电泳涂料基础知识简介.doc

电泳涂料基础知识简介1 简介 20世纪的后半个世纪，金属件的涂装涌现了新的技术。这些技术解决了人们要求的降低或完全消除涂料释放易燃有毒有机溶剂的问题。解决这些问题的途径之一是水性涂料的开发。为了防止金属的腐蚀，主要使用以水溶性的离子型聚合物为成膜物的水性涂料。这种体系中电泳涂料就是一种在浸槽中直流电场中涂装物品的特殊涂料。这种方法与目前采用的方法十分接近。只有这种方法才可以赋予复杂工件以均匀的涂膜。现在，采用全封闭循环系统进行涂装。涂料几乎不损失。鉴于此，在提倡环保的21世纪，电泳涂料及涂装技术将继续发展下去。 本文论述此种方法的目前状态及其将来的发展趋势。 2 一些物化数据 电泳涂料是以水溶性离子型聚合物为成膜基料，被涂工件可以是阴极或者是阳极，尽管此种涂料在20世纪40年代后期才出现，且应用很有限，一直到20世纪60年代才以电沉积的方法将这些水性涂料转化成涂膜。这主要是因为是以水为溶剂，由于水的特殊物化性，很高的表面张力。会使涂膜在工件的边缘部位产生流挂，释放困难，造成涂膜在干燥的过程中表面起皱等。但是，这些缺点在通电的漆槽中就得到了克服。电泳涂装的机理，在于离子型聚合物的水溶性会随着pH值的变化而变化。 电沉积过程中，最先发生的电化学反应是水的电解。这样在阳极的周围，呈现很强的酸性，而阴极的周围呈现碱性，阳极电泳是含有-COOA多元酸聚合物的胺盐。-COO-基是以阴离子形式在阳极发生沉淀反应的基团，A是NH4。含羧酸聚合物在阳极形成涂膜。另外由于阳极以及金属件的电化学溶解，在沉积涂膜中含有一部分的阳极金属离子。同时会发生金属阳极的电化学溶解和树脂基料的氧化等副反应。 在阴极电泳涂料里，基料中含有胺基团，通过加入酸中和成盐而水溶，形成带有RnXZ-的聚合物，其中Z-为相应的有机酸（多为醋酸和甲酸）基团，RnX为聚合物离子。阳离子型基料（环氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯或其他树脂）含有氨基或叔胺基团，在碱性条件下，阴极周围的阳离子基团由于与OH-相互作用，而失去水溶性，并在阴极上以R3N的形式沉积下来。有很多综述及专论对这种涂料及涂装方法进行了详细的论述，这种涂装方法与电泳过程有一定的相似性，但仍存在着差别，电泳过程针对的是一种憎液胶体的运动，而电沉积发生在聚合物溶液的热动态平衡。涂料中的颜填料也通过电沉积过程沉积在电极上，电沉积涂膜是一种高度集中的胶体结构，并含有少量的有机溶剂。 现在，有一些关于电泳涂料的新观点，有不少专刊及文献阐述了这个领域的技术进展。 2.1不同底材上的电泳涂料 涂料与其他聚合物材料不同，它被涂覆在材料的表面，同样体积而言，施工后具有很大的表面积，这样，涂层一方面与底材相接触，另一方面与外部的环境接触，而底材的特性会影响涂层的化学和结构特性。 在物体表面进行涂装，固体物表面可以影响涂层的应力、取向等性能，同样能催化或抑制涂层的化学反应过程，这样，材料的特性以及涂装前工件的前处理对涂膜的机械性能、防护性能、热力学性能以及涂层的使用寿命均有影响。 与传统基于溶剂释放的溶剂型涂料相比，电沉积涂料中齐聚物的沉积伴随着电化学反应的进行而进行，这样，不同的底材上沉积下来的涂膜的化学成分不同，而且，实践证明即使在阴极电沉积涂料中，金属底材也对涂膜的技术参数及性能有影响。涂装进行前处理和生产具有合适特性的电泳涂料尤其重要。近来，在这方面已获得了新的突破。 带电的颗粒在电场作用下向着其电性相反的电极移动，称为电泳(electrophoresis,简称EP)。1937年瑞典科学家Tiselius设计世界上第一台电泳仪，建立”移界电泳法(moving boundary EP)”。由于”移界电泳法”电泳时自由溶液受热后发生密度变化产生对流，始区带扰乱，分辨性不高且加上电泳仪器昂贵，不易推广。故50年间，改进电泳仪及找寻滤纸(paper)、醋酸纤维生素薄膜(cellulose acetate membrane)、淀粉、琼胶糖(agarose) 做为支持介质。60年间更找到聚丙烯酰氨凝胶(polyacrylamide)为支持介质并发展了SDS-polyacrylamide 电泳、等电点电泳、双向电泳和印迹转移电泳等技术。这些技术具有设备简单、操作方便、分辨率高等优点。目前，电泳技术已成为生物化学、免疫学、分子生物学以及密切相关的医学、农、林、牧、鱼、制药、某些工程分析中必不可缺的工具。电泳原理一、电荷的来源 任何物质由于本身的解离作用或表面上吸附其它带电质点，在电场中便会向一定的电极移动。作为带电颗粒可是小的离子，也可是生物大生子，蛋白质、核酸、病毒颗粒、细胞器等。其中，组成蛋白质的氨基酸次单元体为两性物质，在一定的pH条件下可解离带电而形成电荷来源。二、泳动度 不同的带电颗粒在同一电场的运速度不同，其泳动速度用迁移率(mobility)来表示。泳动度即带电颗粒在单位电场下的泳动速度。可以下公式计算：U = v/E = (d/t)/(V/l)=dl/Vt 一般所带净电荷数越多，颗粒越小，越接近球形，则在电场中泳动速度越快，反之则慢。可见泳动度与球形分子、介质黏度、颗粒所带电荷有关。三、影响电泳速度的外界因素 影响电泳速度的外界因素之关系可以右式表示 v = E D / C由此式显示泳动速度(v)与电动电势()，所加的电场强度(E)及介质的介电常数(D)成正比，与溶液的黏度()及常数(C)成反比。1.电场强度：电场强度是指每厘米的电位降，即电位梯度。电场强度越高，则带电颗粒泳动越快。2.溶液pH ：溶液的pH值决定带电颗粒的解离程度。如对蛋白质而言，溶液pH值离等电点pI越远，则所带净电荷越多，泳动速度越快。3.溶液的离子强度：离子强度会影响颗粒的电动电势()，缓冲液离子强度越高，电动电势越小，则泳动速度越慢；反之，则越快。4.电渗现象：液体在电场中，对于一个固体支持物的相对移动，称为电渗(electrosmosis)现象。所以电泳时，颗粒泳动的表面速度力是颗粒本身的泳动速度与由电渗携带颗粒移动的速度和。5.对支持物的选择：一般要求支持物均匀，吸附力小，否则电场强度不均匀时，会影响区带的分离及实验结果与扫描图谱均法法重复。6.温度对电泳的影响：电泳过程中由于通电产生焦尔热，热对电泳有很大影响。温度升高时，介质黏度下降，分子运动加快，引起自由扩散变快，迁移率增加。电泳分类一.按分离原理分类：可分成区带电泳、移界电泳、等速电泳和聚胶电泳。二.按有无固体支持物分类：可分成自由电泳、支持物电泳。 电泳槽的形式也是多种多样，有垂直的、水平的、柱状的、毛细管的等不同型态。由此可见电泳种类很多，其基本原理相同，但因不同的支持物或凝胶而有各自的特性。电泳技术在生物科技中，已是不可获缺的技术，对于电泳分离技术的了解有助于研究的重要环节上，可以各种类型的电泳分离技术解决。涂料常见术语及解释1表干时间 surface drying time 在规定的干燥条件下，一定厚度的湿漆膜，表面从液态变为固态但其下信为液态所需要的时间。 2 实干时间 hard drying time 在规定的干燥条件下，从施涂好的一定厚度的液态漆膜至形成固态漆膜所需要的时间。 3 透明度 transparency 物质透过光线的能力。 透明度可以表明清漆、漆料及稀释剂是下含有机械杂质和浑浊物。 4 密度 density 在规定的湿度下，物体的单位体积的质量。 常用单位为千克每立方米（kg/m3）,克每立方厘米（g/cm3）. 5 粘度 viscosity 液体对于流动所具有的内部阻力。 6 固体含量 non-volatile matter content: solids content 涂料所含有的不挥发物质的量。 一般用不挥发物的质量的百分数表示，也可以用体积百分数表示。 7 研磨细度 fineness of grind 涂料中颜料及体质颜料分散程度的一种量度。即在规定的条件下，于标准细度计上所得到的读数，该读数表示细度计某处槽的深度，一般以微米（m）表示。 8 贮存稳定性 storage stability 在规定的条件下，涂料产品抵抗其存放后可能产生的异味、稠度、结皮、返粗、沉底，结块等性能变化的程度。 9 相容性 compatibility 一种产品与另一种产品相混合，而不致于产生不良后果（如沉淀、凝聚、变稠等）的能力。 10遮盖力 hiding power 色漆消除底材上的颜色或颜色差异的能力。 11施工性 application property 涂料施工的难易程度。 注：涂料施工性良好，一般是指涂料易施涂（刷、喷、浸等），流平性良，不出现流挂、起皱、缩边、渗色、咬底；干性适中，易打磨，重涂性好，以及对施工环境条件要求低等。 12重涂性 recoatability 同一种涂料进行多层涂覆的难易程度与效果。 13漆膜厚度 film thickness 漆膜厚薄的量度，一般以微米（m）表示。 14光泽 gloss 表面的一种光学特性，以其反射光的能力来表示。 15附着力 adhesion 漆膜与被涂面之间（通过物理和化学作用）结合的坚牢程度。被涂面可以是裸底材也可以是涂漆底材。 16硬度 hardness 漆膜抵抗诸如碰撞、压陷、擦划等机械力作用的能力。 17柔韧性 flexibitity 漆膜随其底材一起度形而不发生损坏的能力。 18耐磨性 abrasion resistance 漆膜对摩擦作用的抵抗能力。 19打磨性 rubbing property 漆膜或腻子层，经用浮石、砂纸等材料打磨（干磨或湿磨）后，产生平滑无光表面的难易程度。 20黄变 yellowing 漆膜在老化过程中出现的变黄倾向。 21耐湿变性 temperature change resistance 漆膜经过受冷热交替的温度变化而保持其原性能的能力。 