CN1400255A - 低表面能阴极电泳涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低表面能阴极电泳涂料的制备方法，包括下述步骤：将环氧阴极电泳树脂和聚四氟乙烯树脂分散乳液搅拌混合，再用去离子水稀释，同时用有机酸调节溶液pH值，所用的环氧阴极电泳树脂、PTFE分散乳液和去离子水的重量比为30～60∶10～60∶10～50；还提供一种由上述方法制备的低表面能阴极电泳涂料；本低表面能阴极电泳涂料可直接进行电泳涂装，制得涂膜外观均匀平整，手感滑，表面为多微孔状，膜厚在15～40μm内可调，耐酸耐碱性能优异，表面接触角用水测量为60～120°，具有高的泳透率和好的电沉积稳定性。

Description

低表面能阴极电泳涂料及其制备方法

                           技术领域

本发明涉及一种电泳涂料技术，特别涉及一种低表面能阴极电泳涂料及其制备方法。

                           背景技术

电泳涂料的发展已有一百多年的历史，早期的开发主要集中在阳极电泳涂料上，但在实际应用中人们发现阳极电泳涂漆工艺存在溶解阳极，即被涂对象的缺点。阴极电泳涂料是20世纪70年代发展起来并得到工业化应用的一种新型防腐蚀涂料，由于阴极电泳涂料具有优良的防腐蚀性、高泳透力、涂装自动化程度高、环境污染小、不溶解被涂物、槽液稳定等优点，使其在汽车工业作为底漆而获得广泛应用。随着技术的发展，阴极电泳涂料已经漫及到家用电器、玩具、仪表、军工、建材等诸多行业，其应用也不再局限于材料的防腐蚀，而是兼有材料的表面装饰作用。

随着电泳涂料技术的不断发展和进步，人们对涂层的性能提出了更高的要求。因此，以多种材料结合形成的复合材料，将赋予被涂物以新的表面性能。聚四氟乙烯树脂(PTFE)具有很低的表面能，约18.6mN m^-1；由于各种物质难以在低表面能材料上吸附，有机液体和水都难以湿润，所以聚四氟乙烯具有优越的耐化学性和抗腐蚀性、摩擦系数低、耐高低温性能及介电性良好、润滑性能卓越等优点；使用PTFE改性电泳涂料，预期可以得到具有优异的耐化学性和低表面能的电沉积漆膜。赵政明在公开期刊“电镀与环保”，14(4)，25(1994)上提出在环氧阳极电泳涂料中加入适量的PTFE分散乳液，可提高电泳涂膜的耐腐蚀性和润滑性；但是由于其仍属于阳极电泳涂料，所以不具备阴极电泳涂料的许多优异特点。

                          发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低表面能阴极电泳涂料，其特点是这种电泳涂料电沉积后得到的漆膜具有优异的耐化学性和低的表面能以及多孔状的表面形貌。

本发明的另一目的在于提供一种制备上述低表面能阴极电泳涂料的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现。本低表面能阴极电泳涂料的制备方法包括下述步骤：将环氧阴极电泳树脂和聚四氟乙烯树脂(PTFE)分散乳液搅拌混合，再用去离子水稀释，同时用有机酸调节溶液pH值即可得到可电沉积的阴极电泳树脂乳液。

所述环氧阴极电泳树脂(30～40％的固含量)、PTFE分散乳液(55～65％的固含量)和去离子水的重量比为30～60∶10～60∶10～50。

所述环氧阴极电泳树脂乳液包括有阴极成膜粘合剂，阴极成膜粘合剂分散在水性介质中；所述阴极成膜粘合剂为胺化环氧树脂和封闭的多异氰酸交联剂；这种胺化环氧树脂是由环氧树脂形成，所述环氧树脂优选是被扩链后再胺化的环氧树脂。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧当量为200～4000。在CN1339535A、CN1226913A、CN1094739A、CN1074027C、CN1052320A中亦公开了一些典型的水性环氧阴极电泳涂料组合物。

PTFE分散乳液是通过使用表面活性剂在水溶液分散高聚合度的PTFE获得，胶体粒径在0.1～5微米。

所述表面活性剂为阳离子或阴离子或非离子氟碳表面活性剂，如全氟烷基羧酸、全氟烷基乙烯基氧烷基羧酸、全氟烷基磺酸、全氟磺酰胺磺酸盐、全氟烷基酰胺季铵盐、含氟烷基胺季铵盐、含氟烷基乙氧基醚醇、氟烷基聚氧乙烯基醚醇等，其它表面活性剂如十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、TritonX-100、表面活性剂OP等。

所述有机酸可采用甲酸、乙酸、乙醇酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、羟基乙烷磺酸、羟基丙烷磺酸等，乙酸和甲烷磺酸为优选。

所述溶液的pH值可调节为4.0～6.5。

本发明低表面能阴极电泳涂料可通过上述方法采用现有的通用高速分散机或专用乳化机进行分散乳化而制备。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：低表面能阴极电泳涂料可直接进行电泳涂装，其pH值为4.0～6.5，电导率为2000～3000μs/cm，电泳电压50～300伏，电泳温度为25～30℃，电沉积时间为1～5分钟；漆膜在130～180℃固化10～30分钟；制得涂膜外观均匀平整，手感滑，表面为多微孔状，膜厚在15～40μm内可调，耐酸耐碱性能优异，表面接触角用水测量为60～120°(接触角的大小是衡量表面能的最为方便的标准，接触角大，则表面能低)。此外，本发明PTFE分散乳液改性环氧阴极电泳涂料具有高的泳透率和好的电沉积稳定性。

                       附图说明

图1是未添加PTFE分散乳液的电沉积涂层的扫描电镜照片。

图2是本发明添加PTFE分散乳液的电沉积涂层的扫描电镜照片。

                     具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)配方名称      规格                                     重量份数环氧阴极  武汉科利尔化工有限公司，KLL-100，固含量  350.0电泳树脂  为36％，电导率为2600μs/cm，pH为6.6，

      比重为1.05kg/L。PTFE  分  浙江巨圣氟化学有限公司，JF-4DC，乳白色液 42.0散乳液    体，固含量60％，pH值为9。去离子水  电导率＜15μs/cm                         308.0

(2)制备工艺

先将环氧阴极电泳树脂原液用高速分散机搅拌均匀，加入到电泳槽中，之后再将PTFE分散乳液加入到电泳槽中，最后加去离子水稀释，用乙酸调节槽液的pH到6.0，用高速分散机搅拌24小时，得到可直接进行电泳实验的树脂乳液。

试验采用阴极电泳工艺，被涂物铁片挂于阴极，阳极为不锈钢片；被涂物铁片，在电沉积之前都需要经过除油-水洗-除锈-水洗-中和-水洗-表调(胶体肽)-水洗-磷化等一系列的工序进行前处理，电泳电压为80V，电沉积时间为2分钟。电沉积完成后，取出带有涂膜的铁片先浸入自来水除去残留在表面的漆液，再用蒸馏水冲洗，之后在160℃固化30分钟。制得涂膜外观均匀平整，手感滑，表面为多微孔状(见图2的扫描电镜照片，附相同条件的未添加PTFE分散乳液的环氧阴极电泳涂料电沉积漆膜的扫描电镜照片图1以便对比)，膜厚26μm内，耐酸耐碱性能优异，水表面接触角为83°，表面能较低(见表1，附相同条件的未添加PTFE分散乳液的环氧阴极电泳涂料电沉积漆膜的性能以便对比)。

