电泳漆pH对漆膜质量的影响

1、【涂装】电泳漆 ph 对漆膜质量的影响张亚刚（宝鸡华山工程车辆有限责任公司，陕西 宝鸡721013）摘要：以两起电泳底漆的生产质量事故为切入点，经初步分析 后以双组分阴极电泳涂料 ph 为研究对象，从漆膜表面质量、漆 膜厚度、光泽度、附着力、冲击强度等性能方面进行对比实验， 分析其对漆膜质量的影响，并分析了 h+在成膜过程中的作用机 理。实验结果表明，电泳漆 ph 较高时涂膜外观质量较好，在 ph 5.40 时，漆膜逐渐变粗糙，并随着 ph 的逐渐降低，漆膜 外观质量越来越差。漆膜厚度随电泳漆 ph 的降低呈先升高后下 降趋势，在 ph = 5.60 时，漆膜厚度达到最大。漆膜光泽与附着 力随

2、着电泳漆 ph 的降低呈下降趋势。漆膜冲击强度和硬度受电 泳漆 ph 的影响不大。 关键词：阴极电泳漆；ph；返溶；电渗；附着力；漆膜厚度； 光泽度；冲击强度中图分类号：tq639.8文献标志码：a 文章编号：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 时，漆膜 厚度随着 ph 的下降而逐渐升高；ph = 5.60 时，漆膜 厚度达到最大值 24.9 m；ph 20.0测厚仪25.6 附着力/ 级0划格器0 冲击强度/50冲击仪合格 (kgcm) 硬度2h硬度计3h光泽(60)40.0 80.0

5、光泽仪68.22. 5 对比试验以实验用电泳漆作母本，依次向其中加入配套用度大于沉积速度，漆膜厚度下降。2624漆膜厚度/mm22201816141210中和剂(每次用移液管加入 1 ml 醋酸)调整 ph，搅拌 均匀后依次进行电泳试验，试验完成后烘干试板，再 进行各项性能检测并对比。试验条件：一段电压 100 v，时间 30 s；二段电压 220 v，时间 150 s。烘干条件：170 c，30 min。3 结果与讨论3. 1 漆膜外观与电泳漆 ph 的关系电泳漆 ph 对漆膜外观的影响见表 3。结果显示， 电泳漆 ph 较高时涂膜外观质量较好，在 ph 5.40 时，电泳漆 ph 每降低

6、0.20，漆膜光泽度下降 0.4% 0.8%；ph 5.00 时，电泳漆 ph 每降低 0.20，漆膜光泽度下降 0.1% 0.2%。这可能是因为随着槽液的 h+浓度增加，漆膜表 面逐渐出现凹坑，表面质量变差。h+浓度较小时，表 面质量变差使漆膜表面失去光泽，光泽度下降明显； 随着 h+浓度的增加，漆膜外观质量越来越差，漆膜表 面光泽下降趋于平缓。7065光泽度60555045406.05.65.24.84.44.0ph图 2 ph 对漆膜光泽度的影响figure 2 effect of ph on glossiness of the coating3. 4 漆膜附着力与电泳漆 ph 的关系漆

7、膜附着力与电泳漆 ph 的关系见图 3。从试验结 果可见，漆膜附着力随着电泳漆 ph 的降低呈下降趋 势。ph 在 5.60 以上时，漆膜附着力能到达 0 级；ph在 4.60 以下时，漆膜附着力为 2 级。这可能是因为随着槽液 h+浓度的增加，h+包裹在树脂分子周围，在 外加电场作用下，水分子电解产生氢气，有些氢气分 子被树脂分子包裹在工件表面未及时逸出，随着工件 烘干，气泡的破裂使树脂分子与工件表面存在一定的 间隙，从而使附着力降低。另外，由于涂层与基材界 面间 h+的减少使极性基团减少，涂层的附着力也会降 低2。2.0附着力 / 级1.51.00.50.06.05.65.24.84.44

