0 引言
电泳涂料是利用电场作用，将涂料组分沉积到基材上形成涂膜。与传统的涂装方式［1-2］相比，电泳涂装提供了更高的涂料利用率，优异的耐腐蚀性和较低的环境污染，成为今天主流的底漆涂装方法。在世界各地，90% 以上的汽车工业都已经使用阴极电泳涂料中国机械网okmao.com。
随着涂料工业的快速发展，人们对节能环保提出了越来越高的要求。本实验采用低温解封的封闭异氰酸酯交联剂，配用胺改性环氧树脂, 制备的阴极电泳涂料无铅、无锡［3-5］，固化温度130~140℃，既减少了环境污染，又降低了能耗。
常用的异氰酸酯交联剂有2，4- 或2，6- 甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、间苯二甲撑二异氰酸酯（XDI）等。常用的低温解封的封闭剂有ε- 己内酰胺、甲基乙基酮肟（MEKO）、丙二酸二乙酯、乙酰酮肟等。
1 实验部分
1.1 封闭异氰酸酯交联剂的合成
1.1.1 实验设备
加热套，四颈烧瓶，滴液漏斗，冷凝管，温度计，强力电动搅拌机，漆膜检测设备（漆膜硬度测定仪，漆膜柔韧性测定仪，漆膜冲击测定仪等）。
1.1.2 交联剂配方
交联剂的配方见表1。
表1 交联剂配方
1.1.3 合成工艺
将XDI（HDI 或TDI）、MIBK 和催化剂投入到四颈烧瓶中，开动搅拌，打开冷凝水并通氮气，升温到60℃，开始滴加MEKO，2 h 内滴完，于60℃保温，直至红外光谱检测异氰酸酯峰消失为止。制得封闭异氰酸酯交联剂，其固含量为80%。
1.2 阳离子树脂的合成
1.2.1 阳离子树脂配方
阳离子树脂配方见表2。
表2 阳离子树脂配方
1.2.2 合成工艺
将128EL、BPA 和聚醚投入四颈烧瓶中，开动搅拌，打开冷凝水并通氮气，升温至180℃脱水，加入催化剂，160~165℃保温，扩链至环氧当量合格，降温，加入二乙醇胺，1 h 后加入酮亚胺。升温至130℃保温2 h。降温加入交联剂，搅拌均匀，再加酸中和，乳化成乳液，最后加入助溶剂和流平剂，搅拌均匀，待用。
1.3 颜料浆的制备
1.3.1 颜料浆配方
颜料浆配方见表3。
表3 颜料浆配方
1.3.2 颜料浆制备工艺
在研磨容器内加入分散树脂、去离子水，搅拌均匀。按比例投入粉料，搅拌均匀。在砂磨机上预分散，加入锆珠研磨5 h，检测细度小于10 μm 时，过滤，出料。
1.4 槽液制备
将乳液、颜料浆、助剂和水按一定比例混合均匀，配制成固含量为15%、颜基比为1/5 的电泳槽液。
1.5 漆膜制备
上述槽液熟化48 h 后制板。温度28~32℃，电泳时间120~150 s，电压150~250 V，在自制磷化板上使用上述槽液进行电泳涂装，120~140℃烘烤20 min。
1.6 DSC 分析及固化温度确定
将含有XDI、HDI 和TDI 交联剂的电泳漆膜进行DSC 测试分析，升温速率为10℃ /min，结果见图1。
由图1 可见：
（1） 含XDI 的漆膜在106.5℃时开始出现一个放热峰，128.2℃时达到峰值，在140℃左右结束。也就是说封闭剂在106.5℃开始解封，与环氧主链上的羟基或氨基发生交联反应而放热，在140℃左右封闭剂完全解封，交联反应结束。
（2） 含有HDI 交联剂的漆膜在111.5℃开始解封，140.3 ℃ 达到峰值，149.2℃完全解封；而含有TDI 交联剂的漆膜在86.7℃开始解封，113℃达到峰值，123.6℃完全解封。将使用XDI、HDI 和TDI 交联剂的电泳漆膜在4种不同温度下固化20 min，用DSC 测试其放热量，来确定漆膜的最低固化温度。测试结果如图2 所示。
由图2 可见：含XDI 漆膜在110 ℃、120 ℃ 和130℃时都有比较明显的放热峰，而且峰值逐渐增大，说明漆膜固化交联还不完全；而140℃固化时，漆膜的DSC 曲线图上已看不到明显的放热峰。上述现象说明，在固化条件为140℃ /20 min 时，能够保证固化交联反应完成。而使用HDI 和TDI 交联剂的电泳漆膜分别在150℃ /20 min 和125℃ /20 min 完成固化交联反应。
2 结果与讨论
（1） 从解封温度来看，HDI、XDI 和TDI 的完全解封温度分别为150℃、140℃和125℃。TDI 上的苯环有吸电子效应，使其解封温度较低，但其抗黄变性和柔韧性不如脂肪族异氰酸酯。
（2） 从涂膜外观来看，HDI 的流平性最好，XDI的次之，TDI 的较差。分析其原因，可能是TDI 的解封温度较低，导致其固化交联反应过快。
（3） 从乳液稳定性来看，TDI 的最差，分析原因可能是其解封温度过低，工艺上不易控制造成的。
综合来看，XDI 的性能介于脂肪族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯之间，各项性能指标比较均衡。因此选择MEKO 封闭的XDI 作为理想的低温固化交联剂。其制漆检测结果见表4~6。
表4 原漆性能指标
表6 电泳涂膜性能指标
图3 为用纳米粒径分析仪测定的所制乳液的粒度分布图。由图3 可见：乳液粒子呈单峰分布，分布系数为0.218，体积平均粒径为0.185 μm，乳液具有很好的稳定性。
3 结语
与常规的电泳涂料相比，制得的无铅、无锡阴极电泳涂料可在140℃ /20 min 的条件下完全交联固化，而且漆膜的综合性能优良，电泳涂装的施工工艺稳定，相信会有广阔的应用前景。
王召刚 王春明 沈连辉 薛 勇 （ 上海金力泰化工股份有限公司技术中心，201414）