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汽车底漆自动沉积涂料的研究,自动沉积涂料中的活性物质是影响漆液活性和稳定性的重要因素
2019年09月30日    阅读量:1144    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

0 前 言

自动沉积涂料又称自泳漆, 是在自动沉积涂装工艺理论基础上开发出来的一种新型漆, 在金属上利用自动沉积工艺形成的涂层, 再经过固化成膜。


自泳漆及其自动沉积涂装工艺的特点是: 提高了自动化程度, 是溶剂型喷漆无法比拟的; 通过破乳-键合吸附成膜, 工艺流程简单, 不需用电和磷化, 成本大大低于电泳漆; 自泳漆靠钢件与溶液自身的电化学反应成膜, 凡是浴液能到达的钢件部位都能均匀地泳上漆膜, 没有电泳漆薄边和水溶型浸漆厚边的问题, 泳透力较高; 自泳漆是在高活化的新生钢件表面成膜, 其漆膜的抗腐蚀性能超过磷化后的喷漆和阳极电泳漆, 这是因为漆膜与钢件活化表面除了有物理作用以外还有化学键合作用 。


1 试 验

1. 1 乳胶的合成

在机械搅拌条件下将非水溶性单体置于水介质中, 由乳化剂分散成乳状液进行聚合反应得到乳胶中国化工网okmart.com。试验用乳胶配方与工业生产配方一致。生产1 kg乳胶配方如下: 441 g 蒸馏水, 混合单体( 190 g 丙烯酸, 300 g苯乙烯, 20 g 甲基丙烯酸, 2. 5 g过硫酸铵, 20 g丙烯酸羟丙酯), 1 g十二硫醇, 25 g乳化剂。


将水与乳化剂倒入反应器中, 搅拌均匀后加入20%的混合单体, 50 ℃ 下, 乳化1 h 后升温到73 ℃ , 加入50%的过硫酸铵溶液并控温于85 ~90℃ 之间。当回流减少时开始滴加剩余混合单体, 滴入全部单体的30%左右后, 在剩余单体中加入十二硫醇, 同时滴加剩余的50%过硫酸铵溶液。控制滴加速度, 使单体与过硫酸铵溶液同时滴完,滴加完毕后恒温1 h, 冷却至室温出料。

1. 2 原漆的配制

原漆配方如下(体积分数): 90%乳胶, 4%碳黑浆, 6%蒸馏水。先将碳黑浆加入容器中, 再加蒸馏水, 然后边加乳胶边搅拌。搅拌速度为800 ~1 000 r /m in, 搅拌1 h, 然后用300~ 400目的滤布过滤, 除去沉渣。

1. 3 自泳漆浴液的配制

自泳漆浴液配方如下(体积分数) : 25%固含量原漆( 40%), 70%水, 4. 2% Fe3+( 3%), 0. 42%H2O2 ( 30%), 0. 042% HF( 40%)。原漆先用水稀释, 然后在搅拌条件下加入剩余的水和FeC l3、HF、H2O2 混合溶液, 搅拌均匀即可。

1. 4 自泳漆浴液的活性试验

浴液活性的高低确定了自泳漆的效果, 通过定量试验, 将浴液稀释至固体质量分数为8%的漆液, 按比例加入一定质量浓度的酸、盐等活性物质,从中取出5组40mL浴液, 分别滴入一定质量浓度的FeC l3 溶液10 mL(边滴边振荡)。静置24 h, 将其通过200目滤布, 观察浴液滤过情况, 并称量干燥后残留在滤布上的絮凝物, 由此判断浴液是否破乳, 得到浴液破乳所需的FeC l3 最低浓度值。

 

2 结果与讨论

2. 1 HF的影响

HF的作用是用于调整浴液的pH 值及配位其中的Fe3+ 。pH 值越低, 浴液活性越大, 同时也更不稳定, 严重时会使浴液失稳而报废。而在一定pH 值范围内, 随着HF浓度增加, FeC l3 的加入量也增加, 即HF 的加入能使浴液破乳所需的FeC l3量增加, 提高浴液稳定性。这主要是由于HF中电离出的F- 在一定范围内能配位一定量的Fe3+ , 使其不能游离而失去氧化剂的作用(见图1)。

HF浓度对浴液的影响

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2. 2 CuSO4 浓度的影响

根据原电池原理, CuSO4 溶液加入可以使浴液中原来的电池对应Fe3+ /Fe2+ 部分变为Fe3+ /Cu2+ , 从而使浴液电势增大, 易于乳胶破乳, 利于漆膜生成, 但同时也使浴液的稳定性降低(见图2)。

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CuSO4 浓度对浴液的影响

2. 3 CaCl2 浓度的影响

浴液是亚稳定体系, 盐的加入会产生影响, 比较常见的是Ca2+ 。试验发现CaC l2 对浴液的活性影响不明显, 但CaC l2 的加入促使浴液中碳黑浆和乳胶分层( 8%的浴液加入质量浓度为0. 8%的CaC l2 就会分层), 导致浴液不能用。这是由于Ca2+ 的加入占据了原来碳微粒分散在浴液中的空间, 使其与浴液分离。

2. 4 H2O2 浓度的影响

氧化剂的作用是将溶解出的Fe2 + 氧化成Fe3+ ,Fe3+ 的浓度超过一定值时就会使浴液在金属处产生脱稳定作用, 形成涂层。因此, H2O2 的加入能使浴液的稳定性发生变化, 但变化比较小(见图3)。

H2O2 浓度对浴液的影响

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2. 5 H3 PO4 对HF的替代性

由于HF有一定腐蚀性, 而磷酸腐蚀性较弱,改用磷酸调节浴液的pH 值, 但其效果不如HF。虽然磷酸的加入能在一定范围内提高浴液的稳定性, 但同时会使浴液底部产生沉淀, 过滤时会沉积在滤布上, 这不利于实际生产。在允许的酸度下,磷酸的影响见图4。

H 3 PO4 浓度对浴液的影响

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2. 6 自动沉积涂料浴液的活性判断

取40mL浴液(无论是否加入活性物质), 加入10mL一定质量浓度的FeC l3 溶液, 静置24 h,通过200目滤布, 称量干燥后残留在滤布上物质的质量。结果发现, 如果其质量超过2 g, 则浴液的活性太高, 需要调整。


汽车底漆自动沉积涂料的研究

龙 沁, 谢克难, 廖 立, 康 明

(四川大学化工学院, 四川成都 610065)


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