葛俊伟，胡剑青，胡飞燕，涂伟萍
（华南理工大学化工研究所，广州 510640）
摘要：介绍了电泳涂料用异氰酸酯固化剂的几种引入工艺，分析了各种工艺对电泳涂料贮存、使用、漆膜 性能等方面的影响。
关键词：电泳涂料；异氰酸酯；固化剂
中图分类号：TQ314.56 文献标识码:A 文章编号:1007-9548(2006)05-0006-02
1.引言
电泳涂装是20世纪60年代开始出现并发展起来 的涂装方法，它建立在胶体化学和电化学理论基础之上。电泳涂料是为电泳涂装工艺而开发的一种涂料， 其以阳(阴)离子树脂为主体，配以适量的助溶剂、固化剂、颜料等，用水稀释而得。目前主要有丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂及其复合树脂等几大类。20世纪60年代，电泳涂料投入工业化应用，并逐渐由汽车 工业发展到轻工、工艺品、仪表、军工、建材等诸多领 域[1-2]。电泳涂料所用的固化剂直接影响其各种性能， 可选用的固化剂有醚化氨基树脂类[3]和异氰酸酯类， 其中异氰酸酯类又包括封闭型异氰酸酯类[4]、不饱和 烯烃异氰酸酯类[4]、半封闭异氰酸酯类[6]等，而其中封闭型异氰酸酯类是目前最常用的固化剂。固化剂的自身化学性质决定了其引入树脂中的工艺以及对电泳涂料贮存、使用、漆膜性能等方面的影响不尽相同。
2.异氰酸酯固化剂引入工艺
2.1 机械共混
目前电泳涂料最常用的固化剂是非水溶性的非离子型水分散封闭异氰酸酯，其引入电泳涂料主体树脂中的工艺通常采用机械共混的方法，将固化剂与主体树脂混合均匀[7]。混合产物在水分散的时候，离子型水溶性树脂将非水溶性的固化剂、颜填料等包裹在内，类似表面活性剂包裹非水溶性物质分散在水中。在电场作用下，离子型树脂带动被其包裹的固化剂、颜填料等 向电极迁移，继而电沉积到被涂工件上。烘烤固化时， 异氰酸酯固化剂解封闭释放出—NCO基团与羟基树脂反应，从而交联固化。该方法工艺简单，节省能源和劳动力，严格执行工艺条件可获得令人满意的漆膜质量，因而目前为大多数厂家所采用。但是，配制的电泳槽液稳定性相对不佳，固化剂易沉淀分层，导致槽液成分和配比不稳定，影响漆膜的质量稳定性。
本文认为该工艺的技术关键在于控制主体树脂合适的N值、OH值相对分子质量大小及其分布，这或许可以借用表面活性剂的HLB值等概念来解释，合适的 N值、OH值和相对分子质量大小及其分布一定程度上决定了主体树脂作为一种表面活性剂的HLB值。当然，主体树脂合适的N值、OH值和相对分子质量大小及其分布也与固化剂种类有关。另外，合适的温度，适当的搅拌速率以及主体树脂先与固化剂混匀后再中和 等措施也有利于提高电泳槽液的稳定性。
2.2 不饱和异氰酸酯与丙烯酸酯类等不饱和单体共聚 采用封闭的不饱和异氰酸酯（如甲基苯乙烯异氰酸酯）与常用的丙烯酸酯类单体聚合引入潜固化基团， 从而克服了外加固化剂带来的电泳槽液不稳定、电泳 涂膜成分和配比不稳定等缺点[5]。
该工艺先采用合适的封闭剂将不饱和异氰酸酯全封闭，所得封闭型不饱和异氰酸酯即可参与树脂合成，在合适的引发剂和温度条件下，与丙烯酸酯类等不饱 和单体共聚，这类不饱和单体中必须包含羟基单体与 氨基单体(阳离子型)或羧基单体(阴离子型)，或其他能成盐的单体，常用的有（甲基）丙烯酸羟乙酯（、甲基） 丙烯酸羟丙酯、（甲基）丙烯酸二甲氨基乙酯、（甲基）丙烯酸缩水甘油酯（须用胺开环）（、甲基）丙烯酸等，制备的树脂酸化或胺化成盐后即可电泳涂装。封闭剂的选用直接影响到生产工艺、漆膜固化条件以及漆膜性 能。选择合适的引发剂和温度至关重要。一方面要求 一定的温度确保单体共聚；另一方面温度过高会导致异氰酸酯解封闭而凝胶。本文经过试验，认为偶氮二异丁腈（AINB）是较为合适的引发剂。