制主要仪器一型直流稳压电源全自动电光分析天平自制紫外光辐照箱光源灯，光源高度电导率仪电泳涂料树脂的合成化学合成方程式为液中除油再用去离子水洗去残留的碱液。

　　在常温下，用酸洗液洗再用去离子水冲洗干净，晾干待用。

　　2）电泳工艺流程磷化板水洗一烘干一称重一水洗一电泳一紫外光固化磷化板由宝山钢铁公司提供阴极电泳液配方基料树脂二苯甲酮冰醋酸适量调节值水适量调节固体份卫之。

　　牙一写一双酚一环氛树脂一飞，、认一型直流稳压电源毫安表搅拌器对电极工作电极工件甘汞电极饱和盐桥电泳槽烧杯10.

　　万用表图电泳装置图访二0二一一，ó一印二一飞夕在装有搅拌器回流冷凝管的三颈瓶中，加人环氧树脂和醇醚，充分溶解后，在时一次性加人二甲基丙二胺。

　　反应h以后，加人溶有一二叔丁基对甲苯酚的恒温下反应出料，得基料树脂。

　　电泳过程1）对电极的处理截取二块的铬一不锈钢片作对电极，用金相砂皮将之磨光。

　　在的碱洗结果与讨论描液值和固体份对涂膜厚度及外观的影响控制工件和对电极的距离为电泳电压为电泳时间为紫外光固化时间为电泳液温度为25的条件下，研究了涂膜沉积量与值和涂膜沉积量与固体份的关系图由图可以得出，当值在左右时，涂膜沉积量较大。

　　此时涂膜外观也较好，桔皮几乎不出现。

　　在值大于时，涂膜表面状态变差，桔皮增多，光洁度下降。

　　当大于时，涂膜无法泳涂。

　　在小于时，电泳沉积量较少，涂膜变薄，甚至无法涂上涂膜。

　　从图可以得出，在一定固体份上海大学学报自然科学版第卷范围内，涂膜的沉积量随固体份增加而增加，当固体份达到左右时达到*大值。

　　固体份含量为20尹的任喇彩蛇6力值图沉积量和值的关系为固体份图沉积量和固体份的关系这是因为，阴极电泳涂装的槽液在直流电场的作用下水发生电解。

　　阳极O一一个阴极一个阴极的电解反应使阴极区的一积累，值升高，当一离子增加到一定浓度时，阴极表面发生电凝结一令这是阴极表面上的电沉积反应。

　　根据电化学原理，氢的析出电位主要决定于槽液的值。

　　涂料粒子的析出除决定于槽液的值以外，还决定于槽液中涂料粒子的固体份含量。

　　值越小，析氢电位就越小，析氢反应越难进行，阴极区一离子的积累就越少，造成沉积量较少。

　　另外，槽液值越小，树脂粒子的屯电位越大，在一定的电场强度下，使树脂粒子的淌度下降，粒子的沉积速率变慢，使涂膜变薄甚至无法涂上。

　　当值在左右时，析氢电位增大，析氢反应加快，阴极区离子的积累就增加，阴极表面以成膜反应为主，因此涂层沉积量增加，表面状况变好，光洁度上升，桔皮和针孔减少。

　　当值过大时，析氢反应太快，离子的积累过高，沉积速度过快，树脂粒子和工件的结合不牢固，易造成涂膜脱落。

　　经过紫外光固化后，沉积量反而减少。

　　由于在层积过程中涂膜含有较高的水份和气体，导致涂层表面光洁度下降，桔皮和针孔增多，涂层外观性能变差。

　　另外，槽液值增加，树脂粒子的屯电位下降，在一定的电场强度下，树脂粒子的淌度增加，粒子的沉积速率过快，阴极表面状况变差，光洁度下降。

　　因此，槽液值应选在使树脂成膜速率略大于析氢反应速率。

　　本实验的值控制在左右为宜。

　　在值一定的条件下，固体份含量越高，涂料粒子就越容易沉积在工件的表面。

　　固体份含量进一步增加，沉积速度过快，涂膜和工件结合不牢固，涂膜容易脱落。

　　另一方面，如果固体份过低，形成的涂膜沉积量很小，同时低固体份含量会加速槽液的水解，槽液稳定性变差，也将导致形成的涂膜性能变差。

　　因此，实验中电泳液固体份含量控制在左右为宜。

　　外加电压对涂膜厚度及外观的影响控制工件和对电极的距离为电泳液为在固体份含量为电泳时间为电泳液温度为25紫外光固化时间为的条件下，研究了涂膜沉积量及外观与外加电压的关系。

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　　的日娜喇转表外加电压和涂膜外观的关系一差多电泳电压/好无好无光洁度针孔较好较多较好少量较好少量较好少量第期周荣明，等紫外光固化阴极电泳涂料涂装过程的探讨从表图可以得出，在电泳过程中，电压的增高将有利于涂膜沉积量的增加并随着电压的增加而趋于一定值。

