探析高硬度丙烯酸阳极电泳涂料合成及固化特性研究

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1、华南理工大学博士学位论文高硬度丙烯酸阳极电泳涂料合成及固化特性研究姓名：柯跃虎申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：杨卓如20040701摘要摘要电泳涂料是以水溶性离子型聚合物为主要成膜物质，利用电泳原理进行涂装的一类环保水性涂料。根据被涂工件充当的电极性质，电泳涂料分为阳极电泳涂料和阴极电泳涂料。由于具有防腐蚀性能好、涂料利用率高、低污染等特点，电泳涂料迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛应用。目前国内阳极电泳涂料产品存在的主要问题是，漆膜硬度不高(2H-3H)，电泳涂层丰满度差，烘烤温度高。由于国内自主开发的电泳涂料产品极少，绝大多数是从国外引进生产工

2、艺而进行生产，因此，研究开发新型阳极电泳涂料产品有着重要的理论和实际意义。针对目前阳极电泳涂料中使用的丙烯酸树脂酸值、轻值都较低的情况，首先通过溶液聚合法制备了高硬度阳极电泳涂料用的高酸值、高轻值的丙烯酸树脂，并对合成树脂进行了相应的表征。通过选择丙烯酸共聚物的水溶性、分子量、交联基团、玻璃化温度等指标来调整树脂合成的工艺和配方。分析了树脂水溶性的影响因素;考察了引发剂、聚合温度、单体浓度、滴加速率等因素对分子量大小及分布的影响。研究发现，丙烯酸树脂在酸值50-110mgKOH/g,轻值在50-150mgKOH/g范围内时，树脂水溶性好，且漆膜的耐水性符合要求。合成

3、过程中，引入了少量的甲基丙烯酸异冰片酷单体，研究发现该单体不仅能有效改善高酸值、高羚值丙烯酸树脂合成中粘度较高的状况，而且对漆膜外观有明显改进，显著提高了漆膜的丰满度，并试图从单体结构上对这一现象进行了简单分析。对电泳涂装过程进行了较为深入的研究。考虑到溶解电流的存在，对电泳过程中的涂膜增长动力学方程进行了修正，得到下述方程:d8=0.0118710.00437VfV一V-11dtL’d29.24'1修正后方程的计算结果与实验值比较符合。此外，对影响电泳涂装效果的工艺参数进行了分析讨论，确定了体系适宜的电泳涂装工艺条件。研究表明，当漆液固体分为8-11%，电泳电压为

4、90-150V，电泳时f7为90-120s,漆液pH值为7.8-8.2时，所得漆膜厚度适宜、外观良好。以常用氨基树脂为固化剂，以合成的丙烯酸树脂为基料树脂，配制了丙烯酸阳极电泳涂料清漆，考察了不同酸值、轻值的丙烯酸树脂对漆膜硬度等性能的影响。研究发现，在一定范围内，酸值、轻值升高，涂膜硬度上升，综合性能变好。当丙烯酸树脂酸值为75mgKOH/g,轻值为100mgKOH/g时，漆膜硬度可达5H，附着力1级，且与氨基树脂相容性好。采用原位红外分析法初步探索了漆膜固化反华南理1:大学一「学博十学位论文应的机理，结果表明，高酸值、高轻值丙烯酸树脂固化反应的表观活化能比低酸值

5、、低羚值的丙烯酸树脂的固化反应表观活化能低，且发现该反应是二级反应。从降低固化温度考虑，制备了一种应用于丙烯酸阳极电泳涂料的封闭型异氰酸醋固化交联剂，对封闭反应的影响因素进行了研究，并对固化剂进行了相关表征。研究发现，采用甲乙酮T5(MEKO)作为封闭剂的固化剂可较常用氨基树脂类固化剂降低固化温度200C-300C，且所得漆膜综合性能良好。研究开发的阳极电泳涂料产品的主要性能己经达到国外同类产品水平，硬度达到5H以上，透明性好。丰满度高，且该研究也为电泳涂料的进一步发展提供了理论和实践依据。关键词:电泳涂料;阳极;阴极;电沉积;丙烯酸树脂;异氰酸酷ABSTRACTA

6、BSTRACTElectrophoreticcoatingwasanewtypeofenvironment-friendlywater-bornecoating,inwhichmainfilmformingcompositionwasionizedwater-solubleresinTheprincipleofelectrophoreticcoatingbasedonphenomenonofelectrophoresis.Intermsofthepolarityoftheelectrodesactedbyworkpiece,theelectrophoreticcoa

7、tingwasdividedintotwokinds:anodicelectrophoreticcoatingandcathodicelectrophoreticcoating.Becauseitcanprovideexcellentcorrosionprotection,higherpaintutilizationandlowenvironmentalcontamination,electrophoreticcoatingisnowwidelyusedinmanyfields,suchasautomobileindustry,constructionmater