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本研究的主要目的是制备低温固化型含氟阴极电泳涂料,通过含氟丙烯酸树脂和低温固化剂的电沉积获得新型低表面能阴极电沉积涂层。为此,合成了含氟丙烯酸树脂、丙烯酸树脂及用于这类阴极电泳涂料的可低温固化阳离子型封闭异氰酸酯固化剂。在此基础上优化了涂装条件,探讨了影响阴极电泳涂装的因素,测定了含氟丙烯酸树脂阴极电沉积漆膜的性能。本工作的主要内容和结果如下:
含氟丙烯酸酯单体Zonyl与功能性丙烯酸酯单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(可阳离子化单体)、甲基丙烯酸羟乙酯(可交联单体)、丙烯酸丁酯(降低共聚物玻璃化转变温度)在醋酸丁酯中自由基共聚,获得了能用于阴极电泳涂装的含氟丙烯酸树脂。TG结果显示该含氟丙烯酸树脂起始失重温度在200℃左右,具有较高的热稳定性。
合成了低温固化型封闭异氰酸酯固化剂:阳离子型3,5-二甲基吡唑(DMP)封闭的异氰酸酯。该固化剂与阴极电泳涂料树脂具有电泳共进性,电泳槽液中稳定性好,在最佳固化条件(烘烤温度150℃、时间40 min、n(-NCO)/n(-OH)稍大于1,催化剂为电泳乳液的0.5~0.7 wt%)下,阴极电泳漆膜凝胶含量可达到95%以上。
通过实验对影响阴极电泳涂装及漆膜质量的电泳工艺参数(电泳电压、时间、槽液温度、pH值、固化剂含量及种类、固体分和极间距)等进行了优化。
通过接触角测试和XPS测试证实了电泳漆膜中存在氟元素的表面富集,氟含量越高的涂层其表面能越低,疏水疏油性越强。但含氟量到达一定程度后,其表面张力变化并不很大。并且发现选择合适的固化方式(先80℃下预热10 min,然后150℃下烘烤30min)可以提高涂层表面氟元素的富集程度。
综上所述,在优化的涂装条件下,用含氟丙烯酸树脂和阳离子型DMP封闭异氰酸酯固化剂配置的电泳乳液进行阴极电泳涂装,能获得低表面能、缺陷少、耐腐蚀性较佳的阴极电泳涂层。