電泳漆pH對(duì)漆膜質(zhì)量的影響

1、【涂裝】電泳漆 ph 對(duì)漆膜質(zhì)量的影響張亞剛（寶雞華山工程車輛有限責(zé)任公司，陜西 寶雞721013）摘要：以兩起電泳底漆的生產(chǎn)質(zhì)量事故為切入點(diǎn)，經(jīng)初步分析 后以雙組分陰極電泳涂料 ph 為研究對(duì)象，從漆膜表面質(zhì)量、漆 膜厚度、光澤度、附著力、沖擊強(qiáng)度等性能方面進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)， 分析其對(duì)漆膜質(zhì)量的影響，并分析了 h+在成膜過(guò)程中的作用機(jī) 理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電泳漆 ph 較高時(shí)涂膜外觀質(zhì)量較好，在 ph 5.40 時(shí)，漆膜逐漸變粗糙，并隨著 ph 的逐漸降低，漆膜 外觀質(zhì)量越來(lái)越差。漆膜厚度隨電泳漆 ph 的降低呈先升高后下 降趨勢(shì)，在 ph = 5.60 時(shí)，漆膜厚度達(dá)到最大。漆膜光澤與附著 力隨

2、著電泳漆 ph 的降低呈下降趨勢(shì)。漆膜沖擊強(qiáng)度和硬度受電 泳漆 ph 的影響不大。 關(guān)鍵詞：陰極電泳漆；ph；返溶；電滲；附著力；漆膜厚度； 光澤度；沖擊強(qiáng)度中圖分類號(hào)：tq639.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1004 227x (2014) 14 0612 04effect of ph of electrophoretic paint on its film quality/ zhang ya-gangabstract: the effect of ph of a two-component cathodic electrophoretic paint on properties of th

3、e coating obtained therefrom was studied in view of two quality accidents in construction of electrophoretic primer. a series of properties (including surface quality, thickness, glossiness, adhesion strength, and impact strength) of the coating obtained at different phs were tested and compared. th

4、e role of h+ in the film-forming process was analyzed. the results indicated that the higher the ph is, the better the appearance of coating is. the coating obtained at ph 5.60 時(shí)，漆膜 厚度隨著 ph 的下降而逐漸升高；ph = 5.60 時(shí)，漆膜 厚度達(dá)到最大值 24.9 m；ph 20.0測(cè)厚儀25.6 附著力/ 級(jí)0劃格器0 沖擊強(qiáng)度/50沖擊儀合格 (kgcm) 硬度2h硬度計(jì)3h光澤(60)40.0 80.0

5、光澤儀68.22. 5 對(duì)比試驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)用電泳漆作母本，依次向其中加入配套用度大于沉積速度，漆膜厚度下降。2624漆膜厚度/mm22201816141210中和劑(每次用移液管加入 1 ml 醋酸)調(diào)整 ph，攪拌 均勻后依次進(jìn)行電泳試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后烘干試板，再 進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè)并對(duì)比。試驗(yàn)條件：一段電壓 100 v，時(shí)間 30 s；二段電壓 220 v，時(shí)間 150 s。烘干條件：170 c，30 min。3 結(jié)果與討論3. 1 漆膜外觀與電泳漆 ph 的關(guān)系電泳漆 ph 對(duì)漆膜外觀的影響見(jiàn)表 3。結(jié)果顯示， 電泳漆 ph 較高時(shí)涂膜外觀質(zhì)量較好，在 ph 5.40 時(shí)，電泳漆 ph 每降低

6、0.20，漆膜光澤度下降 0.4% 0.8%；ph 5.00 時(shí)，電泳漆 ph 每降低 0.20，漆膜光澤度下降 0.1% 0.2%。這可能是因?yàn)殡S著槽液的 h+濃度增加，漆膜表 面逐漸出現(xiàn)凹坑，表面質(zhì)量變差。h+濃度較小時(shí)，表 面質(zhì)量變差使漆膜表面失去光澤，光澤度下降明顯； 隨著 h+濃度的增加，漆膜外觀質(zhì)量越來(lái)越差，漆膜表 面光澤下降趨于平緩。7065光澤度60555045406.05.65.24.84.44.0ph圖 2 ph 對(duì)漆膜光澤度的影響figure 2 effect of ph on glossiness of the coating3. 4 漆膜附著力與電泳漆 ph 的關(guān)系漆

7、膜附著力與電泳漆 ph 的關(guān)系見(jiàn)圖 3。從試驗(yàn)結(jié) 果可見(jiàn)，漆膜附著力隨著電泳漆 ph 的降低呈下降趨 勢(shì)。ph 在 5.60 以上時(shí)，漆膜附著力能到達(dá) 0 級(jí)；ph在 4.60 以下時(shí)，漆膜附著力為 2 級(jí)。這可能是因?yàn)殡S著槽液 h+濃度的增加，h+包裹在樹(shù)脂分子周圍，在 外加電場(chǎng)作用下，水分子電解產(chǎn)生氫氣，有些氫氣分 子被樹(shù)脂分子包裹在工件表面未及時(shí)逸出，隨著工件 烘干，氣泡的破裂使樹(shù)脂分子與工件表面存在一定的 間隙，從而使附著力降低。另外，由于涂層與基材界 面間 h+的減少使極性基團(tuán)減少，涂層的附著力也會(huì)降 低2。2.0附著力 / 級(jí)1.51.00.50.06.05.65.24.84.44