22发混 clouding 清漆或稀释剂由于不溶物析出而呈现云雾状不透明现象。 23 增稠 thickening 涂料在贮存过程中通常由于稀释剂的损失而引起的稠度增高现象。 24 絮凝 flocculation 在色漆或分散体中形成附聚体的现象。 25 胶化 gelling 涂料从液态变为不能使用的固态或半固态的现象。 26 结皮 skinning 涂料在容器中，由于氧化聚合作用，其液面上形成皮膜的现象。 27 沉淀 settling 涂料在容器中，其固体组分下沉至容器底部的现象。 28 结块 caking 涂漆中颜料、体质颜料等颗粒沉淀成用搅拌不易再分散的致密块状物。 29 有粗粒 seedy 涂料在贮存过程中展现出的粗颗粒（即少许结皮、凝胶、凝聚体或外来粗粒）。 30 返粗 pig shin 色漆在贮存过程中，由于颜料的絮凝而使研磨细度变差的现象。 31发花 floating 含有多种不同颜料混合物的色漆在贮存或干燥过程中，一种或几种产料离析或浮出并在色漆或漆膜表面集中呈现颜色不匀的条纹和斑点等再象。 32浮色 flooding 发花的极端状况。 33起气泡 bubbling 涂料在施涂过程中形成的空气或溶剂蒸气等气体或两者兼有的泡，这种泡在漆膜干燥过程中可以消失，出可以永久存在。 34针孔 pin-hloes 一种在漆膜中存在着类似于用针刺世的细孔的病态。 35起皱 wrinkling 漆膜呈现多少有规律的小波幅波纹形式的皱纹，它可深及部分或全部膜厚。 36桔皮 orange skin 漆膜呈现桔皮状外观的表面病态。 37发白 blushing 有光涂料干燥过程中，漆膜上有时呈现出乳白色的现象。 38流挂 runs ; sags; curtains 涂料施于垂直面上时，由于其抗流挂性差或或施涂不当、漆膜过厚等原因而使用权湿漆膜向下移动，开成各种形状下边缘厚的不均匀涂层。 39刷痕 brush mark 刷涂后，在干漆膜上留下的一条条脊状条纹现象。这是由于涂料干燥过快，粘度过大，漆刷太粗硬，刷涂方法不当等原因使漆膜不能流平而引起。 40缩孔 craterring 漆膜干燥后仍滞留的若干大小不等、分布各异的圆形小坑的现象。 41厚边 fat edge 涂料在涂漆面边缘堆积呈现脊状隆起，使干漆膜边缘过厚的现象。 42咬底 lifting 在干漆膜上施涂其同种或不同种涂料时，在涂层施涂或干燥期间使其下的干燥膜发生软化、隆起或从底材上脱离的现象（通常的外观如起皱）。 43渗色 bleeding 来自下层（底材或漆膜）的有色物质，进入并透过上层漆膜的扩散过程，因而使漆膜呈现不希望有的着色或变色。 44表面粗糙 bitty appearance 漆膜干燥后，其整个或局部表面分布着不规则形状的凸起颗粒的现象。 45积尘 dirt retention 干漆膜表面滞留尘垢等异粒的现象。 46失光 loss of gloss 漆膜的光泽因受气候环境的影响而降低的现象。 47开裂 cracking 漆膜出现不连续的外观变化。通常是由于漆膜老化而引起。 48剥落 peeling 一道或多道涂层脱离其下涂层，或都涂层完全脱离底材的现象。 49回粘 after tack 干燥不发粘的漆膜表面随后又呈现发粘的现象。影响阴极电泳涂装的因素5.2.1 前言 20世纪60年代美国福特（Ford）汽车公司率先开发了阳极电泳涂料，主要用作汽车底漆。70年代以后，阴极电泳涂料获得了迅速的发展。阴极电泳涂料除保留了阳极电泳涂料的优点外，还具有可避免工件的阳极溶解、泳透力高、抗腐蚀性强、自动化程度高等优点，已广泛用于汽车、家电、仪器仪表、玩具、五金及工艺品等的表面涂装。有关阴极电泳涂料的进展我国已有一些文献报道，我们对阴极电泳涂料的一些最近的发展动向也进行了阐述。 电泳涂料的基料树脂的组成和结构对涂层的性能有着至关重要的影响。阴极电泳涂料是一个多相分散体系，被涂基材的表面组成与结构、电泳前处理以及涂装工艺参数对涂层的性能都有重要的影响。本文就影响电泳涂装的主要因素对电沉积涂层性能的影响进行了讨论。5.2.2 影响阴极电泳涂装的因素5.2.2.l 基材的表面性质 阴极电泳涂装过程中，作为阴极的基材，如低锌、普锌或含锌镍的磷化钢板由于电解作用，沉积的涂层会有缺陷，影响电沉积涂层的防腐性能。此外，电泳时阴极表面碱性增强（开始电沉积时阴极附近的pH值约12），会使部分磷化膜溶解、基材表面微观结构发生变化，影响整体涂层的性能。目前，解决的措施是改进磷化工艺，使基材表面覆盖Zn与Mn、Ca、Fe等金属的复合磷酸盐Zn2M(PO4)2?H2O(式中M为Fe、Ni、Mn和Ca)，以提高磷化膜的耐碱性。 值得注意的是，在不同基材表面上电沉积的涂层其热性能也有差异。如在氧气气氛下，未经过磷化处理的钢板上电沉积的环氧涂层在450即开始热降解，热降解残余量约25；表面镀锌-镍合金的钢板在520开始热降解直至完全。这是因为不同基材表面对阴极放氢反应的催化活性不同，导致环氧主链的吸氢反应程度及涂层的多孔性呈现差异，从而影响了热降解速率。此外，基材对于树脂的固化温度也有影响，比如镀镍表面环氧树脂的固化温度可降低2030。5.2.2.2 电泳前处理5.2.2.2.1 脱脂 脱脂的目的是除去金属表面的油污。目前脱脂普遍采用水溶性碱性脱脂剂，关键在于控制好脱脂温度和脱脂时间。脱脂温度过高，水解速度加快，工件表面易泛黄；温度过低，不利于脱脂液中表面活性剂的润湿、乳化、增溶等作用，脱脂不干净。脱脂液除油能力随pH值的提高而提高，但pH值过高可能使铝及铝合金等金属工件被腐蚀。一般控制脱脂温度6080、脱脂时间1015min效果较好。此外，脱脂后应立即清洗干净。否则金属表面覆盖一层碱性物质，会影响后续除锈和磷化工序，最终使电泳涂层的抗腐蚀性下降。5.2.2.2.2 磷化 对于阴极电泳涂装，磷化膜必须是轻量极的（膜厚为26m）过厚的磷化膜导致电阻增大，使电沉积的效率降低。此外，电泳涂装还要求磷化膜致密而均匀，只有在工件的导电能力、电场强度一致的前提下，才能得到均匀的电沉积膜。我国广泛采用锌系或锌钙系中低温、低渣快速磷化工艺。低锌磷化与阴极电泳配套性好，可充分发挥阴极电泳涂装的优势，发达国家高档汽车的电泳涂装均采用低锌磷化。磷化工序的控制重点是磷化液的游离酸和总酸度、促进剂含量，以及磷化温度和时间。一般低锌磷化采用NO3-促进剂体系（含量15g/L），处理温度5060，浸入时间35min，总酸度2027点（滴定10mL磷化液至酚酞终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数），游离酸0.71.3点（滴定10mL磷化液至甲基橙终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数）。若在锌系或锌钙系磷化液中加入一定量的Ni2+或Mn2+（25g/L），可形成颗粒状晶粒致密的磷化膜，增强磷化膜的耐碱性。从而提高电泳涂层的耐腐蚀性。此外，磷化后必须彻底洗净磷化膜上残留的可溶性盐，因为在湿热条件下这种可溶性盐容易引起涂层的脱落，且它带入电泳槽会严重污染电泳涂料。5.2.2.3 固体分 阴极电泳槽液的固体分通常控制在1825%（质量分数），固体分的高低对涂料电沉积量的影响较大。涂料的固体分高，槽液导电性好，电沉积量也随之增加，但固体分过高（ 30），电沉积量增加过多，涂膜变得过厚，烘烤时因流平性不佳而在表面形成桔皮等弊病；固体分过低（10）时，涂料的泳透力低，涂膜的遮盖力差，还会引起电解反应加剧，涂膜易产生针孔，槽液稳定性变差。实际涂装过程中，由于涂料固体分的下降，需要定期检测固体分的下降值，通过计算向槽液中补加新鲜电泳涂料。5.2.2.4 颜基比 对以颜料为着色物质的阴极电泳漆，颜基比失调会导致涂膜的外观和抗腐蚀能力变差。颜基比过高，涂膜粗糙无光泽，甚至颜料发生沉淀；颜基比过低，涂膜易产生针孔，抗腐蚀能力降低。阴极电泳过程中，一般通过向槽液中补加高颜基比的颜料浆的方法，以维持颜基比恒定在0.240.3。5.2.2.5 助溶剂 助溶剂是阴极电泳涂料的重要组成部分，一方面有利于保持涂料的稳定，另一方面影响涂膜的质量。助溶剂含量太低，降低了树脂的水溶性，导致电沉积量和泳透力降低；助溶剂含量太高，涂膜变厚，与此同时，泳透力和涂膜的击穿电压下降，槽液不易控制。通常，阴极电泳涂料中助溶剂含量为2040%；在中和及用水稀释之后，槽液中有机溶剂一般控制在2%5%。若选择的助溶剂是低沸点的醇类溶剂，生产中还需注意定期补加其损失量。5.2.2.6 槽液的pH值 电泳过程中，槽液的pH值是控制电泳涂料稳定性的重要因素。通常情况下，阴极电泳涂装需严格控制pH在5.906.15。槽液的pH值太高，电泳涂料变得不稳定，严重时导致沉淀析出；槽液的pH值也不应过低，虽然pH值降低时电泳电流增大，电沉积量增加，有利于涂膜形成，但漆膜的再溶解程度也随之加大。 连续电泳时，由于树脂不断沉积，中和剂不断积累，使得槽液pH值渐渐降低、电导率增大，导致泳透力降低。更为严重的是已沉积在工件上的漆膜重新溶解的趋势加大，使沉积膜变薄，失光甚至露底。一般通过极罩法、补加低中和度涂料和更换超滤液的方法来调整pH值，使之稳定在规定的范围之内。5.2.2.7 槽液电导率 阴极电泳涂料槽液的电导率通常在12001600S/cm，维持槽液一定的导电能力，保证涂层的质量。在电泳过程中，由于杂质离子的混入，以及游离出的中和剂的浓度增加的缘故，电导率会逐渐增大。电导率过高既增加耗电量，降低了泳透力，又使槽液升温过快，涂膜光泽降低，颜料颗粒析出、漆膜抗腐蚀能力下降。5.2.2.8 槽液温度 槽液温度对阴极电泳涂装及涂膜性能的影响是非常显著的。在其他工艺条件不变的情况下，升高温度，槽液粘度降低，电极反应加快，同时涂膜的电阻值也下降，有利于电沉积，使膜厚增加。但槽液温度过高（35），涂膜变得粗糙，烘干后产生波浪状的堆积，且槽液中的助溶剂易挥发，导致槽液变质，稳定性变差。温度过低（15 ），沉积量很小，涂膜很薄，光泽度和遮盖力都差，且槽液粘度大，电沉积过程中产生的气泡难以消除，漆膜易出现针孔。一般阴极电泳槽液温度控制在 2834，实际操作中需采取恒温措施。以防止槽液温度超出此范围。5.2.2.9 电泳电压 阴极电泳涂装的电压主要取决于涂料的品种，操作时还应该综合考虑极间距、极比、槽液温度等因素，以确定最佳电压范围。电压的高低对电泳涂膜的质量影响很大。通常电泳时间是固定的，通过提高或降低电压来调节涂膜厚度。极间电压越高，电场强度越强，电沉积量亦随之增加，工件内表面及半封闭面的涂膜厚度增大。但电压过高，工件入槽瞬间的冲击电流太大，涂膜沉积速度过快，易造成涂膜外观和性能变差。电压高到超过电泳膜的击穿电压时，沉积涂膜被击穿，电解反应加剧，电极表面产生大量气体，涂膜表面产生大量气泡。电泳电压过低，涂料泳透力差，沉积速度慢，效率低，涂膜变薄。一般在保证涂膜外观质量前提下，尽可能采用较高的电压进行阴极电泳涂装。电压控制在150340V为宜。 据文献报道，阴极电泳涂装时采用不同的供电方式对涂膜的外观影响较大。线性升高电压既可获得较高的泳透力，又可限制峰值电流，防止涂膜弊病的产生。5.2.2.10 电泳时间 一般情况下，电泳时间长，膜厚及泳透力会增加，涂膜电阻值也随之增大，约23min后，涂膜达到一定厚度，厚度就几乎不再增加。电泳时间过长，会导致涂膜缺陷产生，外观变差。因此，在保证涂层质量前提下，应尽量缩短电泳时间，电泳结束后，被涂物应尽快从槽中取出，以免涂膜发生再溶解而变薄。5.2.2.11 极间距与极比 阴极电泳时阳极与阴极（被涂物）之间的距离（极间距）和面积比值（极比)对电沉积效率有一定影响。极间距过远，极间电阻增大，电沉积效率降低，沉积量减小，涂膜不均匀，局部甚至电泳不上；反之则会产生局部电流大和过量电沉积，影响膜厚均匀度。一般合适的极间距为50400mm。对于较大的工件，必要时可设置辅助阳极，以达到合理的极间距范围。阳极面积过大，被涂物表面易产生异常电沉积，沉积出的涂膜厚且粗糙，附着力也降低；阳极面积过小，电沉积效率降低，涂膜变薄，泳透力也低。一般合适的极比（阳极面积阴极面积）为1/41/6。5.2.2.12 烘烤温度和时间 烘烤温度和时间对涂膜的耐腐蚀性、耐冲击性均有很大的影响。高温长时间烘烤可能导致涂膜泛黄、变脆等；烘烤温度太低，树脂没有充分交联，耐腐蚀性变差。一般烘烤温度为165180，烘烤时间2030min。电泳涂料常规参数介绍以及检测方法1固体分的测量 固体份是指电泳涂料在105时加热3小时后，剩余的干燥树脂和颜料份的百分含量。测定方法如下: 称取约2g的槽液存于干燥洁净的小蒸发皿中，在105下，烘干3小时，称量。 计算：NV%=（W2/W1)100% 式中: NV%固体份值 W2 烘干后残留物重量 W1 样品起始称量 测定时，可取23个平行实验计算平均值。 2PH值的测定 测定pH值，可采用一般pH计。测定前，先按pH计的说明书校准计。测定温度控制在25。其中槽液、极液、超滤液、去离子水可直接取样测定，而乳液和色浆则必须先用去离子水稀释一倍后再测定。 3电导率的测定 电导率的测定可采用一般的电导仪测定。具体步骤如下: 先按电导仪的使用说明书预热，调试仪器。 再根据说明分别测定待测液体的电导率。注意温度控制在25。 4MEQ值的测定 电泳涂料的MEQ值=中和剂胺值（酸值），也可用中和100g涂料固体份所需中和剂的毫克量来表示。 MEQ值的测定方法如下（仅适用于槽液）： 取10g电泳涂料槽液（精确到1mg）放入250ml烧杯中，加入50ml四氢呋喃，用电磁搅拌充分搅拌均匀。 用0.1N氢氧化钠，3ml以分的速度（自动或手动滴定均可）进行滴定。 将所有测定的数据记作消耗碱的函数。 经所测定的各点圆滑连接，用平行尺根据曲线的拐点找出曲线与拐点的两条平行切线的垂线相交二分之一点，此点即为中和点。此点对应值即为消耗的碱量。 计算: （）N100WS 式中: 等当点时耗碱量（ml） 四氢呋喃耗碱量（ml） 氢氧化钠溶液的浓度 试样的固体份（） 试样重（g） 5库仑效率的测定 库仑效率是指消耗单位库仑的电量沉积的采用一般的库仑计漆膜的重量，以毫克库仑来表示。 阴极电泳涂料槽液的库仑效率测定:（采用一般的库仑计） 磷化钢板称量，在标准电泳条件下，制备样板。在泳板过程中记录库仑计上的库仑数值Q。 在规定的烘干条件下，待烘干的样板冷却后称量，测得涂料在样板上的沉积量W（mg）。 计算: 库仑效率（毫克c） 6灰分和颜基比的测定 电泳涂装场合的颜基比是指电泳涂料、槽液或者涂膜中的颜料和基料（树脂）之比。颜基比的测定有溶剂法和测灰分法。电泳涂料所用的颜料，除碳黑外一般都是不燃性的无机颜料，因而常用测定灰分来算出颜料份，方法简便。 1) 检测仪器和材料 坩锅和马福炉 恒温干燥箱 2) 测定方法 称取定量（10g左右）的漆样或槽液样于已称量的坩锅中; 在1105下烘干1小时，随后在200250下烘1小时，再在400450烘0.5小时，再升温至800煅烧0.5小时; 冷却后将坩锅重新称量; 计算: 灰分（）100/（）（/100） 颜基比（）（CA）/K D（BA）（C-A）K 式中: 坩锅的重量（g） 坩锅加试样重量（g） 煅烧后坩锅加试样重量（g） 漆样固体份（） K 为碳黑修正系数，在黑漆中K= 1.15 7加热减量的测定 将供试验的样板（钢板或磷化钢板）用天平称重w0； 按标准规定的条件进行电泳，水洗后放置0.5小时以除水； 将除水后的样板在140/30min烘干后，在干燥器内冷却，称重w1； 再将上述干燥后的样板在170/30min烘干后，在干燥器内冷却，称重w2； 计算加热减量（%）=（w1-w2）/（w1-w0）100% 8再溶性的测定 按标准规定的条件制备电泳涂膜样板； 断开电源后将样板取出，然后将样板的1/2直接浸泡在正在搅拌的槽液中，并用秒表计时； 10分钟后将样板取出，并用水冲洗，按标准烘干条件将样板进行烘干； 目测浸泡前后样板的外观有无明显差异，然后用测厚仪测定样板浸泡前后漆膜的厚度（多点测量的算术平均值），并记录； 计算： 再溶性（%）=（m1-m2）/m1100% 式中： m1：浸泡前样板的平均膜厚（m） m2：浸泡前样板的平均膜厚（m） 9泳透率的测定 1）仪器和材料： 泳透率盒 a.测试板：磷化钢板，尺寸：（300-350）1050.75mm b.隔条：硬聚氯乙烯条二根，尺寸：410（300-350）mm c.防水胶带：宽度为20mm和38mm两种 电泳槽：PVC塑料槽，内壁尺寸为120200350mm，装填漆液高度为300mm，相当于7200ml。 阳极（适用于阴极电泳涂料涂装） 材料为不锈钢板，尺寸为被覆物的阴极面积的1/41/2，位于电泳槽的纵侧面，相对阴极伏特盒放置。 对于阳极电泳涂装为阴极。 电泳装置：0400V可调 2）测定方法： 泳透率盒的制作： a.测试板：磷化钢板，尺寸：（300-350）1050.75mm b.隔条：硬聚氯乙烯条二根，尺寸：410（300-350）mm c.防水胶带：宽度为20mm和38mm两种 将泳透率盒放入已熟化好的电泳槽中，使盒底边距槽底605mm，与电泳槽壁的距离为302mm； 伏特盒于其相对应电极的距离为1552mm； 接好电源，将电压在15s内升至规定电压，电泳3min后，断开电源； 取出泳透率盒，撕去固定测试板两边的胶带，取出隔条； 将测试板用去离子水冲洗，然后按该电泳涂料规定的干燥条件烘干测试板； 隔条清洗干净，以备再用。 3）结果表示： 测定每一块测试板内表面漆膜长度，平均长度以mm计算，其数值即是漆的直观泳透率值。 说明： 测试结果取两次试验的平均值； 记录时必须注明相应电压。电泳技术的现状和发展 早期的电泳技术是由瑞典Uppsala大学物理化学系Svedberg教授提出了荷电的胶体颗粒在电场中移动的现象称其为电泳（electrophoresis）。于1937年，收Arne Tiselius教授-诺贝尔奖金获得者，利用些电泳现象，发明了最早期的界面电泳（moving boundary），用于蛋白质分离的研究，开创了电沪泳技术的新纪元。此后，各种电泳技术及仪器相继问世，先进的电泳仪和电泳技术的不断发展，使它在生物化学实验技术中占重要地位，按电泳的原理有三种形式的电泳分离系统：原则上按电泳的原理来分，即移动界面电泳（moving boundary ek|lectrophoresis）、区带电泳（zone electrophoresis）和稳态电泳（steady state electrophoresis）或称置换（排代）电泳（displacement electophoresis）。在自由移动界面电泳，是带电分子的移动速率通过观察界面的移动来测定，该方法已成为历史。代之以采用支持介质的区带电泳。 区带电泳因所用支持体的种类、粒度大小和电泳方式等不同，其临床应用的价值也各有差异。固体支持介质可分为两类：一类是滤纸、醋酸纤维素薄膜、硅胶、矾土、纤维素等；另一类是淀粉、琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶。由于它们具微细的多孔网状结构，故除能产生电泳作用外，还有分子筛效应，小分子会比大分子跑得快而使分辨率提高。它的最大优点是几乎不吸附蛋白质，因此电泳无拖尾的现象。低浓度的琼脂糖电泳相当于自由界面电泳，蛋白质在电场中可自由穿透，阴力小，分离清晰，透明度高，能透过2007000nm波长的着色区带的检测敏感性，为此第一类支持介质现已被第二类支持介质所替代。 稳太电泳或称置换电泳的特点是分子颗粒的电泳迁移在一定时间后达到稳态，如等电聚焦和等速电泳。 区带电泳是临床检验领域中应用最广泛的技术，有重要临床意义，尤其是其他新技术，更扩大了其应用范围，提高了检测技术，现对该技术的现状与发展作。不同类型之电泳漆之工艺路线及原因（一）环氧型电泳漆 此类电泳漆主要用于大型工业企业，对防腐抗锈要求较高，品种有黑、灰、红、黄等各种颜色，主要用于汽车工业、自行车行业、摩托车行业、家电行业等，电泳漆膜为不透明色。1、工艺路线 上挂预清洗脱脂热水洗冷水洗酸洗水洗表调磷化水洗水洗纯水洗纯水洗电泳回收回收纯水洗纯水洗进烘箱下挂 2、 各工位之作用(1)预清洗：清除金属碎骨及焊渣，消除磷化及电泳潜在的尘埃源。 (2)脱脂：有效的清洗分散及除掉工件表面的矿物油、润滑剂及冲压拉延油，提高磷化效果及减少带入电泳膜及电泳涂膜烘干时翻边及焊缝处易引起的缩水污染物。(3)热水洗：有效处理工件表面的遗留碱膜。 (4)酸洗：除锈及活化金属表面。 (5)表调：调整表面，以形成疏密均匀之磷化膜。(6)水洗及纯水洗：充分水洗，避免前道工序之酸、碱及盐份带入电泳槽污染漆槽，影响漆膜。纯水电导率小于5s。 (7)电泳：在计量好电压及时间下，形成电泳膜。 (8)纯水回收：回收水洗，减少漆液浪费，回收降低生产成本。(9)烘烤：使漆膜在高温160180下熟化，固化。 （二）丙烯酸及聚氨脂电泳漆、工艺路线 上挂有机溶剂除蜡超声波除蜡热水洗阴极除油阳极除油酸洗冲击镍（不锈钢）/预铜（锌压件）酸铜亮镍闪银此工艺主要针对装饰性工件，要求外观漂亮及较少防腐性的轻工业产品，例如：眼镜、打火机、锁具、灯具、文具、文体用具及饰品发夹行业，此电泳漆膜为透明色，与各种色浆搭配，在各个电镀工艺中均可达到五颜六色之鲜艳效果，此工艺在国内已被大量推广应用。 、各主要部位之作用 (1)前处理：彻底地前处理，可预先解决电镀中80%90%的故障。(2)预冲镍：消除不锈钢制品之不良结合力。(3)预铜：消除锌压铸件之起泡现象。 (4)镍：与各种色浆配套，可电泳出：暗色的金色、黄铜色、红铜色、黑铜色、仿古铜色、黑镍色、蓝色、红色、紫红色、黄色、绿色等各类颜色。(5)闪银：与各种色浆配套，可电泳出各种鲜艳的颜色。如：纯金色、24K金色及黄铜、鲜红、仿古铜、黑镍等五颜六色。 电泳技术的基本原理和分类在电场中，推动带电质点运动的力（F）等于质点所带净电荷量（Q）与电场强度（E）的乘积。FQE质点的前移同样要受到阻力（F）的影响，对于一个球形质点，服从Stoke定律，即：F6r式中r为质点半径，为介质粘度，为质点移动速度，当质点在电场中作稳定运动时：FF即QE6r上式交换后可写成/E的含意为单位电场强度下的移动速度，这里可用迁移率表示，即从上式可见，球形质点的迁移率，首先取决于自身状态，即与所带电量成正比，与其半径及介质粘度成反比。除了自身状态的因素外，电泳体系中其它因素也影响质点的电泳迁移率。电泳法可分为自由电泳（无支持体）及区带电泳（有支持体）两大类。前者包括Tise-leas式微量电泳、显微电泳、等电聚焦电泳、等速电泳及密度梯度电泳。区带电泳则包括滤纸电泳（常压及高压）、薄层电泳（薄膜及薄板）、凝胶电泳（琼脂、琼脂糖、淀粉胶、聚丙烯酰胺凝胶）等。自由电泳法的发展并不迅速，因为其电泳仪构造复杂、体积庞大，操作要求严格，价格昂贵等。而区带电泳可用各种类型的物质作支持体，其应用比较广泛。本节仅对常用的几种区带电泳分别加以叙述。新一代高柔韧性电泳漆的应用电泳作为表面处理的一部分，凭借其优异的性能，简单的操作，在行业中得到了迅猛的发展和应用，然而在一些有特殊要求的行业中，目前市面上的电泳涂料仍满足不了要求，新一代高性能电泳涂料的发展及应用解决了这方面的难题。 以下介绍的是高柔韧性电泳漆在要求有强的柔性及韧性的工件表面应用工艺，以麦克风及台灯上新用的弹簧支管为例，工件构造：弹簧及弹簧缝包三角铁组合成形。 工艺流程：酸洗水洗预脱脂脱脂水洗水洗磷化水洗水洗超声波清洗纯水洗电泳喷淋洗水洗纯水洗风干烘烤 设备： 1电泳槽：材料PVC或玻璃缸，配有漆液主循环过滤系统、超滤系统、热交换循环系统、阳极隔膜箱，主要分为主槽和副槽，副槽内电泳漆不直接参与电泳涂层，而是电泳漆液循环泵吸入口，积聚泡，加漆及超滤液返回电泳槽的周转的地方，一般电泳主槽和副槽容积比为1：10，平时循环落差为50mm左右。 2超滤机：超滤即通过一种半透膜，该膜孔径在10-3-10-2m，能将槽液中悬浮的颜料，高分子树脂截面挡回而使用槽液中的去离子水、有机溶剂、无机杂子、低分子树脂和前处理带来的磷酸盐通过半透膜，收集汇流在一起成为超滤渗透液，超滤的品种有管式、卷式、中空纤维式、板式，目前以卷式和中空纤维较好。其中UF排量根据槽体大小选择，以我们公司为例有20L、50L、100L、200L、500L/每小时的UF排量。 3纯水机：电泳时纯水的要求较高，好的纯水是保证电泳涂装性能的基础，纯水机有反渗透、电渗析、离子交换树脂等几种。目前市面上用得多的是离子交换，其出水量根据生产选择，以我公司为例有0.5T/H、1T/H、2T/H、5T/H的纯水机。 4电源：间歇式软启动，自动计时控制功能，稳压限流功能，过流短路过载保护功能。 各工艺的要求及指标： 1酸洗：根据工件的锈蚀情况而定，如果工件无锈蚀，此工艺可省去，如需要，建议用磷酸。 2脱脂：此工序非常重要，脱脂的程序直接影响到后序工艺及成品的质量和效率，本工艺要求超声波，以除去夹层中的油脂，温度在70左右。 3磷化：此目的是增强漆膜结合力及整体涂层防护功能，根据工件的特点，即弹簧本身及夹缝三角铁的松紧程度，此工序可用镀锌替代。 4超声波清洗：由于工件夹缝多的特点，此工序是为了彻底清除夹缝中的残液，以免影响后续工艺，工序中为清水中清洗，水温在80左右为佳。 5电泳：此工艺所用产品为新一代高柔韧性的产品KLL-8098，具有较优异的涂层性能，配槽比例为漆：水=1：4，操作电压60-150V，时间60S，温度180，操作条件的选择应根据工件的大小数量进行择优选取。 根据本工艺生产出来的产品，外观平滑，弯曲后，夹缝处涂层完整，无缺口产生，与市面上普遍应用的电泳漆相比较，其夹层处的泳透力及其柔韧性强得多，整体效果两者不可相提并论。 科技的发展促使工业的腾飞，新一代高性能电泳漆的应用，将会使电泳行业的优势更加明显，电泳也将在更多，更广泛的领域中得到应用。电泳涂装 （以铝材电泳为例）?电泳原理 阳极电泳用水溶性树脂是一种高酸值的羧酸盐，在水中溶解后以分子和离子平衡状态存在于直流电场中，通电后，由于两极的电位差，离子定向移动，阴离子沉积在阳极表面，而阳离子在阴极表面获得电子还原成胺，它是一个电化学反应，包括电泳、电解、电沉积和电渗四个同时进行的过程。 1.电泳：在直流电压作用下，分散在介质中的带电胶体粒子在电场作用下向与其所带电荷相反的电极方面移动，叫电泳。 2.电沉积：阴离子树脂放出电子沉积在阳极表面，形成不溶水的漆膜，此过程叫电沉积。 3.电渗：电泳逆过程，当阴离子树脂在阳极上，吸附在阳极上的介质在内渗力的作用下，从阳极穿过沉积的漆膜进入漆液，称电渗。 4.电解：电流通过漆液时水便发生电解阴极放出氢气，阳极放出氧气，此过程即为电解 电泳涂料 有人说，电泳涂料可划分为三代，第一代为环氧树脂涂料，第二代为丙烯酸树脂涂料，第三代为聚氨酯涂料。由于环氧涂料主要应用于汽车底盘，第三代主要用于阴极电泳漆，涂覆于首饰表面，故目前主要介绍第二代，即丙烯酸树脂涂料 .此树脂如一团乱麻，羧基藏于里，胺基接于外，其中最先的羧基有 70%被胺基取代，因其树脂中存在-COONHR，使树脂成为水溶性。铝型材表面涂覆的丙烯酸树脂多采用胺基树脂为固化剂进行交联固化，同时，涂料分子均匀性对工艺操作有很大影响，一般说，乳化越好，分子越均匀。 ?涂装工艺流程 1. 除油 :如有酸回收装置,推荐采用碱性除油,因碱性除油后,铝型材表面比较光亮,且不会与后面的碱蚀发生副作用,如用碱性除油,其主要成份是Na 2 CO 3 和NaOH. 2.水洗:自来水洗去前道工序的酸或碱蚀:加入碱蚀剂的碱蚀工序,会降低型材表面光亮度,但效果并不十分明显主要应注意不可使槽中Al 3 含量过大，温度过高，否则易产生洗不去的花斑，涂漆烘干后呈黄色。 3二道水洗：最好有喷淋或加大溢流，以保证清洗彻底。 4除灰：用 HNO 3 效果较好，但要注意加强水洗（最少二道+喷淋）。 5水洗：自来水用 H 2 SO 4 除灰，一道水洗即可，用HNO 3 除灰，需二道水洗。 6氧化： H 2 SO 4 氧化一般为20min，使氧化膜达到9，某些公司推销的所谓的高温氧化剂，其主要成份是一种混酸，建议不要使用，对氧化膜的色泽、硬度、可着色性均无好处。 7水洗：自来水 二道 加大溢流。 8着色：用单锡盐、单镍盐、锡镍复合盐均可，注意不要有色差，因为色差会在电泳涂漆后加大。 9水洗：最好加喷淋，以期尽量减少对后道工序酸的带入量。 10热纯水洗：要求电导率 100s/cm,温度70-80,PH=4-6,尤其是银白涂漆型材或氧化中电压较大的型材应在此槽中处理较长的时间, PH值可用三乙胺进行调整. 11纯水洗 : 要求电导率100s/cm ,室温,PH=4-6,处理2-4分钟即可. PH值可用三乙胺进行调整. 五 . 电泳涂装设备 1电泳槽及其辅助设备 2电泳槽：槽体内一般用硬聚氯乙烯塑料或环氧玻璃钢衬里 3溢流槽：其作用是控制电泳槽内漆液高度，排除漆液表面的泡沫，其容量通常取电泳槽容量的 1/5。 4搅拌循环系统：其主要作用是保证漆液成份和浓度均匀。其循环泵的流量应保证能使整个电泳槽的漆液在 1小时内循环4 6次。在气温较高或连续生产时，因温度上升故在循环系统中应有冷却装置 。在冬季，若槽液温度降到10以下，必须先升温在进行生产，可通