8、.0ph图 3 ph 对漆膜附着力的影响figure 3 effect of ph on adhesion strength of the coating3. 5 漆膜冲击强度、硬度与电泳漆 ph 的关系试验发现，漆膜冲击强度和硬度受电泳漆 ph 的影 响不大。当 ph 在 6.00 4.20 之间，漆膜的冲击强度均50 kgcm，硬度均为 3h，并未随电泳漆 ph 的降低呈规律性的变化。这可能是因为涂膜在固化时环氧树脂表面质量较好。随着 h+浓度增加，已经沉积到工件表 面上的树脂返溶速度增大，当返溶速度大于沉积速度 时，涂膜厚度会降低4-5。在成膜过程中产生的水分子随着电渗的进行从涂 膜内表

9、面向外渗透出来，该过程中产生水痕，使涂膜 表面质量变差；另一部分水分子在外加电场的作用下 电解为 oh和 h+，氢离子向阴极附近移动，在阴极表 面两个 h+结合产生氢气释放出来。氢气在从涂膜内表 面向外逸出的过程中破坏了涂膜的完整性。由于氢离 子的减少，涂层与基材界面间的极性基团减少，涂层 的附着力降低。而且 h+浓度降低，化学平衡被破坏， 更多的水分子进行电解，阴极表面 oh离子浓度增加， 化学反应向着电沉积方向移动，漆膜增厚以达到动态 平衡。具体的作用机理为：prnn + rcooh prnnh+ + pcoo； 2h2o + 2e h2 + 2oh；prnnh+ + oh prnn +

10、h2o。5 结语分子间在化学键的作用下相互交联，分子间的柔性支 链在受到冲击时通过运动吸收冲击能量以达到抗冲击 的效果。不同的交联密度直接影响涂膜的机械性能， 如果交联程度不足，涂膜的机械性能较差3。在成膜的 过程中，氢离子并不破坏分子链之间化学键的相互作 用力，因此对涂膜的机械性能不会产生影响。4 电泳漆的 ph 对漆膜质量的作用机理分析由以上试验可知，电泳漆 ph 的降低对漆膜质量有 较大影响，主要表现在表面更粗糙，出现橘皮、露底， 漆膜变薄，光泽降低，附着力变小等。经分析认为： 由于阴极电泳涂料由含有胺基基团的改性树脂构成， 酸的加入使其中和形成亲水型并带有 prnx+(聚合物树 脂离子

11、)和 z(相应的有机酸根离子)的聚合物。通电 后，阴极表面由于水的电解产生大量的 oh而呈碱性， 阳离子聚合物与 oh相互作用而失去亲水性，并在阴 极上以 prnn 的形式沉积下来形成漆膜。成膜后的 prnn 在 h+的作用下，会转变为 prnnh+游离在槽液中， 从而出现返溶。槽液中加入少量的 h+会使通电电流增 大，在外加电场作用下，树脂电离产生的 prnnh+离子 增多，此时返溶速度小于沉积速度，涂膜增厚，工件阴极电泳涂料槽液中的 h+在成膜过程中起到关键作用，树脂分子在 h+的作用下生成阳离子型胶体涂料 离子。带正电荷的胶体涂料粒子在电场的作用下移向 阴极，在阴极表面沉积形成涂膜，同时成膜后的树脂 分子在 h+的作用下出现返溶现象。这两个过程是同时 进行的。在电沉积过程中产生的水分子一部分随着电 渗过程的进行析出到涂膜外，在漆膜表面产生水痕； 另一部分由于外加电场的作用而电解产生氢气，氢气 在逸出的过程中破坏了涂膜的完整性，降低了涂膜的 表面质量及附着力。参考文献：1王锡春 . 最 新汽 车涂装 技术 m. 北京 : 机械 工业出 版 社 , 1999: 152-160.2武利民. 涂料技术基础m. 北京: