电泳粉末涂料体系的应用及发展

　　前言

　　粉末涂料是一种固态粉末状涂料，与一般涂料形态完全不同，它是以微细粉末的状态存在，不含溶剂，也不含水。在喷涂时，只要直接将粉末涂料通过静电方式喷涂于经过合适前处理的基材上，经烘烤熔融流平后即可得到性能优异的涂膜表面。粉末涂料由树脂、颜填料、固化剂、助剂组成，无溶剂，具有明显的环保优势。根据不同的外观、硬度、柔韧性，耐化学性，耐侯性等的性能要求，可应用具有相应性能特点的聚酯树脂，环氧树脂、丙烯酸树脂，聚氨酯，氟碳等体系的粉末涂料。

　　电泳涂料作为一种水性涂料，是目前涂装领域较为安全环保的涂料。在面对一些结构复杂产品，如产品内腔、夹缝等，普通涂料很难进行涂装，电泳都可以获得很好施工，做到360°无死角，使得产品的整体耐腐蚀性得到显著提高，最终大大延长产品的使用寿命。

　　粉末涂料及电泳涂料配套使用，综合了两种涂料的优势，既延长了耐腐蚀性能，又增加了施工的便捷性，是目前工程机械和农业机械行业的首选。在实际的使用过程中客户对漆膜的耐腐蚀，耐老化，耐冲击等性能有着严格的要求；据统计目前每年由于腐蚀在工程机械和农机行业引起的索赔就达到2500万美元左右。

　　本论文结合了目前工程机械和农用机械市场对涂装漆膜的具体使用要求，通过改变电泳粉末配套系统的性能来满足客户的潜在需求。目前使用于电泳粉末涂料体系的粉末涂料类型主要是聚酯和聚氨酯体系。这两种粉末涂料在户外得到大规模的使用，是工程机械和农用机械行业首选的粉末涂料面漆。为了达到良好的使用效果，在耐腐性方面，实验通过改变电泳漆的类型和种类来达到客户不同等级的循环腐蚀的需求。电泳漆主要成分是环氧树脂和色料浆，环氧树脂具有优异的耐腐蚀性，可以在恶劣的使用环境下保持良好的性能。由于特殊的作业环境，应用于工程机械和农用机械行业的涂料体系需要具备很好的户外持久性，除了耐腐蚀性能要达到要求，在耐人工老化方面，也需要满足客户的最终产品在户外使用寿命要求，在户外暴晒的过程中需要粉末涂料具有很好的遮盖力和耐老化性能。本实验通过改变对漆膜影响最大的聚酯树脂种类的选择以及改变漆膜体系的固化条件来达到户外最佳的使用效果；机械性能作为配套体系的一项非常重要的性能指标，得到客户的行业客户的广泛关注，在高耐候涂膜体系机械性能改善方面，本实验通过加入一定量的增韧剂来改善户外高耐候体系的冲击和韧性的需求。

　　1实验部分

　　1.1实验材料

　　电泳漆A，电泳漆B，聚酯树脂A，聚酯树脂B，聚酯树脂C，TGIC，流平剂，安息香，光亮剂（701B），增韧剂A，颜填料。

　　1.2实验仪器

　　双螺杆挤出机，混料设备、ACM磨粉系统、小型静电喷涂设备、喷枪，高温烘箱，BYK冲击试验仪，MEK(丁酮），棉签，AtlasCi5000，Q-Lab QUV,Q-Fog CCT-600，ACT CRS B1070（55611），ACT CRS B1070（56873），Q-panel铝板(AL-36）

　　1.3粉末测试样板制备

　　按照配方设计，称取不同的聚酯树脂，TGIC，各种助剂和颜填料进行预混合，熔融挤出，冷却破碎，静电喷涂得到不同测试要求的样板；在制板的过程中电泳漆A和B的固化条件都为177℃20分钟。电泳板制作完成，粉末涂料在电泳板上喷涂固化，固化条件为200℃10分钟和190℃10分钟；

　　2结果与讨论

　　2.1不同电泳漆对漆膜体系耐腐蚀性能影响

　　涂料行业为了改善漆膜的耐腐蚀性能经历了前处理从铁系磷化，锌系磷化，硅烷前处理等发展过程，新型的前处理方式更加的清洁和环保。该循环腐蚀测试(CCT)测试的样板选择ACT板55611，边角覆盖测试板选择ACT板56873；电泳漆的膜厚为18-22μm，电泳和粉末体系的总膜厚为70-110μm。同时，本实验选用不同耐腐蚀等级的POWDERCRON 电泳涂料A和B与粉末涂料配方3制得的ENVIROCRON 粉末涂料制的实验样板进行对比试验。在该实验中，选择没有电泳漆的ACT 55611（铁系磷化前处理）直接喷涂粉末涂料作为测试参考。