　　电压较低时，电解反应进行缓慢，且树脂粒子的迁移速度较小，电沉积量少涂膜薄。

　　但电压过高，电解反应过激，粒子的迁移速度加快，逸气严重，电沉积量多，形成的涂膜粗糙不均匀，表面桔皮增加。

　　同时，金属离子可中和由电泳移至阴极的涂料粒子，使树脂呈高分子皂类沉积，槽液发生凝聚。

　　所以，电泳时，应尽量不使用过高电压。

　　本实验中电压一般控制在15时，能得到较高的沉积量与较好的外观。

　　由于所形成的涂膜是绝缘的，随着涂膜沉积量的增加，电极表面导电性能降低，电流密度迅速下降。

　　电流密度*后达稳定值时由于在给定电压下基底电极的腐蚀所致，因此进一步延长电泳时间并不能增加涂层沉积量，相反加剧了副反应，导致涂膜外观形态变差。

　　在本实验的条件下，电泳时间为为宜。

　　从图可以得出，随时间的增加，阴极电位逐渐减小，并趋于一定值。

　　该原因是由于随着涂膜沉积量的增加，涂膜的导电性能变差，涂膜电阻的增加，引起了阴极极化的增强，故阴极电位降低。

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　　一一一一叫一电泳电压浑图沉积量和电泳电压的关系划留彭国ō我户已。

　　助日喇彩书留时间图阴极电位和时间的关系尹日。

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　　女三侧知据翻时间图电流密度和时间的关系温度图电沉积量和槽液温度的关系电泳时间对电沉积电流密度及阴极电位的影响控制工件和对电极的距离为电泳液为在固体份含量为外加电压为15电泳液温度为的条件下，测得电流密度及阴极电位与电泳时间的关系。

　　从图可以得出，在电泳过程中，开始时电流密度随时间急剧下降，以后下降速度减慢，并逐步趋向于一定值。

　　因此，涂膜厚度开始随时间增加较快。

　　但槽液温度对电沉积t及外观的影响控制工件和对电极的距离为电泳液为在固体份含量为外加电压为15电泳时间为的条件下，探讨沉积量及外观与槽液温度之间的关系。

　　由表图可得，槽液温度越高，沉积量越大。

　　因为槽液温度的增加，电导率上升，粘度降低，树脂粒子运动加快，而电流密度增大有利于膜厚的增加。

　　但槽液温度过高，槽液中助溶剂挥发加快，不利于槽液的稳定。

　　同时电极反应太快，也会使涂膜外观状态上海大学学报自然科学版第卷变差。

　　本实验槽液温度控制在5左右较好。

　　裹。液温度与涂膜外观的关系槽液温度无桔皮针孔较多多较多少较多少较多多。

　　紫外光固化把烘去残余水份后的试片放在紫外光辐射箱中，辐照涂膜中发生交联反应而固化。

　　若辐照时间过短，则涂膜发生交联反应不完全，影响涂膜硬度和外观若辐照过量，则易使涂膜泛黄，影响外观。

　　电泳涂片在不同时间紫外辐照的具体效果如表所示。

　　从基料树脂结构上可以得出，该基料树脂是用接在环氧树脂的两侧。

　　每一分子中有四个碳碳双键。

　　在紫外光辐照下，光引发剂产生活性的游离基团，从而引发活性树脂和活性稀释剂发生聚合。

　　当辐照时间过短，光引发剂产生的活性游离基团偏少，从而不能完全和活性树脂交联聚合，从而使得涂膜发粘，固化不足，表面无光泽。

　　当辐照时间过长，虽然光引发剂能产生足够的活性游离基团，并和活性树脂及活性稀释剂发生反应，使涂膜完全固化。

　　但由于辐照时间过长，工件表面涂膜接收的紫外光能量太多，引起副反应，导致涂膜泛黄，无光泽。

　　所以，在其它工艺不变的条件下，紫外光固化的时间以为宜。

　　表涂膜试片固化效果与紫外辐照时间的关系一辐照时间/固化程度涂膜外观固化不足表面发粘无光泽基本固化表面光洁坚硬丰满基本固化表面光洁坚硬丰满完全固化表面光洁坚硬丰满完全固化表面坚硬涂膜泛黄结论门J工一，10自八主厂L本实验成功地将紫外光固化技术与阴极电泳涂装工艺相结合，合成了紫外光阴极电泳涂料，并讨论了有关电泳涂装工艺参数在固体份20 泳涂电电泳液为槽液温度电泳时间的条件下，电泳沉积涂膜经紫外光辐照后，获得了令人满意的电泳涂膜。

　　为了得到具有更优异性能的紫外光固化阴极电泳涂膜，有关紫外光固化电泳树脂合成及涂装工艺目前仍在继续进行中。

　　周荣明，等。

　　紫外光固化阳极电泳涂装过程探讨上海大学学报，王锡春。

　　电泳涂装技术问答材料保护，王锡春。

　　电泳涂装技术问答材料保护，王锡春。

　　电泳涂装技术问答材料保护，

(完)