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电泳漆如何消除“缩孔” |
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newmaker |
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电泳涂料作为一类新型的低污染、省能源、省资源、起保护作用和防腐作用的涂料，具有涂膜平整、耐水性和耐化学性好等特点，容易实现涂装工业的机械化和自动化，适合形状复杂，有边缘棱角和孔穴的工件涂装，被大量应用于汽车、自动车、机电、家电等五金件的涂装，其中阴极电泳漆发展尤为迅猛。
但是，电泳漆在电泳干燥过程中还存在一个问题，容易出现缩孔现象。如何能消除电泳漆的缩孔现象，是电泳漆生产厂商和使用者都十分关注的问题。
“缩孔”的形成
缩孔的形成与电泳漆本身和基材的清洁度有关。而基材或槽液被污染的原因多种多样，主要有以下几点：
1）工件（特别是异形工件）在脱脂清洗工艺中脱脂不干净，由于电泳漆本身具有乳化分散性使工件表面的油脂慢慢分散到槽液中，越积越多并造成漆膜缩孔；
2）工件脱脂不干净，表面有油污，造成缩孔；
3）电泳涂装线工业润滑油渗漏到槽液中形成的污染；
4）电泳漆配方含硅原材料Si-O 键水解，形成硅氧烷，成为低表面张力水不溶物；
5）硅橡胶密封件水解，污染槽液。
漆膜表面张力的不均匀，是缩孔形成的内因。污染物油脂或者硅氧烷的表面张力一般都要比电泳漆张力低，使得基材表面有低表面张力区，造成表面张力的不均匀，漆膜在表面张力差的作用下，由低表面张力处流向高表面张力处，结果形成一个个中心凹陷的孔洞——形成缩孔。相对而言，涂料其他的性质，如粘度、触变性、涂料干燥速度以及涂膜厚度等，能加剧或减弱涂料流体的流能力，从而会加剧或减弱缩孔的程度，这些因素归为缩孔的外因。
消除“缩孔”的方法
消除污染物对漆膜缩孔的影响，主要有两种方法，一是在污染源头上控制，脱脂干净、严格控制外来油污进入体系，从内因上解决问题。二是添加合适的表面活性剂，减弱或消除污染物带来的缩孔，从外因上解决问题。
但是在实际生产过程中，潜在的污染源头很多，控制和检测都比较困难，因此从外因上解决缩孔问题成为一种有效的替代途径。
从外因解决“缩孔”问题
本文从缩孔产生的机理，表面张力不平衡的角度考虑，选择添加对油脂具有优异乳化分散性的分散剂，帮助分散油污形成少于1um粒径以下的悬浮体。
考虑涂料是在高温烘烤，也要求其在高温下有较好的稳定性，通过添加岳阳凯门水性助剂有限公司生产的防缩孔基材润湿流平剂与乳化分散剂组成配方，解决了电泳涂装过程中因为污染而形成的缩孔问题。
实验部分
1 实验材料
◆客户自制电泳漆成品
◆工业油脂
◆乳化分散剂和基材润湿剂
◆无级变速分散机
◆水浴槽
◆电泳电源、电泳槽
◆烘箱
◆电子天秤
2 实验方案
由于电泳漆是阳离子体系，限制了多数乳化分散剂、润湿流平剂的使用，经过理论上的分析和初步试验，选择了几支合适的乳化分散剂，湿润流平剂。
A：异构十三醇聚氧乙烯醚TO-9
B：壬基酚聚氧乙烯醚NP-40
C：C12-18 椰油基聚氧乙烯醚C-10
D：阳离子分散剂ES-179
先观察经过低速分散后乳化分散剂对油脂的分散稳定性，选出合适的乳化分散剂后，再在此基础上筛选合适的润湿剂。
E：聚醚改性有机硅基材润湿剂H83
F：乙氧基化多支链硅烷流平剂GS-180
G：非离子氟碳表面活性剂403N
H：聚醚改性有机硅基材润湿剂452W
3 乳化分散剂的筛选
实验方法：300 转/min 转速分散30 分钟，观察表面油污现象。
结论与分析：由观察得，B 优于C优于A 优于D，其中D 表面无油点和彩虹现象，因此乳化分散剂的选择为D——阳离子分散剂ES-179。
4 润湿流平剂的筛选
实验过程和方法：称量配料（以上述实验结论中的D 作为乳化分散剂），经过300 转/min 转速分散30 分钟后，使用200 目滤网进行过滤，将水浴槽升温至30 ℃，放入电泳槽（150V，60 秒）进行电泳，之后冲洗，沥干15 分钟，进入烘烤程序（180 ℃，20 分钟 ），最后观察漆膜表面缩孔及平整度。
结论与分析：实验所得结果观察可见，以D 作为乳化分散剂时，添加不同润湿流平剂，漆膜表面无缩孔现象及平整度差别为F 优于H 优于G 优于E，因此润湿流平剂的选择为E——乙氧基化多支链硅烷流平剂GS-180。
5 配方优化实验
通过上述两组筛选实验，最终确定D（阳离子ES-179）作为乳化分散剂，F（乙氧基化多支链硅烷流平剂GS180）为润湿流平剂进行配方优化实验。
实验采用不同配比的乳化分散剂D和润湿流平剂F（如下表）进行。
经过烘烤观察涂膜表面，以无缩孔现象及平整性为指标，10、12 均无缩孔，差异不大（如下图1~4），9、11 号方案有1~2 个缩孔（图5），其中11 略优于9。考虑配方的添加量，10 号为最佳配方。再来对比一下有缩孔的样板如图6。
图1. 10 号样品正面
图2. 10 号样品背面
图3. 12 号样品正面
图 4. 12 号样品背面
图 5. 9 号样品
图 6. 有缩孔的样板
结论
实验结果说明，在阴极电泳漆涂装工艺中，添加合适的基材润湿剂和乳化分散剂对消除油脂污染带来的缩孔有明显的效果，岳阳凯门水性助剂有限公司生产的Greesol GS-180 润湿流平剂，为乙氧基改性多支链硅烷化合物，其独特结构具有润湿，防缩孔，以及促进流动和动态消泡功能，是一支综合性能非常强的产品，特别适合非吸收性基材润湿和流平，具有不稳泡、极佳的抗缩孔效果，可以用于底涂和面涂。
数据表明，在与乳化剂配合使用中，按照一定比例，无需极大添加量，Greesol GS-180 润湿流平剂就能发挥消除缩孔的作用。(end)
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(4/17/2015) |
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