　　从实验结果可以得出，在边角腐蚀方面（ECC）电泳粉末配套体系和单独的粉末体系表现出相似的实验结果。实验中选择了ACT公司的56873测试板，该测试板很好的模拟了工程机械和农用机械工件锋利的激光切割面，正常情况锋利的边缘部分最容易引起锈蚀。电泳漆B与粉末涂料配套的体系拥有最好的耐腐蚀效果，特别在耐腐蚀距离上有着很明显的优势，没有电泳漆的粉末涂料在板上腐蚀距离较大不符合客户的要求，而且在腐蚀距离上已经远远的超出了客户的要求，这是由于没有环氧电泳底漆，单独依靠铁系磷化的前处理聚酯粉末涂料体系很难满足严格的实验要求。电泳漆B与电泳漆A相比，其在耐腐蚀方面有着更好的效果。

　　2.2聚酯树脂对电泳粉末配套体系的耐老化性能的影响

　　该实验中选用来自不同厂家的聚酯树脂制成的电泳粉末体系进行氙灯老化试验(WOM)，该实验采用的标准为ASTM G155 Cycle 7A，测试基材为Q-Lab公司的AL-36铝板，配方分别为1，2，3。

　　实验结果显示配方3具有最好的耐老化性能，通过对配方中树脂的成分分析得知，在三种聚酯树脂的合成过程中，配方1，2，3中使用的聚酯树脂的间苯二甲酸的含量逐渐升高，间苯二甲酸的含量增加对合成树脂的耐老化性有着明显的积极影响，间苯二甲酸刚性好，耐水解，耐候好，是户外聚酯树脂的必备原料。高耐候的树脂做成的粉末涂料可以在户外使用十年以上不出现明显的老化褪色现象；当然工程机械和农用机械行业中也有2-3年使用寿命的产品，客户可以根据实际需求选择合适的产品。对不同耐候要求的产品可以通过选择树脂的类型和调节耐候树脂和普通树脂的比例，以及调节树脂在配方中的含量来实现。

　　2.3固化条件对电泳粉末配套体系的性能的影响

　　在实际的实验测试过程中，我们发现固化温度对粉末的耐老化有着很重要的影响，固化不良可能出现涂膜的耐腐蚀，耐老化，耐铅笔硬度，耐溶剂，耐冲击的性能差；该实验选用配方4，分别在不同固化条件下测试涂膜的耐老化性能，耐冲击性能，耐溶剂性能；其中老化测试测试基材为Q-Lab公司的AL-36，测试标准为ASTM G155 Cycle 7A。

　　试验结果显示固化条件对电泳粉末体系的性能有很大的影响，WOM测试结果显示在经过1000小时的老化试验后，正常固化的漆膜（200℃10分钟）的保光率优于固化不足的产品（190℃10分钟），97％VS77％。通过丁酮(MEK)25个来回的擦拭可以明显的看出，在190℃固化条件下，棉签上蘸有较多的漆膜脱离物，而在200℃的固化条件下，漆膜固化比较完全基本看不到漆膜在棉签上的残余物；漆膜在固化不良的条件下不可以完全固化形成致密的涂膜体系，交联密度低，因此耐溶剂的性能较差，在农用机械和工程机械行业用MEK擦拭方法是客户现场判断漆膜是否固化完全的一个很便捷的方法。

　　2.4增韧剂对电泳粉末配套体系耐冲击性能的影响

　　使用电泳粉末涂料的工程机械和农用机械，常常需要在恶劣的环境下高强度的作业。因此在实际的使用过程中漆膜除了达到耐老化和耐腐蚀的要求外，漆膜的常规的机械性能指标也非常重要。正常户外使用的高耐候涂料体系的的耐冲击和柔韧性较差，如果得不到很好的改善，在外力的作用下，很容易和电泳漆剥离，达不到很好的附着力；本实验根据客户的要求开发出耐候性能良好，同时耐冲击性能合格的产品，此试验中用加增韧剂的产品5和没有增韧剂的产品4进行冲击性能对比测试，测试结果如下：

　　实验结果显示加了增韧剂的产品5可以使电泳粉末配套的体系顺利通过严格反冲实验要求，相反没有添加增韧剂的产品正冲50In-lbs.已经开裂。由于高耐候的产品中聚酯树脂中间苯二甲酸的含量较高，刚性强，制的粉末涂料比较脆，故机械性能较差。增韧剂是为了改善涂膜的韧性而添加的助剂。增韧剂的主要作用是分散在相邻高分子化合物链段之间，增大距离，减弱相互之间的作用力从而降低脆裂和断折的趋势。此实验中的增韧剂很好的达到上述的效果，解决了工程机械和农用机械行业遇到的耐冲击的问题。

　　3结语

　　电泳粉末涂料配套体系可以满足工程机械和农用机械行业客户日益增长的市场需求。通过改善粉末涂料配方中树脂，助剂等物质可以使配套体系达到较好的耐老化，耐腐蚀，耐冲击的性能。