表1电沉积涂层的性能

        未添加PTFE分散乳液(对比 添加PTFE分散乳液(本发

        例)                     明)电沉积量

         39.6                   34.0(g/m²)膜厚(μm)    30.0                   26.0附着力       1级                    0级硬度         3H                     3H耐酸性       82.0％                 84.8％耐碱性       91.7％                 99.4％接触角(°)  30.5                    83耐酸、碱性采用Yang C等，J Applied Polym Sci，50(3)，469(1993)的方法进行测试，分别在0.1mol/l H₂SO₄浸泡24h和在0.1mol/l NaOH浸泡240h，烘干后测其浸泡后、前漆膜的重量比(即漆膜的保留值)。漆膜的保留值越高，漆膜的耐酸、碱性越好。

实施例2

(1)配方名称                规格              重量份数环氧阴极电泳树脂    同实施例1中配方    350.0PTFE分散乳液        同实施例1中配方    105.0去离子水               电导率＜15μs/cm      245.0

(2)制备工艺

同实施例1中工艺。制得涂膜外观均匀平整，表面为多微孔状，膜厚20μm，水表面接触角为81°，其它性能指标与实施例1相接近。

实施例3

(1)配方

同实施例1中配方。

(2)工艺

同实施例1中工艺，但是电泳树脂乳液用乙酸调节到pH为4.5，同时电泳电压为160V。制得涂膜外观均匀平整，表面为多微孔状，膜厚25μm，表面接触角为100°，其它性能指标与实施例1相接近。

实施例4

(1)配方名称                规格                重量份数环氧阴极电泳树脂    同实施例1中配方     350.0PTFE分散乳液        同实施例1中配方     210.0去离子水            电导率＜15μs/cm    140.0

(2)制备工艺：

同实施例3中工艺。制得涂膜外观均匀平整，表面为多微孔状，膜厚20μm，水表面接触角为120°，其它性能指标与实施例1相接近。

实施例5

(1)配方名称      规格                                     重量份数环氧阴极  武汉双虎汽车涂料有限公司，FT23-0025，固  350.0电泳树脂  含量33％。PTFE分    阜新氟化学有限责任公司，乳白色液体，固   42.0散乳液    含量60％，pH值为9.5，胶体粒径在0.15～

      0.3微米。去离子水  电导率＜15μs/cm                      308.0

(2)制备工艺：

同实施例1中工艺。制得涂膜外观均匀平整，表面为多微孔状，膜厚27μm，水表面接触角为83°，其它性能指标与实施例1相接近。

本发明树脂乳液的技术指标为：

固体含量	20～40％
		pH值	4.0～6.5
粘度	100～400cps(25+1℃)
		电导率	2000～3000μs/cm(25±1℃)

Claims (8)

1、一种低表面能阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于：将环氧阴极电泳树脂和聚四氟乙烯树脂分散乳液搅拌混合，再用去离子水稀释，同时用有机酸调节溶液pH值。

2、根据权利要求1所述的低表面能阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于：所述环氧阴极电泳树脂、PTFE分散乳液和去离子水的重量比为30～60∶10～60∶10～50。

3、根据权利要求1所述的低表面能阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于：所述环氧阴极电泳树脂乳液包括有阴极成膜粘合剂，阴极成膜粘合剂为胺化环氧树脂和封闭的多异氰酸交联剂。

4、根据权利要求1所述的低表面能阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于：聚四氟乙烯树脂分散乳液是通过使用表面活性剂在水溶液分散高聚合度的PTFE获得，胶体粒径在0.1～5微米。

5、根据权利要求4所述的低表面能阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为阳离子或阴离子或非离子氟碳表面活性剂。

6、根据权利要求1所述的低表面能阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于：所述有机酸为甲酸、乙酸、乙醇酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、羟基乙烷磺酸、羟基丙烷磺酸的一种或多种。

7、根据权利要求1所述的低表面能阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于：所述溶液的pH值调节为4.0～6.5。

8、一种由权利要求1～7任一项所述低表面能阴极电泳涂料的制备方法制备的低表面能阴极电泳涂料。

Images