成膜助劑乙二醇異辛醚在電泳涂料中的應用

電泳涂料是以水分散的離子型聚合物為成膜物基料，在水分散體的狀態(tài)下，采用電泳法(電沉積法)進行涂裝的涂料。

同常規(guī)溶劑性涂料和水性涂料一樣，電泳涂料中需要添加少量溶劑，除了親水性溶劑之外，需要添加疏水性溶劑，即成膜助劑。成膜助劑有以下3個作用：

(1)電泳涂料烘烤溫度比較高(常規(guī)140～180 ℃)，大大高于電泳乳液成膜溫度，但電泳涂膜樹脂成分比較多，很復雜，各樹脂之間相容性不一定很好，成膜助劑具有對各種樹脂很好的溶解能力，在烘烤過程中，促進和保持各樹脂之間很好的相容性，使涂膜固化均勻；

(2)沸點高，不容易揮發(fā)，烘烤時促進涂膜流平，改善涂膜外觀；

(3)調(diào)節(jié)涂膜厚度，根據(jù)客戶要求，使涂膜厚度穩(wěn)定維持在指標范圍內(nèi)，保證電泳涂膜質(zhì)量。

電泳槽液有機溶劑含量一般在0.5%～3.0%，高沸點溶劑(成膜助劑)約占30%～50%，溶劑含量根據(jù)電泳品種和客戶要求有所不同。如果成膜助劑太少，涂膜流平不好，外觀比較粗糙，膜厚薄，影響電泳防腐蝕性能；如果成膜助劑太多，涂裝電壓低，膜厚太厚，泳透力下降。在長更新周期電泳槽中，添加成膜助劑有助于保持電泳槽液穩(wěn)定性，減輕或避免樹脂的水解。在使用鍍鋅板材的電泳生產(chǎn)線，如果發(fā)生針孔，添加成膜助劑可以消除針孔，提高電泳涂料耐針孔性。

1　 實驗部分

1.1　原材料與器材

POWERNICS 150 BLACK電泳槽液；乙二醇異辛醚，純度≥98%；乙二醇己醚，純度≥98%；丙二醇苯醚(PPH)；電泳儀；膜厚儀，型號MiniTest 600BFN2，Elektro Physik；光澤儀，型號micro-TRI-gloss，BYK；粗糙度儀，型號SJ-210，Mitutoyo公司；鹽霧試驗機，型號CZ-160A，眾志檢測儀器。

1.2　涂裝工藝

(1)未加成膜助劑的POWERNICS 150 BLACK電泳槽液在機械攪拌下，40 ℃、16 h進行熟化，25 μm過濾布過濾備用；

(2)在攪拌下，往電泳槽液中緩慢滴加成膜助劑，攪拌2 h后進行制板；

(3)室溫放置24 h后，檢測電泳涂膜物理性能。

(4)鹽霧試驗，根據(jù)ASTM B117進行，取出水性后，除去鐵銹，室溫放置2 h，用Scotch膠帶拉，測量擴蝕寬度。

2　結(jié)果與討論

2.1　乙二醇異辛醚、乙二醇己醚和丙二醇苯醚的基本參數(shù)

乙二醇異辛醚結(jié)構(gòu)式：C4H9CH(C2H5)CH2OCH2CH2OH，有醚鍵和伯羥基；乙二醇己醚結(jié)構(gòu)式：

C6H13OCH2CH2OH，有醚鍵和伯羥基；丙二醇苯醚結(jié)構(gòu)式：C6H5OCH2CH(CH3)OH，有醚鍵和仲羥基；乙二醇異辛醚(2EHG)、乙二醇己醚(HC)和丙二醇苯醚(PPH)基本參數(shù)見表1。

2.2　乙二醇異辛醚、乙二醇己醚和丙二醇苯醚的效果比較

表2、表3、表4和表5分別是槽液添加成膜助劑0、0.5%、1.0%和1.5%后，制板，涂膜的檢測結(jié)果。

2.3　各種電泳成膜助劑的優(yōu)缺點

2.3.1　十二碳醇酯(Texanol)

