data-full-width-responsive="true"> 铝型材用消光电泳涂料的研究进展区菊花 1,2， 张 敏 1*， 杨 永 1,2， 干建群 1（1 中国科学院广州化学研究所，广东广州 510650；2 中国科学院研究生院，北京 100049）电泳涂料的历史可以追溯到 100 多年前，但真正用于工业上，乃始于20 世纪60 年代，由英国卜内门公司和美国福特公司共同研究出了一种阳极电泳涂料，作为汽车底漆[1]。与其
他的浸涂、喷涂水性烘烤漆相比，电泳涂料具有明显的优越性[2-3]，如涂料利用率高，以水作为溶剂，无挥发，低污染，无火灾隐患，涂装效果好，漆膜不溶于水，装饰效果好，膜面光滑精美，富有金属光泽等。但是由于透明电泳型材高光泽引起的光污染和颜色单调的局限，国外已成功开发出消光型电泳漆[4]，所占市场份额逐年提高。消光电泳型材除了具有透明电泳涂料的优点外，还具有颜色多样化，产品外观沉稳庄重，高贵优雅，能有效减少光污染，耐蚀性能更优异的特点[5]，另外，亚光涂层的表面可隐蔽轻微的漆膜缺陷，使外观均匀一致。本文就消光电泳涂料的消光问题和获得消光性能所采取的措施及发展趋势予以综述。1 消光电泳的原理消光电泳与透明电泳基本一致，均是以金属底材作为阳极，在直流电的作用下，进行阳极电泳。带电荷的涂料粒子在电场的作用下，向被涂物移动，使电泳涂料析出沉积在底材表面，形成一层漆膜，不同之处在于所使用的涂料有所变化。为了得到无光的外观，可以分为两种方法[6]：物理消光和化学消光。物理消光主要是采用添加消光剂或者后处理的方式，使涂料在成膜的过程中产生凹凸不平的表面，增大涂膜对光的散射从而降低光泽。化学消光是在涂膜内部形成不相容的状态而增加涂膜的混浊度，达到消光的目的。2 消光方法21 后处理消光法铝型材经过电泳涂装得到高光泽透明的涂膜后，在有机酸或无机酸的酸性溶液中浸渍，使涂膜表面凝胶化，形成凹凸的表面，从而降低涂膜对光线的反射。该方法[7]为消光手法发展阶段的初期方法，虽然用酸性溶液的后处理具有任意控制光泽的优点，但是由于型材部分容易过度腐蚀，不能得到均一的外观，再现性不好，容易引起涂膜剥离和耐候性低劣等问题。22 消光剂在电泳涂料中作为消光剂使用的材料可以分为两大类：无机类和有机类。无机类主要是合成的二氧化硅、天然的硅藻土及高岭土等；有机物主要有聚乙烯蜡、含氟的乙烯蜡及硬脂酸的金属蜡等。221 二氧化硅消光剂目前，最常用的无机类消光剂是合成超细的二氧化硅[8-9]。通过一系列先进的生产工艺合成的超细二氧化硅[10]具有高效消光性、极佳的透明度和易分散性，对漆膜的性能影响也较小，将其分散于电泳涂料中，可以不掩盖被涂物本身固有的色相以及细小的花纹。二氧化硅消光剂在涂料的消光中起到了重要的作用，但是
它在使用过程中仍存在着诸多的缺陷，如它的使用条件较为苛刻，生产成本高，价格偏高等。且超细二氧化硅的耐化学药品性，特别是耐碱性差，不能获得良好透明性的涂膜，对于涂装工艺复杂的被涂物，超细二氧化硅会在被涂物上沉积，造成被涂物的部分区域光泽产生差别，影响被涂物的产品质量[11]。222 有机合成蜡消光剂有机合成蜡目前已经成为一种新型的涂料添加剂，应用领域和使用量也在不断地扩大。在高光泽透明的电泳涂料中加入聚乙烯蜡的分散液，电泳涂装后，升温时蜡状物被氧化从而形成凹凸的粗糙表面，并且在涂膜内部残留呈现不相容状态，得到遮盖力高的消光外观。