8、.0ph圖 3 ph 對(duì)漆膜附著力的影響figure 3 effect of ph on adhesion strength of the coating3. 5 漆膜沖擊強(qiáng)度、硬度與電泳漆 ph 的關(guān)系試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，漆膜沖擊強(qiáng)度和硬度受電泳漆 ph 的影 響不大。當(dāng) ph 在 6.00 4.20 之間，漆膜的沖擊強(qiáng)度均50 kgcm，硬度均為 3h，并未隨電泳漆 ph 的降低呈規(guī)律性的變化。這可能是因?yàn)橥磕ぴ诠袒瘯r(shí)環(huán)氧樹(shù)脂表面質(zhì)量較好。隨著 h+濃度增加，已經(jīng)沉積到工件表 面上的樹(shù)脂返溶速度增大，當(dāng)返溶速度大于沉積速度 時(shí)，涂膜厚度會(huì)降低4-5。在成膜過(guò)程中產(chǎn)生的水分子隨著電滲的進(jìn)行從涂 膜內(nèi)表

9、面向外滲透出來(lái)，該過(guò)程中產(chǎn)生水痕，使涂膜 表面質(zhì)量變差；另一部分水分子在外加電場(chǎng)的作用下 電解為 oh和 h+，氫離子向陰極附近移動(dòng)，在陰極表 面兩個(gè) h+結(jié)合產(chǎn)生氫氣釋放出來(lái)。氫氣在從涂膜內(nèi)表 面向外逸出的過(guò)程中破壞了涂膜的完整性。由于氫離 子的減少，涂層與基材界面間的極性基團(tuán)減少，涂層 的附著力降低。而且 h+濃度降低，化學(xué)平衡被破壞， 更多的水分子進(jìn)行電解，陰極表面 oh離子濃度增加， 化學(xué)反應(yīng)向著電沉積方向移動(dòng)，漆膜增厚以達(dá)到動(dòng)態(tài) 平衡。具體的作用機(jī)理為：prnn + rcooh prnnh+ + pcoo； 2h2o + 2e h2 + 2oh；prnnh+ + oh prnn +

10、h2o。5 結(jié)語(yǔ)分子間在化學(xué)鍵的作用下相互交聯(lián)，分子間的柔性支 鏈在受到?jīng)_擊時(shí)通過(guò)運(yùn)動(dòng)吸收沖擊能量以達(dá)到抗沖擊 的效果。不同的交聯(lián)密度直接影響涂膜的機(jī)械性能， 如果交聯(lián)程度不足，涂膜的機(jī)械性能較差3。在成膜的 過(guò)程中，氫離子并不破壞分子鏈之間化學(xué)鍵的相互作 用力，因此對(duì)涂膜的機(jī)械性能不會(huì)產(chǎn)生影響。4 電泳漆的 ph 對(duì)漆膜質(zhì)量的作用機(jī)理分析由以上試驗(yàn)可知，電泳漆 ph 的降低對(duì)漆膜質(zhì)量有 較大影響，主要表現(xiàn)在表面更粗糙，出現(xiàn)橘皮、露底， 漆膜變薄，光澤降低，附著力變小等。經(jīng)分析認(rèn)為： 由于陰極電泳涂料由含有胺基基團(tuán)的改性樹(shù)脂構(gòu)成， 酸的加入使其中和形成親水型并帶有 prnx+(聚合物樹(shù) 脂離子

11、)和 z(相應(yīng)的有機(jī)酸根離子)的聚合物。通電 后，陰極表面由于水的電解產(chǎn)生大量的 oh而呈堿性， 陽(yáng)離子聚合物與 oh相互作用而失去親水性，并在陰 極上以 prnn 的形式沉積下來(lái)形成漆膜。成膜后的 prnn 在 h+的作用下，會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?prnnh+游離在槽液中， 從而出現(xiàn)返溶。槽液中加入少量的 h+會(huì)使通電電流增 大，在外加電場(chǎng)作用下，樹(shù)脂電離產(chǎn)生的 prnnh+離子 增多，此時(shí)返溶速度小于沉積速度，涂膜增厚，工件陰極電泳涂料槽液中的 h+在成膜過(guò)程中起到關(guān)鍵作用，樹(shù)脂分子在 h+的作用下生成陽(yáng)離子型膠體涂料 離子。帶正電荷的膠體涂料粒子在電場(chǎng)的作用下移向 陰極，在陰極表面沉積形成涂膜，同時(shí)成膜后的樹(shù)脂 分子在 h+的作用下出現(xiàn)返溶現(xiàn)象。這兩個(gè)過(guò)程是同時(shí) 進(jìn)行的。在電沉積過(guò)程中產(chǎn)生的水分子一部分隨著電 滲過(guò)程的進(jìn)行析出到涂膜外，在漆膜表面產(chǎn)生水痕； 另一部分由于外加電場(chǎng)的作用而電解產(chǎn)生氫氣，氫氣 在逸出的過(guò)程中破壞了涂膜的完整性，降低了涂膜的 表面質(zhì)量及附著力。參考文獻(xiàn)：1王錫春 . 最 新汽 車涂裝 技術(shù) m. 北京 : 機(jī)械 工業(yè)出 版 社 , 1999: 152-160.2武利民. 涂料技術(shù)基礎(chǔ)m. 北京: