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1、簡介
20世紀(jì)的后半個世紀(jì)，金屬件的涂裝涌現(xiàn)了新的技術(shù)。這些技術(shù)解決了人們要求的降低或完全消除涂料釋放易燃有毒有機(jī)溶劑的問題。解決這些問題的途徑之一是水性涂料的開發(fā)。為了防止金屬的腐蝕，主要使用以水溶性的離子型聚合物為成膜物的水性涂料。這種體系中電泳涂料就是一種在浸槽中直流電場中涂裝物品的特殊涂料。這種方法與目前采用的方法十分接近。只有這種方法才可以賦予復(fù)雜工件以均勻的涂膜。現(xiàn)在，采用全封閉循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行涂裝。涂料幾乎不損失。鑒于此，在提倡環(huán)保的21世紀(jì)，電泳涂料及涂裝技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展下去。
本文論述此種方法的目前狀態(tài)及其將來的發(fā)展趨勢。
2、一些物化數(shù)據(jù)
電泳涂料是以水溶性離子型聚合物為成膜基料，被涂工件可以是陰極或者是陽極，盡管此種涂料在20世紀(jì)40年代后期才出現(xiàn)，且應(yīng)用很有限，一直到20世紀(jì)60年代才以電沉積的方法將這些水性涂料轉(zhuǎn)化成涂膜。這主要是因?yàn)槭且运疄槿軇捎谒奶厥馕锘裕芨叩谋砻鎻埩Α雇磕ぴ诠ぜ倪吘壊课划a(chǎn)生流掛，釋放困難，造成涂膜在干燥的過程中表面起皺等。但是，這些缺點(diǎn)在通電的漆槽中就得到了克服。電泳涂裝的機(jī)理，在于離子型聚合物的水溶性會隨著pH值的變化而變化。
電沉積過程中，最先發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是水的電解。這樣在陽極的周圍，呈現(xiàn)很強(qiáng)的酸性，而陰極的周圍呈現(xiàn)堿性，陽極電泳是含有-COOA＋多元酸聚合物的胺鹽。-COO-基是以陰離子形式在陽極發(fā)生沉淀反應(yīng)的基團(tuán)，A＋是NH4＋。含羧酸聚合物在陽極形成涂膜。另外由于陽極以及金屬件的電化學(xué)溶解，在沉積涂膜中含有一部分的陽極金屬離子。同時會發(fā)生金屬陽極的電化學(xué)溶解和樹脂基料的氧化等副反應(yīng)。
在陰極電泳涂料里，基料中含有胺基團(tuán)，通過加入酸中和成鹽而水溶，形成帶有RnX＋Z-的聚合物，其中Z-為相應(yīng)的有機(jī)酸（多為醋酸和甲酸）基團(tuán)，RnX＋為聚合物離子。陽離子型基料（環(huán)氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯或其他樹脂）含有氨基或叔胺基團(tuán)，在堿性條件下，陰極周圍的陽離子基團(tuán)由于與OH-相互作用，而失去水溶性，并在陰極上以R3N的形式沉積下來。有很多綜述及專論對這種涂料及涂裝方法進(jìn)行了詳細(xì)的論述，這種涂裝方法與電泳過程有一定的相似性，但仍存在著差別，電泳過程針對的是一種憎液膠體的運(yùn)動，而電沉積發(fā)生在聚合物溶液的熱動態(tài)平衡。涂料中的顏填料也通過電沉積過程沉積在電極上，電沉積涂膜是一種高度集中的膠體結(jié)構(gòu)，并含有少量的有機(jī)溶劑。現(xiàn)在，有一些關(guān)于電泳涂料的新觀點(diǎn)，有不少專刊及文獻(xiàn)闡述了這個領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)展。
2.1 不同底材上的電泳涂料
涂料與其他聚合物材料不同，它被涂覆在材料的表面，同樣體積而言，施工后具有很大的表面積，這樣，涂層一方面與底材相接觸，另一方面與外部的環(huán)境接觸，而底材的特性會影響涂層的化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性。
在物體表面進(jìn)行涂裝，固體物表面可以影響涂層的應(yīng)力、取向等性能，同樣能催化或抑制涂層的化學(xué)反應(yīng)過程，這樣，材料的特性以及涂裝前工件的前處理對涂膜的機(jī)械性能、防護(hù)性能、熱力學(xué)性能以及涂層的使用壽命均有影響。
與傳統(tǒng)基于溶劑釋放溶劑型涂料相比，電沉積涂料中齊聚物的沉積伴隨著電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行而進(jìn)行，這樣，不同的底材上沉積下來的涂膜的化學(xué)成分不同，而且，實(shí)踐證明即使在陰極電沉積涂料中，金屬底材也對涂膜的技術(shù)參數(shù)及性能有影響。涂裝進(jìn)行前處理和生產(chǎn)具有合適特性的電泳涂料尤其重要。近來，在這方面已獲得了新的突破。
