阴极电泳涂料的制备研究设计论文.docx

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阴极电泳涂料的制备研究设计论文

阴极电泳涂料的制备研究

摘要

阴极电泳涂料作为一种环保型的水性涂料,具有广阔的应用前景。

在此采用封闭的甲苯二异氰酸酯作为固化剂制得了环氧树脂阴极电泳涂料,同时对环氧树脂阴极电泳涂料的配方和工艺、电泳涂装过程进行了研究，探讨了合成树脂的反应条件,并对所得阴极电泳涂料的性能进行了测试。

结果表明,在适宜的电泳工艺参数下,可以得到外观光滑平整,综合性能优良的漆膜,并系统地探讨了电泳工艺参数对涂膜性能的影响。

关键字：

阴极电泳涂料，环氧树脂，封闭交联剂，漆膜

Abstract

Asanenvironment-protectingwater-bornecoating,thecatholicelectrophoreticcoatinghaswideapplicationprospects.Thecathodicelectrophoreticcoatingofepoxyresinwaspreparedwithblockedisocyanateascuringagent.andtheformulation,technology,electrophoreticcoatingprocessofthetitlecoatingswasdiscussed，reactionconditionofthesynthesisofresinwasinvestigated,andpropertiesoftheobtainedelectrophoreticcoatingweretested.Theresultsshowthatthecoatingfilmwithflat,smoothandexcellentperformancecanbeobtainedundertheconditionofappropriateelectrophoreticparameters.Theinfluenceoftheparametersofelectrophoreticprocessonthepropertiesofpaintfilmswerestudiedsystemically.

Keywords：

cathodicelectrophoreticcoating；epoxyresin；lockedcrosslinkinganent；paintfilm

1文献综述··························1

1.1阴极涂料发展概述···················1

1.1.1涂料的应用和发展··················1

1.1.2涂料的分类····················4

1.2涂料的基本组成及其作用················4

1.3电泳涂装的机理及发展情况···············6

1.3.1电泳涂料的发展概况···············6

1.3.2电泳涂装的过程··················7

1.3.3电沉积机理···················9

1.3.4电泳涂料今后发展················10

1.3.5国内外阴极电泳涂料的发展现状·········12

1.3.6目前阴极电泳存在的问题············13

1.4阴极电泳涂装与阳极电泳涂装的优势比较··········13

1.5本课题研究目的与意义·················16

1.6本课题研究的主要内容·················16

2实验部分·························17

2.1实验药品及仪器····················17

2.1.1实验药品······················17

2.1.2实验仪器·····················18

2.2封闭的甲苯二异氰酸酯的合成工艺············18

2.2.1己内酰胺封闭TDI的反应工艺流程图········19

2.2.2实验步骤····················19

2.3环氧基料树脂的合成工艺···············19

2.3.1树脂制备步骤··················19

2.3.2阴极电泳涂料及涂膜的制备············20

2.3.3涂膜前处理工艺流程图·················21

2.3.4本实验中电泳槽液的工艺参数及涂装条件·······21

2.4各项性能检测与分析方法················22

2.4.1环氧值的测定方法················22

2.4.2各试样电泳漆膜性能测试方法············23

3结论与讨论·······················23

3.1TDI红外分析····················23

3.2己内酰胺反应温度对封闭反应速率的影响·········25

3.3温度对接枝反应速率的影响··············26

3.4TDI用量对漆膜交联度的影响·············27

3.5漆膜的综合性能···················27

3.6结论························28

参考文献···························29

致谢······························31

附录······························32

附录1英文文献···················32

附录2中文翻译····················46

1文献综述

1.1阴极涂料发展概述

1.1.1涂料的应用和发展

涂料的应用始于史前时代，我国使用生漆和桐油作为涂料至少有四千年历史。

虽然涂料的应用与生产有着漫长的历史，但它只是以一种技艺的形式相传。

现在的涂料自然已不是旧时的模样，它己经进入了科学的时代。

涂料第一次和科学的结合是二十世纪二十年代杜邦公司开始使用硝基纤维素作为喷漆，它的出现为汽车提供了快干、耐久和光泽度好的涂料。

三十年代W:

HCarothes以及其后他的助手P..JF10yr对高分子化学和物理的研究，为高分子科学的发展奠定了基础，也为现代涂料的发展奠定了基础，此后涂料工业便和高分子科学的发展结下了不解之缘[l]。

三十年代开始有了醇酸树脂，后来它发展成为涂料中最重要的品种一醇酸漆。

第二次世界大战时期，由于大力发展合成乳胶，从而为乳胶漆的大规模应用开辟了道路。

四十年代Ciba化学公司等发明了环氧树脂涂料，它的出现使防腐涂料有了突破性进展。

五十年代开始使用丙烯酸涂料，由于丙烯酸涂料具有优良的性质，如优越的耐久性和高光泽，结合当时出现的静电喷涂技术，使汽车漆的发展又上了一个台阶，例如出现了高质量的金属闪光漆。

五十年代FordMotor公司和Gldiden油漆公司发展了阳极电泳漆，以后PPG又发展了阴极电泳漆。

电泳漆不仅是一种低污染的水性漆，而且进一步提高了涂料防腐蚀的效果，为工业涂料的发展作出了贡献。

六十年代又出现了聚氨酯涂料，它可以室温固化，而且性能优异，是最有前途的现代涂料品种之一。

其后粉末涂料以及纳米材料在涂料中的应用也逐步得到了发展。

1963年美国福特公司在PPG公司的帮助下建立了世界上第一条完整的电泳涂漆生产线。

这被称为电泳涂装史上的第一里程碑。

随着新型电泳涂料的开发和涂装工艺的进步，尤其是20世纪70年代初期阳极电泳涂料和阴极电泳涂装技术的开发，电泳涂料在汽车工业上得到迅速普及，目前，90%以上的汽车涂漆采用的是阴极电泳涂料［2］。

目前，涂料研究的方向其一是涂料应用的自动化，所提供的产品施工简便和安全，特别是产品涂装的自动化；其二是向环保型涂料方向发展；其三是增加新的组成成分，使涂料在涂装后发生新的化学变化而构成涂膜和一次施工得到厚涂层，涂膜层数也将由繁琐的多道配套简化为简单施工。

各种涂料的发展简介如下：

⑴水性涂料的发展［3］：

由于水性涂料的优越性十分突出，因此，近十年来，水性涂料在一般工业领域的应用日益扩大，已经替代了不少惯用的溶剂型涂料。

随着世界各国对挥发性有机物及有毒物质的限制越来越严格，以及树脂配方的优化和适用助剂的开发，预计水性涂料在用于金属防锈涂料、装饰性涂料、建筑涂料等方面替代溶剂型涂料将取得突破性进展。

今后的研究重点应放在成膜机理和施工应用研究上。

⑵粉末涂料的发展：

在涂料工业中，粉末涂料属于发展最快的一类，是无公害、省资源的涂料品种。

因此，粉末涂料具有的无溶剂、100%转化成膜、具有较好的保护和装饰性等优势，使其得到飞速发展。

芳香族聚氨酯和脂肪族聚氨酯粉末涂料以其优异的性能良人瞩目。

⑶高固体份涂料的发展：

近年来，美国Mobay公司开发了一种新型汽车涂料流水线面漆这种高固体、单组分聚氨酯改性聚合物体系，可用于刚性和柔性底材上，有优异的耐酸性、高硬度和颜料捏合性。

采用脂肪族多异氰酸酯如DsemodurN和聚己内酯，可制备固体份高达100%的聚氨酯涂料。

⑷光固化涂料的发展：

光固化涂料也是一种不用溶剂、很节省能源的涂料，主要用于木器和家具漆。

最近又开发出了聚氨酯丙烯酸光固化涂料，它既保持了丙烯酸树脂光固化涂料的特性，也具有特别好的柔性、附着力、耐化学腐蚀性和耐磨性。

⑸几种特殊涂料的发展：

①防污涂料：

最近日本关西涂料公司新开发的一种对水中生物无毒性的不含有机锡和氧化亚铜的名为CaptainCrystal的船用防污涂料。

日本油脂公司采用超交联技术成功开发出一种新型防污且耐酸雨的PCM涂料。

②防腐涂料：

其主要品种有无机富锌涂料、环氧沥青涂料、乙烯基树脂、厚浆型氯化橡胶、无溶剂环氧聚酰胺、无溶剂环氧砂浆和SPGuard涂料等。

有机钛涂料作为高科技防腐涂料由吉林化学工业公司研究院研究成功。

③阴极电泳涂料：

低温固化型阳极电泳涂料是80年代末日本神东涂料公司和日本油脂公司共同开发的新品种，其固化条件是130℃/20min或160℃/5min。

阴极电泳涂料的发展方向是：

厚膜型阴极电泳涂料、低温固化型阴极电泳涂料、边棱防锈型阴极电泳涂料。

我国应重点开发膜厚30～40μm、耐盐雾1000小时的厚膜型阴极电泳涂料和耐盐雾720小时以上的普通型阴极电泳涂料。

1.1.2涂料的分类

涂料发展到今天，可以说是品种繁多，用途十分广泛，性能各异。

涂料的分类方法很多，通常有以下几种分类方法：

⑴按涂料的形态可分为水性涂料、溶剂性涂料、粉末涂料、高固体份涂料等；

⑵按施工方法可分为刷涂涂料、喷涂涂料、辊涂涂料、浸涂涂料、电泳涂料等；

⑶按施工工序可分为底漆、中涂漆（二道底漆）、面漆、罩光漆等；

⑷按功能可分为装饰涂料、防腐涂料、导电涂料、防锈涂料、耐高温涂料、示温涂料、隔热涂料等；

⑸按用途可分为建筑涂料、罐头涂料、汽车涂料、飞机涂料、家电涂料、木器涂料、桥梁涂料、塑料涂料、纸张涂料等。

我国从1966年起采用以涂料中主要成膜物质为基础的分类方法，将成膜物质分为17类，因而涂料也分为17类。

同时将以商品形式出现的涂料用辅助材料如稀释剂、催干剂、固化剂、脱漆剂等列为第18类，命名为辅助材料。

于1981年正式定为我国的国家标准，标准号为GB-2705-81，于1982年正式实施。

1992年又对标准内容进行修订增补，使标准更为完善，