阴极电泳涂料研究动向
陈君华,彭开美,丁秋莉,王锋,胡剑青,涂伟萍(华南理工大学化学化工学院;黔南民族师范学院化学化工学院)
作者简介:陈君华,博士,研究方向为UV阴极电泳涂料合成及应用。
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胶体粒子在电场作用下能产生电泳的现象最早由俄罗斯化学家发现,但当时由于没有合适的树脂溶剂,因此并没有获得普遍应用。直到20世纪70年代,美国PPG公司才率先研发出阳极电泳涂料制品。但经过半个多世纪的应用和发展,人们发现阳极电泳涂料容易腐蚀阳极材料,且电解液不稳定,转而研究阴极电泳涂料。与阳极电泳涂料不同,阴极电泳涂料解决了阳极腐蚀问题,同时兼具高泳透率、高安全性、高效率等特点。经过近40年的发展,阴极电泳涂料已经发展到第七代以上,其使用范围已普及至汽车、家用电器、五金、仪器等行业,其中汽车行业使用阴极电泳涂料占70%以上。年我国五四研究所开发出第一代阴极电泳涂料,虽然有所突破,但与国外差距明显。改革开发后,中国陆续引进国外技术和生产线,产品的质量逐步接近国外的水平。年我国阴极电泳涂料产量约27.4万t,国内市场规模接近35亿元,年增长率约为6.5%。阴极电泳涂料通常是水性系统,通过稳定直流电压来施涂。经过酸化处理的基体树脂在水中离解成带电荷的离子聚合物,在电场作用下各自向与其极性相反的电极移动,并沉积在电极表面,形成漆膜。
电泳过程是一个复杂的电化学反应过程,在电泳涂装过程中包含电泳、电解、电沉积和电渗析4个基本的物理化学过程。由于阴极电泳涂料的大部分溶剂为水,从安全性和国家对环保的要求来看,涂料水性化具有很大的成长空间。
另外,由于是电沉积成膜,因此可以在复杂形状的器件上涂装,成膜均匀,附着力强。阴极电泳涂膜通常防锈能力优良,光滑而富有光泽,装饰性好。
阴极电泳涂装效率高,节省能源,便于大规模工业生产,但也存在生产设备复杂,容易产生废水,烘干固化温度高,贮存稳定性较差等问题。
电泳涂料作为一种绿色环保型涂料,同样需要向低成本、减少有机溶剂使用(低VOC)、无重金属、低固化温度等方向发展。
1阴极电泳涂料的研究与发展动向
阴极电泳涂料近些年快速发展,得到很多企业的重视,尤其是在汽车装饰防腐领域。为了使阴极电泳涂料的生产规模化和满足涂装后产品更高的质量要求,国内外对阴极电泳涂料的配方和合成工艺不断优化和升级,拓展了一些应用领域,也开辟了不少新的值得