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自泳漆

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自泳漆(autophoresis coatings)其正式名稱為自動沉積塗料,又稱作化學沉積塗料或酸性沉積塗料。此法的特點是所用塗料和成膜方法經濟,塗裝設備簡單、能耗少、易操作,塗裝成本低且防鏽力強;幾乎可完全不用有機溶劑,污染較少而有利於環保。自泳漆自 20世紀70年代中工業化以來主要用於金屬表面(如汽車和其他金屬部件)的塗裝。
中文名
自泳漆
外文名
autophoresis coatings
組    成
合成樹脂乳液、金屬活化劑
別    名
自動沉積塗料
施工和易性
粘結強度
主    體
羧甲基醚化澱粉
漿    料
低取代度的氰乙基澱粉醚

自泳漆概述

 由合成樹脂乳液、金屬活化劑、氟化氫過氧化氫氧化劑顏料的水分散物組成,浸沉塗液為上述組成液的5%~10%的水分散體,pH值為2.5~3.5,將被塗物(鐵質)浸入上述塗液中,金屬鐵由於酸而溶解為Fe2+,然後由於氧化劑氧化為Fe3+,Fe3+使乳膠中和成一種不穩定的狀態,快速聚沉在金屬表面而成膜,可通過控制浸漬時間來控制膜厚。

自泳漆自泳塗料及塗裝工藝

自泳漆又稱自動沉積塗料,70年代由美國Achem公司發明並於70年中期應用於工業塗裝,由於同屬於水性塗料,故具塗裝方法與電泳塗漆相似,但不通電,而是利用化學能成膜物覆蓋在鐵製品表面形成塗層鋼鐵表面只需除鏽後即可塗裝,不必進行磷化處理。80年代,美國、加拿大、法國、日本等國已用於汽車零部件塗裝,而80年代中期,我國已將自泳塗料用於汽車車身貨箱塗裝,應該説我國起步不晚,與國際先進水平差距不大,目前國內已經有部分廠家使用。

自泳漆基本原理

自泳塗料一般是由有機高分子的水性分散液和水性炭黑漿配製而成,在沉積時,在槽液中加入自動沉積的化學反應材料,如FeF3、HF、H2O2等。塗裝時,將塗裝工件浸漬於漆槽中,HF、FeF3腐蝕工件表面,其中部份溶解的Fe和樹脂反應,樹脂和顏料析出沉積於金屬工件表面形成濕膜,其餘未和樹脂反應的被槽液中的氧化劑氧化形成FeF3穩定槽液中。
化學反應式如下:
溶解反應:Fe(工件)+2HF → Fe2++H2+2F-Fe(工件)+2FeF3 → 3Fe2++6F-
成膜後的氧化反應
Fe2++樹脂 → Fe-樹脂
2Fe2++ H2O2+2HF → 2Fe3+2H2O+2F-2Fe3+6F- → 2FeF3

自泳漆簡單的塗裝工藝流程

序號
工藝
方式
時間min
温度℃
循環/攪拌
備註
1
預脱脂
噴淋/浸入
3
60-70
文丘裏+泵

2
主脱脂
浸入
3
60-70
文丘裏+泵

3
噴淋水洗
噴淋/浸入
1
RT
文丘裏+泵

4
純水洗
浸入
1
RT
文丘裏+泵

5
自泳
浸入
1-3
20-22
攪拌器
無剪切力
6
後水洗
浸入
1
RT
攪拌器

7
反應水
浸入
1
RT
攪拌器

8
烘烤

30-40
110

10分鐘工件表面達90℃
自泳塗裝主要特點
1、自泳漆相對電泳漆來説油漆密度小,故鹽霧時間、附着力等測試均有出色的表現。
2、 以水為分散劑,一般不含有機溶劑,屬安全環保型塗料,無VOC。
3、塗裝無死角,只要工件能接觸到的地方均能做到良好的漆膜。
4、塗裝時不需電,把工件放如槽中即可。
5、塗裝設備簡單,一般只需:槽體、攪拌系統、加熱系統、恆温系統、傳送裝置、烘箱。
自泳漆塗裝劣勢
1、顏色單一,目前只有黑色與灰色。
2、只針對於鋼鐵件,不與其他金屬相反應。

自泳漆自泳塗裝的優點

  1. 降低對環境影響:無重金屬,低能耗,低水耗
  2. 改善防腐性:能更好的UV防護,均勻的空腔內部塗裝
  3. 所需安裝空間更少:佔用更小地面,無磷化前處理
  4. 簡單,自動的槽液控制:固含量/時間/温度,塗裝工藝槽僅控制配槽自泳漆,水和開缸劑
  5. 少量或沒有揮發性有機化合物
  6. 不含重金屬
  7. 無需電力驅動反應
  8. 反應不需可燃性或爆炸性化學品
  9. 更少固態排放物
  10. 即時塗裝效果,無需後固化儲存,無需特殊支架設計
  11. 人力成本更低,生產效率更高
  12. .投資更少:掛架簡單,工藝步驟更少,控制/過濾設備更少,無需變壓裝置。

自泳漆環氧型水性自泳漆的研製

採用“己二酸與環氧樹脂酯化反應十氨水中和十相反轉”工藝製備高穩定性的水性環氧乳液,加入活化劑、顏料漿、去離子水等,製備了環氧型水性自泳漆.樣板實驗結果表明:漆膜表面光滑平整、有光澤,耐鹽霧實驗時間為360h,達到汽車車身底漆Ⅰ級防腐標準,具有較好的市場應用潛力 [1] 

自泳漆丙烯酸自泳漆的製備及其性能研究

為製得低污染、低能耗、塗裝工藝獨特的並具有較好防鏽能力的自泳漆,採用丙烯酸酯單體進行乳化聚合製備自泳漆基料。運用正交試驗優化合成樹脂的配方和製備工藝條件。試驗表明,乳化劑種類對乳液狀態和漆液穩定性的影響最大;單體的比例對漆膜性能影響最大,而分散劑對漆液穩定性、泳板效果影響較大;聚合時的工藝條件:pH值、單體滴加方式、聚合温度、攪拌條件、引發劑數量、調漆方式等對乳液穩定性、濕膜附着性能、原漆穩定性、殘餘單體量也均有不同程度的影響。對自泳漆漆膜性能進行了全面檢測,結果表明該漆膜耐鹽霧可達到712h,其他力學性能也能很好地滿足底漆要求 [2] 
參考資料
  • 1.    敬麗霞,謝克難,廖立,龍沁,賴雪飛.環氧型水性自泳漆的研製:四川化工,2014
  • 2.    楊寧,方誌薇.丙烯酸自泳漆的製備及其性能研究:材料保護,2007