阴极环氧电泳涂料用色浆的研制

陈兴兰，陈卫东，吕 赟，刘益阳，朱维迪，吴至骏，马凌波

（中海油常州涂料化工研究院有限公司，江苏常州 213016）

阴极环氧电泳涂料用色浆的研制

陈兴兰，陈卫东，吕 赟，刘益阳，朱维迪，吴至骏，马凌波

（中海油常州涂料化工研究院有限公司，江苏常州 213016）

介绍了阴极环氧电泳涂料用色浆的组成、制备，以及分散树脂和颜填料的选择。针对阴极环氧电泳涂料用色浆的特性，分析色浆制备过程中的各种影响因素。最后，列举了色浆的某些应用实例。

阴极环氧电泳涂料；色浆；分散树脂

0 引言

阴极电泳涂料自20世纪70年代诞生以来，以其优异的涂膜性能、高利用率、全自动化涂装等特点，迅速在汽车涂装领域得到广泛应用［1］。过去阴极电泳涂料主要作为汽车底漆使用，随着电泳涂料技术的发展，其在轻工、农机、家电、军工、建材等行业也得到了广泛应用。在一些装饰性要求较高的金属基材，如家具、玩具及五金器件上涂装时，不仅要求阴极电泳涂料具有表面防护作用，而且还需要具有良好的装饰性［2-3］。因此，彩色阴极电泳涂料在这些金属基材领域的应用前景十分广阔。

与其他传统的金属基材处理方式，如浸涂、喷涂、电镀相比，涂装彩色电泳涂料具有如下优点：（1）涂装效果好，涂膜致密、平整、光滑，可涂覆各种不同形状的工件，同时提高漆膜的防腐性；（2）漆膜色彩鲜艳、厚度均匀，与金属浑然一体，装饰性好，可提高金属制品的档次以及附加值，经济效益显著；（3）彩色电泳涂料以水作溶剂，来源丰富、易得，环境友好，而且基本无毒，解决电镀工艺、喷漆对人体的伤害和对环境的污染，环保效益显著［4］；（4）无论工件形状复杂与否及尺寸大小多少都能覆盖，且涂料的利用率达到90%以上；（5）因电泳涂料的涂膜不溶于水，而且几乎不含溶剂，在烘烤时不易产生流痕、流挂、垂滴等现象，非常适合于外观要求较高的金属工艺品的涂装。

1 试验部分

1.1 原材料与仪器

乙二醇丁醚，化学纯，江苏华伦化工有限公司；乙二醇己醚，化学纯，宜兴市第二化学试剂厂；R-900钛白，工业级，杜邦化工有限公司；研磨助剂，工业级，美国气体化工有限公司；高岭土，工业级，巴斯夫化工公司；炭黑，工业级，赢创特种化学（上海）有限公司；大红粉，工业级，先尼科化工有限公司；有机黄，工业级，常州北美化学集团有限公司；酞菁蓝，工业级，上海严创实业有限公司；催化剂，工业级，北京试剂厂；PG-1树脂，自制。

电泳仪，保定莱特整流器制造有限公司；研磨分散机，常州兴业机械有限公司。

1.2 色浆的制备

彩色阴极电泳涂料用色浆通常是由分散树脂、助溶剂、颜料等经过混合并充分润湿后，再进行分散研磨而制成的［5］。色浆的制备是利用分散树脂将颜填料分散到其水溶液中，研磨至合适的细度，并保持稳定的状态，因此，色浆制备的关键是分散树脂的选择。

1.2.1 分散树脂的选择

分散树脂必须具备的条件：（1）对包括有机或无机的多种颜填料都具有良好的润湿和分散作用；（2）适合电泳成膜；（3）与对应体系的乳液有良好配套性，不影响成膜外观。

自制的PG-1树脂为环氧体系用分散树脂，以季铵盐改性双酚A环氧树脂为主，具有分散状态好、pH近中性、缓冲性佳等优点。

1.2.2 颜填料的选择

颜料的选用必须具备如下条件：（1）高温稳定性好；（2）良好的耐老化性和耐酸碱性，不易褪色；（3）与现有分散树脂配套性好，易于分散研磨。

颜料的物理性能表现为颜色、着色力、遮盖力、颗粒形状、吸油量、极性等。本试验主要针对吸油量对电泳涂料的稳定性进行试验。不同颜料的吸油量有较大的差异，高吸油量的颜料需要更充分地润湿。针对不同的颜料，确定对应的颜基比对整个色浆的状态和性能十分重要。常用颜填料的相对密度、吸油量和PVC（颜料体积浓度）见表1。

表1 常用颜填料的相对密度、吸油量和PVCTable 1 The relative density，oil absorption and PVC of common pigments and fillers

在确定颜基比（颜填料与分散树脂的质量比）时，高吸油量的颜填料，如炭黑等与分散树脂的比值应偏低；低吸油量的颜填料，如二氧化钛等与分散树脂的比值可提高些。确定合适的颜基比，更有利于颜填料的润湿和分散。

