环氧-胺/环氧-丙烯酸酯复配阴极电泳涂料的合成及其漆膜性能的研究

摘要

本文首先采用溶液聚合法，用二乙醇胺开环环氧树脂上的环氧基形成主体树脂，经离子化反应制得了阴极电泳用环氧，胺阳离子树脂，研究了助溶剂用量、胺的用量、酸的用量等因素对合成阳离子树脂的水溶性、稳定性以及漆膜性能的影响；然后采用溶液接枝共聚合法，以环氧树脂为母体，接枝丙烯酸酯类单体形成接枝树脂后，经胺开环，加酸中和离子化得到了阴极电泳涂料用环氧-丙烯酸酯阳离子树脂，研究了环氧树脂的种类及用量、反应温度、引发剂用量、单体种类及用量、胺的种类及用量、酸的用量等因素对合成阳离子树脂的水溶性和稳定性及漆膜性能的影响。最后将环氧-胺阳离子树脂和环氧-丙烯酸酯阳离子树脂以适当质量比混合作为成膜基料，加入颜料、助剂等研磨分散后制成复配阴极电泳漆液，研究了复配漆膜性能的影响因素。
　　 研究表明，环氧．胺阳离子树脂胺化开环量为80％，助溶剂用量为50wt％，胺化温度为100℃，胺化时间为2小时，中和度为80％时，所制得的树脂水溶性较好，当漆液固体份为10～14％，PH值为5．5～6．5，电泳温度为28～30℃，电泳电压为100V，电泳时间为120min时所得漆膜平整光滑，硬度和附着力较好，但柔韧性、抗冲击强度和耐候性较差，说明环氧-胺阴极电泳涂料不适合作汽车底漆使用。
　　 研究了环氧-丙烯酸酯树脂及漆膜性能的影响因素，其最佳接枝共聚反应条件为：接枝共聚反应温度为112～115℃，反应时间为6小时，环氧树脂与单体总量的质量比为75～80/25～20，引发剂用量为环氧树脂与单体总量的1．2wt％，溶剂用量为环氧树脂和共聚单体总量的50wt％，胺化开环量为80％，胺化温度为100℃，胺化时间为2小时，中和度为80％，漆液固体份为10～12％，pH值为5．5～6．5，电泳温度为28～30℃，电泳电压为100V，电泳时间为150min，在此反应条件下所合成的树脂及其固化漆膜的各项性能优良，与环氧-胺阴极电泳涂料相比，其漆膜的柔韧性、抗冲击强度和耐侯性有了显著的提高，是一种综合性能优良的阴极电泳涂料。
　　 为了充分发挥环氧树脂耐腐蚀性能强、附着力好、漆膜坚硬及丙烯酸酯树脂柔韧性好、耐候性优异的特点，近年国内外出现环氧树脂与丙烯酸酯共混型阴极电泳涂料的研究，但由于两组分共混的相容性差，制得的电泳漆膜性能不好。而本研究将环氧-胺组分与环氧-丙烯酸酯组分以10～20/90～80的固体份质量比混合作为成膜基料。结果表明当漆液固体份为10～15％，pH值为5．5～6．5，电泳温度为28～30℃，电泳电压为100V，电泳时间为150min时制得的复配阴极电泳涂料固化漆膜性能最好。与环氧-丙烯酸酯单组分涂料固化漆膜相比，其固化漆膜综合性能更加优异。
　　 采用IR、DSC、TG、SEM等手段对树脂和漆膜进行了表征，结果发现，当环氧-胺/环氧-丙烯酸酯树脂以质量比为20/80制成复配树脂时，其DSC曲线只有一个Tg，证实两组分互溶，从而对提高漆膜性能产生协同作用；TG分析表明复配树脂电泳固化漆膜的热稳定性增加；冲击断面形态的SEM分析表明复配漆膜基体呈轻度塑性变形，因此具有良好的抗冲击性能。研究表明环氧-胺/环氧-丙烯酸复配阴极电泳涂料是一种新型的综合性能优异的阴极电泳涂料。
　　 研究了复配涂料电泳涂装工艺条件包括固体份、pH值、电泳电压、电泳时间、电泳温度、极间距对固化漆膜性能的影响，确定了能使固化漆膜综合性能达到最好水平的复配阴极电泳涂料的电泳涂装工艺。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 电泳涂料

1.2.1 阳极电泳涂料

1.2.2 阴极电泳涂料

1.2.3 电泳涂料涂装工艺

1.3 阴极电泳涂料的基料树脂

1.4 电泳涂料用环氧树脂的改性

1.5 阴极电泳涂料的研究进展

1.6 阴极电泳涂料的发展趋势

1.7 阴极电泳涂料的应用前景

1.8 本课题选题背景与研究内容

1.9 本课题的创新之处

第二章 环氧-胺阴极电泳涂料的制备与性能

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器装置

2.2.2 原材料与试剂

2.2.3 环氧-胺阳离子树脂的制备

2.2.4 电泳涂装实验

2.2.5 分析与测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 助溶剂对树脂及漆膜性能的影响

2.3.2 二乙醇胺用量对树脂及漆膜性能的影响

2.3.3 胺化温度和胺化时间对树脂及漆膜性能的影响

2.3.4 中和度对树脂及漆膜性能的影响

2.3.5 固化剂对漆膜性能的影响

2.3.6 固化条件对漆膜性能的影响

2.3.7 漆膜的耐腐蚀和耐老化性能

2.4 本章小结

第三章 环氧-丙烯酸酯阴极电泳涂料的制备与性能

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器装置

3.2.2 原材料与试剂

3.2.3 环氧-丙烯酸酯阳离子树脂的制备

3.2.4 电泳涂装实验

3.2.5 分析与测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 环氧树脂的影响

3.3.2 单体的影响

3.3.3 接枝聚合温度的影响

3.3.4 接枝聚合时间的影响

3.3.5 引发剂的影响

3.3.6 溶剂的影响

3.3.7 有机胺的影响

3.3.8 中和条件的影响

3.3.9 漆膜的耐腐蚀和耐老化性能

3.4 本章小结

第四章 复配阴极电泳涂料的性能与表征

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 仪器装置

4.2.2 原材料与试剂

4.2.3 电泳涂装实验

4.2.4 分析与测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 环氧-胺/环氧-丙烯酸酯质量比对涂膜固化条件的影响

4.3.2 环氧-胺/环氧-丙烯酸酯质量比对漆膜性能的影响

4.3.3 漆膜的耐腐蚀和耐老化性能

4.3.4 红外光谱(IR)分析

4.3.5 差示扫描量热法(DSC)分析

4.3.6 热重(TG)分析

4.3.7 固化漆膜的SEM分析

4.4 本章小结

第五章 复配阴极电泳涂料涂装过程的研究

5.1 前言

5.2 实验部分

5.2.1 仪器设备

5.2.2 电泳涂装实验

5.2.3 漆膜性能测试

5.3 结果与讨论

5.3.1 固体份对漆膜性能的影响

5.3.2 pH值对漆膜性能的影响

5.3.3 电泳电压对漆膜性能的影响

5.3.4 电泳时间对漆膜性能的影响

5.3.5 电泳温度对漆膜性能的影响

5.3.6 极间距对漆膜性能的影响

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