这种方法80 年代的时候在日本非常流行，用于铝型材的电泳涂装可以掩盖铝材的挤压纹等。它的缺陷在于由此制得的涂料组分并不稳定，蜡在涂料中存在浮离等问题，与铝材前处理时留在表面的钝化剂的附着力有问题。另外，蜡对加热炉存在污染且容易引起火灾，现在这种方法的使用已很少了。通过以上的方法，我们可以看出，通过添加消光剂的方法来制备电泳涂料，具有通过控制消光剂的用量得到任意的低光泽涂膜的优点。但是添加消光剂得到的电泳涂料在涂装时因不均一性的析出而易产生光不匀，及消光剂和涂料基料的水洗性或干燥性的不同，容易产生不匀的缺点。为了减少这些弊病，有研究指出[9]，用蜡处理二氧化硅来改变其特性，使得蜡包覆在二氧化硅粒子的表面，而不影响二氧化硅的化学性质，可以获得性能优良的消光效果，相信将这种合成高分子蜡与二氧化硅并用用于消光电泳涂料中也是今后发展的一个方向。23 树脂消光法树脂是涂料必不可少的一种成分，利用树脂间的性能合成消光树脂，可以避免使用消光剂，降低涂料的生产成本。树脂的消光性[12]主要取决于形成适当的非均相膜，这种膜表面具有微观不平整性，对光有较强的漫反射；涂膜内大量存在的微粒以及复杂的膜相可导致涂膜光学性能的不均匀性，对进入膜内的光波具有强烈的散射，散射和漫反射的综合结果便产生了消光。依据这一原理，目前铝型材用的消光电泳涂料较常采用的方法是，把具有特殊交联成分的丙烯酸树脂/三聚氰胺树脂分散在水中，然后引入相溶性差的组分，涂料成膜时这些组分会促使合成树脂从涂膜中部分析出，从而增大涂膜表面的微观粗糙度，获得低光泽；其次利用树脂中官能团和涂料组成中的固化剂与另外树脂固化温度的不同产生先后固化，使涂膜表面产生不均匀收缩，从而破坏涂膜表面的光滑性，产生消光。再次利用两种树脂之间溶解性参数的差异，在成膜时产生极大的相界面，形成具有复杂结构的消光涂膜。下面将详细介绍这几种消光电泳涂料的合成手段。231 利用溶解性参数（SP）差异消光法通常由于铝材本身防锈性、耐磨耗性、耐化学药品性都比较差等原因，故一般对铝型材进行阳极氧化处理后，利用无光的阴离子电泳涂料对铝型材进行电泳。但是作为基材的铝型材本身所具有的模具伤痕容易显露出来而导致商品的价值降低。有研究者通过采用溶解性参数不同的两种丙烯酸系列树脂和与这些树脂相容性差的三聚氰胺树脂分散于水中制备出阴离子型的消光电泳涂料。以上的做法得到的涂膜需要较高的烘烤温度（170℃以上），且容易使阳极氧化膜产生龟裂，装饰性及涂膜的性能也降低。经过改进，出现了使用含羟基及羧基的树脂和封端的多异氰酸酯化合物来制备涂料，以降低涂膜的固化温度，但是它的模具伤痕遮蔽性不够，容易暴露型材原有的缺陷。有报道[13]提出，通过使一个分子中有两个以上的游离异氰酸酯基的乙烯基共聚物（a1）的该游离异氰酸酯基的一部分与有羟基、羧基及烷氧基甲硅烷基的乙烯基共聚物（a2）中的该羟基的一部分反应，然后使残留的游离异氰酸酯基的全部与封端剂反应，然后再与固化催化剂组成无光阴离子电泳涂料。就合成的树脂来说，乙烯基共聚物（a1）与乙烯基共聚物（a2）主要是通过异氰酸酯基与羟基的尿烷化反应，利用尿烷键进行结合。两种乙烯基共聚物之间的溶解性参数有一个差值，通过调整两者之间的溶解性参数差值来调节涂料的光泽度，获得的光泽度也容易任意控制。这样的涂料具备低温固化性，固化温度降低到140℃。制备的涂膜硬度、模具伤痕遮蔽性好，60测试光泽在10 以下。