因电泳涂料对颜料要求较高，通常选用高性能的有机颜料，如缩合偶氮类、酞菁类、苯并咪唑酮、喹丫啶酮类、异吲哚啉酮类、蒽醌酮类等颜料配制色浆［6］。同时，颜料自身的性能对电泳槽液的状态以及电泳涂膜的性能都有影响。如果选用颜料的颗粒较大、粒子较粗，则配制的电泳槽液状态不稳定，易出现浮色、沉淀等问题，进而影响涂膜的固化、色泽、平整度、均匀性和致密性等。

参考现有环氧体系用色浆，用分散树脂PG-1配制白色、黑色、红色、黄色、蓝色5种色浆，并与现有的环氧乳液配套使用。针对上述的颜料选用原则，经过反复试验，确定环氧体系用色浆选用的颜料见表2。1.2.3 色浆研磨过程中颜填料配比对遮盖力的影响

为了在保证遮盖力的同时实现降低成本的要求，在其他组成不变的情况下，考察了颜填料配比对遮盖力的影响，结果如表3所示。

表2 环氧体系用色浆选用的颜料Table 2 The selected pigments of color paste for epoxy system

表3 颜填料配比对遮盖力的影响Table 3 The effect of ratio between pigment and filler on the hiding power

由表3可见，对于白浆，当m（钛白）∶m（高岭土）= 13∶7时，可以达到完全遮盖的效果；对于黑浆，当m（炭黑）∶m（高岭土）=7∶13时，可以达到完全遮盖的效果。

1.2.4 颜基比和固体分对色浆状态以及贮存稳定性的影响

考察颜基比和固体分对色浆状态及贮存稳定性的影响，结果分别见表4～7。

表4 颜基比和固体分对白浆状态及贮存稳定性的影响Table 4 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of white paste

由表4可见：提高白浆的颜基比，并适当提高白浆的固体分，可有效提高色浆的贮存稳定性；当颜基比为5.0，固体分为57%时，白浆黏度适中，且贮存稳定性好。

表5 颜基比和固体分对黄浆状态及贮存稳定性的影响*Table 5 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of yellow paste

由表5可见：降低黄浆颜基比，并适当降低固体分，可有效改善其假稠及贮存稳定性问题；当颜基比为2.0，固体分为48%时，黄浆黏度适中，且贮存稳定性好。

表6 颜基比和固体分对红浆状态及贮存稳定性的影响*Table 6 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of red paste

由表6可见：当颜基比为2.0，固体分为48%时，红浆黏度适中，且无沉淀状况，贮存稳定性好。

表7 颜基比和固体分对蓝浆状态及贮存稳定性的影响*Table 7 The effects of pigment/binder ratio and solids on the state and storage stability of blue paste

由表7可见：当颜基比为1.0，固体分为46%时，蓝浆的黏度适中，且贮存稳定性好。

1.3 彩色色浆的应用实例

环氧体系用色浆可用于室内对耐候性要求不高的工件上，例如圆规、弹簧等小五金件上。采用这些环氧体系色浆与现有乳液产品配套，给客户提供的样件调色实际效果见图1。

图1 样件的调色效果Figure 1 The color mixing effectiveness of sample workpieces

2 结语

（1） 介绍了阴极环氧电泳涂料用色浆的组成、制备，以及分散树脂和颜填料的选择。

（2） 针对阴极环氧电泳涂料用色浆的特性进行研究，并分析了色浆制备过程中的各种影响因素，如：颜填料配比对遮盖力的影响、颜基比和固体分对色浆状态及贮存稳定性的影响。

（3） 列举了色浆的一些应用实例。

1 陈卫东，周伟博.二次电泳工艺及其在汽车雨刮器上的应用［J］.涂料技术与文摘，2011（8）：18-20.

2 周晓谦.阴极电泳涂料的研究现状及发展趋势［J］.现代涂料与涂装，2007（10）：45-47.

3 顾丽萍，陈卫东.双组分丙烯酸阴极电泳涂料用乳液的研制［J］.涂料工业，2013，43（12）：25-29.

4 柯跃虎，杨卓如.阴极电泳涂料的研究现状及发展趋势［J］.电镀与涂饰，2003（1）：45-47.

5 狄文伟，陈卫东.电泳漆专用色浆的研制［J］.涂料工业，2011，41（12）：26-29.

Development of the Color Paste for Cathodic Epoxy Electrodeposition Coatings

Chen Xinglan，Chen Weidong，Lv Yun，Liu Yiyang，Zhu Weidi，Wu Zhijun，Ma Lingbo

（CNOOC Changzhou Paint and Coatings Industry Research Institute Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu，213016，China）

The composition，preparation，and the selection of dispersion resin，pigments and fillers of the color paste for cathodic epoxy electrodeposition coatings were introduced. According to the characteristics of color paste for cathodic epoxy electrodeposition coatings，the various influencing factors in the preparation process of color paste were also analyzed. Finally，some application examples of color paste were enumerated.

cathodic epoxy electrodeposition coatings；color paste；dispersion resin

TQ 630.4

A

1009-1696（2016）06-0009-04

2016-07-07

陈兴兰（1985—），女，硕士，主要从事阴极电泳涂料的开发及应用工作。