0　前　言
阴极电泳涂料在固化过程中,基体树脂中的羟基( - OH)和固化剂中的异氰酸酯基( - NCO)反应,使涂膜具备理想的性能。为促使涂膜固化,需要在涂料中添加固化催化剂 。传统阴极电泳涂料使用各种类型含铅固化催化剂,其中脂肪酸铅与醋酸铅的结合使用催化效果非常理想。醋酸铅为水溶性铅,既可作为水溶性固化催化剂,又可水解结合酸作为颜料分散树脂的中和剂,能起到促进固化和中和作用;脂肪酸铅作为固化促进剂可改善涂膜的耐干燥斑痕性能;铅在涂膜中还能提高涂膜的耐腐蚀能力。但铅是严重的环境污染物之一,由于环保法规的限制,含铅的电泳涂料已经不能满足涂料涂装的发展。阴极电泳装作为新兴的防护装饰手段,取代涂料中所用的含铅催化剂势在必行。而为了加强环保节能,还必须进一步减少阴极电泳涂料涂装过程中的有机挥发份,降低涂料的固化温度。因此本工作制备了低温固化剂,并筛选出了固化催化剂,从而开发出了低温固化的无铅阴极电泳涂料 。

1. 1　固化剂体系的制备
在有冷凝器和氮气保护及回流装置的四口烧瓶内,投入100 g甲苯二异氰酸酯和3 g甲基异丁基酮,升温至65 ℃;在65～75 ℃之间滴加51 g甲乙酮肟,异氰酸值控制为160 ±5;加入21 g三羟甲基丙烷,加完后升温至120 ℃,保温2 h,使异氰酸值控制为28 ±1,降温至100 ℃滴加10 g甲乙酮肟,搅拌30 min后加入17 g甲基异丁基酮稀释,异氰酸值控制为1以下,固化剂固体分控制为(90 ±2) %。
1. 2　催化固化剂浆料的制备
将4. 7 g颜料分散树脂(广东某企业生产,牌号ED 2506) 、3. 1 g去离子水和2. 6 g乙二醇丁醚投入容器中搅拌均匀,再加入3. 6 g固化催化剂高速分散,在砂磨机中研磨至细度小于15μm,过滤包装待用。
1. 3　阴极电泳涂料制作
(1)乳液制备　将树脂(广东某企业生产,牌号ED 2506、ED 2507、ED 2508、ED 2509) 、助溶剂、酸、乳化剂依次加入反应釜中搅拌混合均匀,温度控制在40 ℃以下;再缓慢加入至盛有去离子水和酸的反应釜中高速乳化1 h,乳化温度控制在30 ℃以下,升高温度至40～60 ℃对乳液抽提,提取乳液中的溶剂,再用过滤器过滤。乳液配方见表1。


　乳液指标为: 固体含量( 35 ±2 ) %,粒径≤0. 20μm, pH值7. 0 ±0. 5。
(2)色浆制作　将计量的各种树脂、溶剂、酸和去离子水依次加入分散容器中,开动搅拌混合均匀,加入颜料和催化剂高速分散至看不见碳黑干粉后,用砂磨机研磨至细度合格,调整其固体分到控制指标范围内,其配方见表2。

色浆指标为:固体含量(50 ±2) % ,细度≤15μm,pH值6. 5 ±0. 5。
1. 4　电泳槽液参数和涂膜性能测定
按色浆/乳液/去离子水为1 /3 /4配槽,依据GJB /T10242 - 2001《阴极电泳涂装通用技术规范》检测电泳槽液参数。
将涂料在1 200 ℃的温度下烘烤120 min,再用差示热分析(DSC)测定热性能。用检测Gel分率的方法评价固化程度[ 5 ] 。Gel分率测定法如下:按规定磷化好试片,准确称取磷化试片的质量,精确到0. 1 mg;按规定的条件制作电泳涂膜,放入干燥器中冷却、称量;将试片全浸入乙二醇乙醚和甲基异丁基甲酮的混合液(质量比1z 1)中,在20～30 ℃下浸泡24 h后,取出擦干溶剂,在120℃条件下烘烤1 h,放入干燥器中冷却后称量。计算公式如下:

2　试验结果与讨论
2. 1　固化剂的固化效果分析
阴极电泳涂料传统固化体系为由异氰酸酯和较高分子量的封闭溶剂制作两官能团的封闭异氰酸酯树脂。常用的封闭体系解封温度都在160 ℃以上,导致整个涂膜的固化温度高达180 ℃左右。从固体涂料的DSC曲线(见图1)来看, 133 ℃和148 ℃出现了两个吸热峰,表明固化剂封闭溶剂在这两个温度解封,释放出- NCO基团交联,为涂料低温固化提供了条件。