data-full-width-responsive="true"> 1 前言经过近30 年的发展，国内外阴极电泳涂料的研究和应用领域均发生了很大的变化，已研究开发出了第五代、第六代乃至第七代产品。为了满足不同的需求，已经开发了标准型、低温烘烤型、厚膜型、边角覆盖型、耐候耐久型等阴极电泳涂料。其应用领域已遍及汽车工业、轻工、仪表、建材等诸多行业，其中汽车车身用阴极电泳涂料占全部电泳涂料的95%以上[1]。目前，随着环保问题日益成为人们关注的焦点，世界各国相继制定了一系列环保法规、法律和准则，如美国66 法规、EPA 污染物控制条例、欧盟RoHS 指令、REACH 法规等，促使全球涂料业向低毒/无毒、对环境影响最小的方向发展。阴极电泳涂料属于环境友好型水性涂料，但同样面临着进一步向降低成本、无重金属、低挥发性有机化合物（VOC）、降低固化温度、高性能化等方向发展[2-3]。2 新型阴极电泳涂料2 1 无铅型阴极电泳涂料早期，人们为了提高阴极电泳涂膜的防锈防腐蚀性能，常加入含铅化合物。但由于铅金属对环境造成极大污染，应尽量减少使用，因此开发无铅阴极电泳涂料一直是研究的热点。Sakamoto Hiroyuki 等[4]报道采用元素周期表中第三族第4、5 或6 周期的任一种或多种金属元素的化合物，如醋酸铈、醋酸钕等作为抗腐蚀剂，添加到含有锍基和炔丙基的树脂中[质量比为(03 ~ 10)∶100]，制成无铅型阴极电泳涂料，其防锈防腐蚀性得到了极大提高。Kojima Yoshio 等[5]用磷酸锌、磷酸铝、亚磷酸锌、钼酸铝等金属化合物与阳离子型环氧树脂和封闭型异氰酸酯固化剂制得无铅阴极电泳涂料，该涂料具有重金属离子含量低（500 mg/L）、有机物挥发少（w 1%）和泳透力高等优良性能。Morishita Hiroyuki 等[6]采用有机锡化合物作固化催化剂，加入到阳离子型氨改性环氧树脂和交联剂中，研制了具有高固化性能、高光泽度等优良性能的无铅阴极电泳涂料。Tanimoto Motoi等[7]利用金属铋胶粒代替铅化合物作抗腐蚀剂，添加到含唑烷酮环的氨改性环氧树脂中，研制了无铅无锡且贮存稳定性好、涂膜耐腐蚀性比含铅型阴极电泳涂料更优良的阴极电泳涂料。Sugawara Yasuhisa 等[8]首先将半封闭异氰酸酯接枝到氨改性环氧树脂上，再用有机酸中和形成分散性乳液，然后将平均粒径为1 ~ 10 m的铝颜料作为抗腐蚀剂分散到该乳液中，成功合成了耐腐蚀性很强的阴极电泳涂料。无铅阴极电泳涂料在国外已成研究的热点并取得了很大进展，但国内有关这方面的研究还很少。2 2 低VOC 型阴极电泳涂料阴极电泳涂料中常含有一定量低沸点有机溶剂，以提高成膜质量。但依照低VOC 和Hazardous AirPollutants(HAPs)法规的要求，有机溶剂的使用需要严格限制在一定范围内。Kato 等[9]发现，多羟基聚醚类阴极电泳涂料不仅VOC 含量低，且能在镀锌合金钢板上形成无针孔涂膜，耐腐蚀性好。Akihiko Shimasaki 等[10]则对含有聚醚类化合物的低VOC 型阴极电泳涂料的结构和性能进行了详细研究，其所采用的含聚醚类化合物的分子量不低于1 000，结构至少包含图1 中式(1)~(4)的一种。
其中：R1 和R3 分别代表C1 ~ C10 的烷基或苯基；R2 代表H 或─CH3，其中p 和q 至少为2 以上整数，式(1)和(2)中的R 可能相同或不同；R4 代表C2 ~ C10 脂肪族或脂环族烃基；R5 代表C4 ~ C24 直链或支链烯烃基；R6 和R7 分别代表H、─CH3 或─CH2CH3，其中m 和n 至少为2 以上整数，式(4)中的R6 和R7 可能相同或不同。图1 低VOC 型阴极电泳涂料中聚醚类化合物的结构式烘烤时，涂膜中聚醚类化合物的羟基与基料树脂或固化剂交联而形成三维网络结构，使涂膜的耐腐蚀性大大增强。由于该聚醚类化合物分子量低，可以作为增塑剂，较好地调整涂料组分烘烤时的流动性能，在低VOC 含量时，使所得涂膜仍可保持光滑平整、无针孔，且具有良好的耐腐蚀性能。2 3 UV 固化型阴极电泳涂料热固化型阴极电泳涂料的涂膜固化温度一般在140 ~ 180 C，不仅导致其在一些热敏性材料上很难推广，而且高温固化造成了低分子量柔性树脂的挥发，既浪费材料又污染环境。UV 固化技术完全符合3E原则，即：Energy，节约能源（一般UV 固化能耗为热固化的1/5）；Ecology，生态环保（UV 固化技术被称为绿色技术）；Economy，经济（UV 固化装置紧凑，流水线生产，加工速度快，劳动生产率高，有利于降低生产成本[11]）。UV固化阴极电泳涂料集阴极电泳和UV固化树脂的特点于一身，
它不仅含有乙烯基供UV 固化，而且还含有亲水性基团保持水溶性。水性UV 固化阴极电泳涂料易出现的最大问题是涂膜中过高的水分会严重影响固化效果和涂膜外观，因此在UV 固化之前，需增加一个闪蒸过程，减少湿膜的水含量，从而提高固化效率和涂膜性能[12]。Yang-Bae Kim 等[13]利用丙烯酸单体进行自由基聚合得到丙烯酸羟基树脂，然后再与甲基丙烯酸乙氧基异氰酸酯（methacrylic oxyethylisocyanate, MOI）反应，合成了含乙烯基的叔胺聚合物，如图2 所示。将该叔胺类聚合物用乳酸中和并加入Darocure 1173 光引发剂，可获得分散稳定性优良的丙烯酸类UV 固化阴极电泳涂料，形成的涂膜光泽和耐候性好。若再加入季戊四醇三聚丙烯酸酯（PETA）于该分散体中，可使粒子的粒径变大，电沉积量增加，提高固化效率，增强所得涂膜的耐腐蚀性。
图2 含乙烯基叔胺聚合物的合成