十二碳醇酯化學名稱為2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯，有酯基和仲羥基。雖然十二碳醇酯(Texanol)在乳膠漆中是常規(guī)的成膜助劑，價格低，對苯丙或純丙或醋酸乙烯-丙烯酸體系乳液常溫成膜性好，但由于化學結(jié)構(gòu)中只有酯鍵和仲羥基，在高溫下(140～180 ℃)溶解胺改性環(huán)氧樹脂能力差，流平性不好，在電泳涂料中，已經(jīng)幾乎不用了。

2.3.2　丙二醇苯醚(PPH)

丙二醇苯醚由于價格比較便宜，高溫流平性好，現(xiàn)在國內(nèi)用得比較多，但丙二醇苯醚凝固點11 ℃，在冬季需要預先融化處理，增加了生產(chǎn)操作上的困難.

2.3.3　乙二醇己醚

乙二醇己醚高溫流平性好，但由于原材料己醇生產(chǎn)廠家少價格高，乙二醇己醚價格高、波動小，使用受到一定限制。

2.3.4　乙二醇異辛醚

乙二醇異辛醚是無色透明液體，微有氣味，水溶性小，沸點高，高溫流平性好，作為電泳涂料的成膜助劑，確保烘烤時溶解各電泳樹脂成分，均勻混合和固化，從而獲得外觀和性能優(yōu)異的電泳涂膜。

從表2～表5可以看出，乙二醇異辛醚(2EHG)、乙二醇己醚(HC)與丙二醇苯醚(PPH)應用在電泳涂料中：這3種溶劑高溫流平性都很好，電泳涂膜外觀都很好，但使用2EHG的涂膜更平整，PPH的涂膜表面有點發(fā)霧。在相同添加量和相同電壓條件下，2EHG增加膜厚效果**，對槽液加入量0.1%時，2EHG膜厚增加約2～3 μm；HC膜厚增加稍低，約2～2.5 μm；PPH膜厚增加約1.5～2.0 μm。由此可見，在提高相同膜厚情況下，2EHG使用量最少，比PPH要少30%～50%，雖然2EHG價格稍貴點，但電泳涂料總體成本不會上升。

2EHG沸點229 ℃，與新政策要求沸點260 ℃還有一定距離，但配方中溶劑含量減少了，相應VOC就減少了；2EHG對廢水處理的細菌無抑制作用，從而避免污水處理環(huán)保隱患。

2.4　乙二醇異辛醚對鹽霧試驗的影響

2EHG沸點高，如果殘留在涂膜中，會影響電泳涂膜的耐腐蝕性。從表6可以得出結(jié)論：2EHG在電泳涂料烘烤過程中，前期起到溶解樹脂流平作用，中后期完全揮發(fā)掉，不殘留在涂膜中，所以對電泳涂膜耐腐蝕性不產(chǎn)生影響。

2.5　乙二醇異辛醚使用方法及注意事項

2EHG加入電泳涂料中有多種加入方式：**種，直接在樹脂合成時作為溶劑加入，代替部分其他溶劑，例如MIBK或乙二醇丁醚；第二種，電泳樹脂乳化之后，在攪拌情況下，慢慢加入，加入速度不能太快，不然會引起乳液局部絮凝；第三種，在槽液中直接慢慢加入，要求攪拌或循環(huán)要好，加入的2EHG馬上混入槽液，特別是在生產(chǎn)線上，一次補加量相對比較多，加入的2EHG不能浮在液面上，加料配管出口**在泵吸入配管上，負壓吸入，經(jīng)過循環(huán)泵及時和槽液混合均勻。

3　結(jié)　語

在電泳涂料中，2EHG的添加量少，不影響污水處理，成膜性好，性價比高， 由于乙二醇異辛醚具有很好的成膜性和烘烤流平性，在水性金屬涂料中作為成膜助劑，國外和國內(nèi)外資大涂料公司已經(jīng)成熟使用多年，中國涂料水性化是必然之路，借鑒國外公司技術(shù)和經(jīng)驗，乙二醇異辛醚有很大發(fā)展空間。

乙二醇異辛醚的副產(chǎn)物二乙二醇異辛醚(2EHDG)也是較好的成膜助劑，其沸點272 ℃，高于VOC要求沸點260 ℃，所以可以有效降低涂料的VOC值，在水性建筑涂料、水性金屬涂料、高檔油墨中均可以添加使用。