3.聚合物乳液在涂料工业中应用
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13
阴极电泳涂料分类
• 聚丁二烯型（阴极）——属于第四代，具有 其阳极电泳涂料的优点，同时耐盐雾性能 更好。
• 环氧树脂型电泳涂料——优良的防腐性能， 固化温度一般在160～200℃。
• 丙烯酸酯型 ——涂膜颜色浅，光泽高，保 光，耐候性佳，单体来源丰富，附着力强， 有保色和“三防”作用，应用领域广泛。
化，实验室已经研制出了第七代产品。日本把阴
极电泳的出现列为七十年代涂装史上三大重要 成就之首，称其为电泳涂装史上的第二个里程 碑。
七代阴极电泳涂料
• 第一代：1963年美国福特公司(Ford)建立了 第一条阳极电泳生产线。这类涂料的主要 代表是顺酐化油，酚醛和环氧树脂类的阳 极电泳涂料。
• 第二代：以70年代开发投产的聚丁二烯树 脂阳极电泳涂料为代表，在磷化板上的耐 盐雾性能提高到240小时以上，在泳涂汽车 车身时可无辅助阴极。
烘干条件 (℃，m in) 180，30 180，20～ 56
173，20～25
173，15～ 20
173，15～ 2
wenku.baidu.com粗糙度 (μm) － 0.6
0.3
0.2
－
10
德国 产品的性能
涂料代 投入年限 数
漆膜厚度 (μm)
一
1979 年
15～ 20
二
1981 年
15～ 22
三
1986 年
薄膜18～ 22
• 第三代：70年代开发的低pH，低电压的阴极电泳涂 料。其溶液的pH值在3.5。由于其pH值较低，所以 设备腐蚀较严重，虽然耐盐雾性能达到360-500小时， 但泳透力仍较低。
• 第四代：高pH值，高电压，高泳透力的阴极电泳涂 料，槽液pH值在6.0左右，其泳透力较阳极电泳涂料 高，在磷化板上的耐盐雾性能达到720小时以上，现 今仍是世界各国采用的阴极电泳涂料的主流。
9
PPG产品性能（1～5代）
涂料代 投入市场年
数
限
一
1976 年
二
1976年～ 1977年
三
1981 年
漆膜厚度 (μm) 18 18
30
泳透性 (cm )
－ 30.5
30.5
四
1985 年
30
30.5
五
1990 年
30
36.8
有机溶剂含量 (VOC)(kg/l) 0.3 0.156
0.144
0.072 0.048
厚膜≥30
四
1990 年
薄膜18～ 22
中厚膜23～ 28
厚膜≥30
烘干温度 (℃)
180～ 185 175～ 180 150～ 175
溶剂含量 泳透力 组份数
(% )
(% )
5～ 8 5～ 8 2～ 4
60
单组份
70
单组份
80
单组份
150～ 175 2～4(改进 100 型1～ 1. 6)
单或双 组份
• 聚氨酯型——良好的耐磨性和附着力，多方 面性能都很好 。
• 复合树脂型 ——改善一种树脂的单一性能 ，
兼具两种或几种树脂的优良性能。（目前大 多数实用性电泳漆）。
基体树脂
• 在阴极电泳涂料中，树脂乳液是主要成 膜物，它决定着阴极电泳涂料的涂膜性能， 历来是人们研究的重点。很多高分子树脂 经过适当改性带上正电荷，都可以成为阴 极电泳涂料。一般的方法是使聚合物链中 或链端带上环氧基(有时也可带上酸酐基团) 然后再与胺化物、硫化物等反应，再用有 机酸或无机酸中和。
轿车零部件上得到应用。其中双组份厚膜型阴极 电泳涂料被科技部等定为“国家重点新产品”。
12
• “九五”期间，高平整度中厚膜阴极电泳涂 料高装饰性丙烯酸聚氨酯阴极电泳系列清 (色)漆。 高平整度中厚膜阴极电泳涂料摒弃了以 往的方法，采用全新的技术路线，使产品 在泳透率、平整度、黄变性、施工稳定性 等主要性能指标已达到了与国外同类产品 相媲美的程度。该产品具有烘烤不变色， 色泽鲜艳，硬度高等特点，与进口同类产 品相比，有着较高的性价比。
(2)涂装效果好，漆膜均匀致密，对箱形体、管状体等形状复杂的物件都 能得到完全的涂覆。
(3)电泳漆膜不溶于水，所以不流挂、无流痕、无垂滴，而且由于漆膜不 含溶剂，含水率低，烘干时不像其它涂覆方式那样易产生汽提现象。
(4)由于电泳涂料是带电粒子在电场作用下作定向沉积，所以漆液浓度低、 粘度小，因浸渍作用而粘附于被涂物而带出的漆很少，特别是使用超 滤技术，漆的利用率可达90％～95 ％ ，能更有效地利用资源和降低 成本。
• 第五代：以80年代中期开发的厚膜阴极电泳涂料为 代表，为提高被涂物锐边的耐腐蚀性能和适应简化 涂装工艺的需要，开发了厚膜阴极电泳涂料和装饰 性阴极电泳涂料。
• 第六代：PPG公司的第六代电泳涂料产品已投放市 场，可以使涂料的使用量减少12.8%。
• 第七代已开始商业化，其产品无铅、无铬、无亚硝 酸盐，耗水量低。据报道，PPG公司已在实验室成 功开发出第八代产品。
阴极电泳涂料现状（国际）
• 美国PPG公司开发的双组份、低粘度、水乳 液型阴极电泳涂料 ；
• 德国Hoechst集团的子公司奥地利维阿诺瓦 树脂厂与stollack油漆公司开发的单组份、 高粘度、水溶性型阴极电泳涂料 。
——其它涂料公司大都是引进这两家公司的 生产技术，或在引进技术基础上的改进体 系
(5)装饰效果好，膜面光滑、精美，富有金属光泽。
4
电泳涂料发展史
• 1963年：建立了世界上第一条完整的电泳涂漆生
产线——第一里程碑；
• 70年代初期：电泳涂料在汽车工业上普及。目前， 90%以上的汽车涂漆采用的是阴极电泳涂料；
• 阴极电泳涂料每隔3-5年就要更新换代一次。 目前第五代阴极电泳涂料产品已经实现了工业
11
国内现状
• 电泳涂料的研制始于1960年左右； • 1966年成功开发了环氧树脂阳极电泳涂料，现在
仍有应用； • 1978年进行了聚丁二烯阳极电泳涂料的开发，并
在80年代后期得到广泛应用； • 1986年成功开发了单组份厚膜阴极电泳涂料，在
汽车等行业有广泛的应用市场； • 1995年开发了双组份厚膜型阴极电泳涂料，并在
第三章 聚合物胶乳与水性涂料
1
聚合物乳液在涂料工业中的应用 第一部分：水性阴极电泳涂料
2
阴极电泳涂装原理
＋
－
－
＋
阴极电泳漆的树脂是阳 离子树脂，在电泳槽液 中带正电荷，在直流电 场作用下，带正电荷的 阳离子树脂移向阴极工 件并沉积在工件上形成 薄膜而达到涂覆工件的 目的
3
阴极电泳涂料的特点
(1)以水作溶剂。溶剂型涂料中40%的溶剂最终要挥发到大气中去，资源 浪费，严重地污染环境，对操作工人的健康危害极大。而电泳涂料是 以水作溶剂，所以来源丰富易得，无毒、无着火危害，易洗净，工件 除油除锈经磷化处理后不用烘干便可直接进入施工，不仅缩短了生产 周期，涂料工具也可用水洗。
阴极电泳涂料分类
• 聚丁二烯型（阴极）——属于第四代，具有 其阳极电泳涂料的优点，同时耐盐雾性能 更好。
• 环氧树脂型电泳涂料——优良的防腐性能， 固化温度一般在160～200℃。
• 丙烯酸酯型 ——涂膜颜色浅，光泽高，保 光，耐候性佳，单体来源丰富，附着力强， 有保色和“三防”作用，应用领域广泛。
化，实验室已经研制出了第七代产品。日本把阴
极电泳的出现列为七十年代涂装史上三大重要 成就之首，称其为电泳涂装史上的第二个里程 碑。
七代阴极电泳涂料
• 第一代：1963年美国福特公司(Ford)建立了 第一条阳极电泳生产线。这类涂料的主要 代表是顺酐化油，酚醛和环氧树脂类的阳 极电泳涂料。
• 第二代：以70年代开发投产的聚丁二烯树 脂阳极电泳涂料为代表，在磷化板上的耐 盐雾性能提高到240小时以上，在泳涂汽车 车身时可无辅助阴极。
烘干条件 (℃，m in) 180，30 180，20～ 56
173，20～25
173，15～ 20
173，15～ 2
wenku.baidu.com粗糙度 (μm) － 0.6
0.3
0.2
－
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德国 产品的性能
涂料代 投入年限 数
漆膜厚度 (μm)
一
1979 年
15～ 20
二
1981 年
15～ 22
三
1986 年
薄膜18～ 22
• 第三代：70年代开发的低pH，低电压的阴极电泳涂 料。其溶液的pH值在3.5。由于其pH值较低，所以 设备腐蚀较严重，虽然耐盐雾性能达到360-500小时， 但泳透力仍较低。
• 第四代：高pH值，高电压，高泳透力的阴极电泳涂 料，槽液pH值在6.0左右，其泳透力较阳极电泳涂料 高，在磷化板上的耐盐雾性能达到720小时以上，现 今仍是世界各国采用的阴极电泳涂料的主流。
9
PPG产品性能（1～5代）
涂料代 投入市场年
数
限
一
1976 年
二
1976年～ 1977年
三
1981 年
漆膜厚度 (μm) 18 18
30
泳透性 (cm )
－ 30.5
30.5
四
1985 年
30
30.5
五
1990 年
30
36.8
有机溶剂含量 (VOC)(kg/l) 0.3 0.156
0.144
0.072 0.048
厚膜≥30
四
1990 年
薄膜18～ 22
中厚膜23～ 28
厚膜≥30
烘干温度 (℃)
180～ 185 175～ 180 150～ 175
溶剂含量 泳透力 组份数
(% )
(% )
5～ 8 5～ 8 2～ 4
60
单组份
70
单组份
80
单组份
150～ 175 2～4(改进 100 型1～ 1. 6)
单或双 组份
• 聚氨酯型——良好的耐磨性和附着力，多方 面性能都很好 。
• 复合树脂型 ——改善一种树脂的单一性能 ，
兼具两种或几种树脂的优良性能。（目前大 多数实用性电泳漆）。
基体树脂
• 在阴极电泳涂料中，树脂乳液是主要成 膜物，它决定着阴极电泳涂料的涂膜性能， 历来是人们研究的重点。很多高分子树脂 经过适当改性带上正电荷，都可以成为阴 极电泳涂料。一般的方法是使聚合物链中 或链端带上环氧基(有时也可带上酸酐基团) 然后再与胺化物、硫化物等反应，再用有 机酸或无机酸中和。
轿车零部件上得到应用。其中双组份厚膜型阴极 电泳涂料被科技部等定为“国家重点新产品”。
12
• “九五”期间，高平整度中厚膜阴极电泳涂 料高装饰性丙烯酸聚氨酯阴极电泳系列清 (色)漆。 高平整度中厚膜阴极电泳涂料摒弃了以 往的方法，采用全新的技术路线，使产品 在泳透率、平整度、黄变性、施工稳定性 等主要性能指标已达到了与国外同类产品 相媲美的程度。该产品具有烘烤不变色， 色泽鲜艳，硬度高等特点，与进口同类产 品相比，有着较高的性价比。
(2)涂装效果好，漆膜均匀致密，对箱形体、管状体等形状复杂的物件都 能得到完全的涂覆。
(3)电泳漆膜不溶于水，所以不流挂、无流痕、无垂滴，而且由于漆膜不 含溶剂，含水率低，烘干时不像其它涂覆方式那样易产生汽提现象。
(4)由于电泳涂料是带电粒子在电场作用下作定向沉积，所以漆液浓度低、 粘度小，因浸渍作用而粘附于被涂物而带出的漆很少，特别是使用超 滤技术，漆的利用率可达90％～95 ％ ，能更有效地利用资源和降低 成本。
• 第五代：以80年代中期开发的厚膜阴极电泳涂料为 代表，为提高被涂物锐边的耐腐蚀性能和适应简化 涂装工艺的需要，开发了厚膜阴极电泳涂料和装饰 性阴极电泳涂料。
• 第六代：PPG公司的第六代电泳涂料产品已投放市 场，可以使涂料的使用量减少12.8%。
• 第七代已开始商业化，其产品无铅、无铬、无亚硝 酸盐，耗水量低。据报道，PPG公司已在实验室成 功开发出第八代产品。
阴极电泳涂料现状（国际）
• 美国PPG公司开发的双组份、低粘度、水乳 液型阴极电泳涂料 ；
• 德国Hoechst集团的子公司奥地利维阿诺瓦 树脂厂与stollack油漆公司开发的单组份、 高粘度、水溶性型阴极电泳涂料 。
——其它涂料公司大都是引进这两家公司的 生产技术，或在引进技术基础上的改进体 系
(5)装饰效果好，膜面光滑、精美，富有金属光泽。
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电泳涂料发展史
• 1963年：建立了世界上第一条完整的电泳涂漆生
产线——第一里程碑；
• 70年代初期：电泳涂料在汽车工业上普及。目前， 90%以上的汽车涂漆采用的是阴极电泳涂料；
• 阴极电泳涂料每隔3-5年就要更新换代一次。 目前第五代阴极电泳涂料产品已经实现了工业
11
国内现状
• 电泳涂料的研制始于1960年左右； • 1966年成功开发了环氧树脂阳极电泳涂料，现在
仍有应用； • 1978年进行了聚丁二烯阳极电泳涂料的开发，并
在80年代后期得到广泛应用； • 1986年成功开发了单组份厚膜阴极电泳涂料，在
汽车等行业有广泛的应用市场； • 1995年开发了双组份厚膜型阴极电泳涂料，并在
第三章 聚合物胶乳与水性涂料
1
聚合物乳液在涂料工业中的应用 第一部分：水性阴极电泳涂料
2
阴极电泳涂装原理
＋
－
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＋
阴极电泳漆的树脂是阳 离子树脂，在电泳槽液 中带正电荷，在直流电 场作用下，带正电荷的 阳离子树脂移向阴极工 件并沉积在工件上形成 薄膜而达到涂覆工件的 目的
3
阴极电泳涂料的特点
(1)以水作溶剂。溶剂型涂料中40%的溶剂最终要挥发到大气中去，资源 浪费，严重地污染环境，对操作工人的健康危害极大。而电泳涂料是 以水作溶剂，所以来源丰富易得，无毒、无着火危害，易洗净，工件 除油除锈经磷化处理后不用烘干便可直接进入施工，不仅缩短了生产 周期，涂料工具也可用水洗。