李玉宁
（中国重型汽车集团公司技术发展中心，山东济南250002）
摘要：将改性环氧树脂和改性丙烯酸树脂混合乳化，合成了环氧–丙烯酸电泳漆。与原环氧型电泳漆相比，新合成的电泳漆的机械性能和耐盐雾性能均达到企业标准，人工加速老化试验400 h 后，漆膜完好，差ΔE = 0.24。按同样的原理，往原环氧电泳漆中加入丙烯酸树脂，使其转变成环氧–丙烯酸电泳漆。车架涂装生产证明，该电泳漆膜克服了原来涂层耐老化性差的问题。采用混合而非整槽更换的方式，既节约了成本，又利于环保。 关键词：电泳漆；环氧；丙烯酸；涂装；老化阴极电泳的方式涂装，其工艺流程简单概括为：预脱脂─脱脂─自来水洗─表调─磷化─自来水洗─纯水洗─电泳─超滤水洗─纯水洗─烘干。电泳槽初次投漆时，使用的产品为双虎涂料FT25-7350 型厚膜环氧电泳漆，所得漆膜外观平整，光泽高，槽液泳透力及耐盐雾性能好。但到了夏季，随着气温的升高和光照的增强，车架总成漆膜出现了不同程度的粉化、变、失光等老化现象，严重影响漆膜的外观和耐腐蚀性能。因此，解决电泳漆膜的耐老化性问题成为关键。
中图分类号：TG178.461; TQ639 文献标识码：A 文章编号：1004 – 227X (2008) 07 – 0043 – 03
Synthesis and application of epoxy-acrylic electrophoretic paint // LI Y u-ning acid
2 环氧–丙烯酸电泳漆的合成与性能
电泳漆由树脂、浆、交联剂、助剂以及去离子水混合调制而成。树脂是重要的成膜物质，对电泳漆
的性能起到决定性作用。原用的环氧电泳漆，其树脂
是改性环氧树脂，由植物油酸与环氧树脂发生酯化反
应而获得，所含的环氧基使漆膜具有优良的耐腐蚀性。
但改性环氧树脂中还含有的大量酯基和醚链，在阳光
照射下易发生断裂。因此，漆膜耐候性差，在户外易
失光、粉化。丙烯酸树脂是由丙烯酸酯类和甲基丙烯
酸酯类单体共聚而得，一般分子量较低，在高温烘烤
时不变，不返黄，对光的主吸收峰处于太阳光谱之
外，所以丙烯酸树脂漆具有优异的耐光照性和户外耐
老化性。若选用环氧、丙烯酸2 种树脂作为电泳漆的
成膜物质，通过冷拼的工艺方式合成环氧–丙烯酸电泳
漆，由于2 种树脂的表面张力不同，因此烘烤时两者
的沉积速率不同，环氧树脂沉到底层，与底材紧密结
合，起到耐腐蚀的作用，丙烯酸树脂则浮于漆膜上层，
与外界环境接触，起到耐光照老化的功能。如此一来
就可解决漆膜的耐老化问题。
2. 1 环氧–丙烯酸电泳漆的合成
经与双虎涂料合作，采用多种方案进行电泳漆改性，最终开发了环氧–丙烯酸电泳漆FT25-7650。
Abstract: An epoxy-acrylic acid electrophoretic paint was synthesized by mixed emulsification of mod
ified epoxy resin and modified acrylic acid resin. Compared with the original epoxy electrophoretic paint, the mechanical performance and salt spraying test of the developed electrophoretic paint are all up to the corporation standard. The film was good with a chromatic aberration of 0.24 after artificial accelerated aging test of 400 h. The original epoxy electrophoretic paint was transformed to epo xy-acrylic acid electrophoretic paint by adding acrylic acid resin. The vehicle frame coating production proved the success of the new film in over- coming the problem of poor aging performance of the original film. The use of the mixed instead of whole bath replacement is not only cost-saving but also beneficial to environmental protection.
Keywords: electrophoretic paint; epoxy; acrylic acid; coating; aging
Author’s address: Technology Center of China National Heavy-duty Truck Corporation, Jinan 250002, China
1 前言
本公司生产的重型汽车车架采用单件铆接、整体收稿日期：2007–12–27 修回日期：2008–01–07
作者简介：李玉宁（1975–），女，工程师，主要从事汽车涂料与涂装工艺研究。
作者：(Email)************。
改性环氧树脂的合成
2. 1. 1
液态环氧树脂与双酚A 扩链生成一定环氧当量的
•43•
树脂，然后用胺作催化剂开环，再加入交联树脂，最 后酸化得到改性环氧树脂。反应历程如下：
FT 25-7650。与原来的环氧电泳漆 FT25-7350 相比，两 者的 B 组分（浆）相同，A 组分（乳液）成分不同。 前者的 A 组分为改性环氧树脂与改性丙烯酸树脂的混 合，后者的 A 组分只含有环氧树脂。 2. 2 环氧–丙烯酸电泳漆的性能
在实验室对环氧–丙烯酸电泳漆 FT25-7650 进行性 能测试。取 3 872 g A 组分、648 g B 组分、3 480 g 去 离子水（电导率≤10 µS/c m ），配成 8 kg 槽液。搅拌器 速率设定为 600 r/min ，以保持槽液搅
拌良好，无沉淀。 槽液温度保持在 29 °C ，熟化 24 h 后进行试验。使用经 磷化处理的碳钢板，工作电压 180 V ，电泳时间 3 min 。 电泳样板水洗，180 °C （样板温度）烘干 30 min ，放 置 48 h 后做性能试验，并与原环氧型 FT25-7350 电泳 漆对比，结果如表 1 所示。
表 1 环氧–丙烯酸电泳漆与环氧型电泳漆的性能对比 Table 1 Performance comparison between epoxy-acrylic acid and e poxy electr ophor e t ic paints
O
O
HO R
+ O
O OH
O
O
O
RO
O
O O O
OH + HN
R
N
R
+
H 2N
HO HO
R N
OH
O
O
O
N N
O
RO
O
R
OH H
OH
+ H +
HO HO
OH
R NH
O O
O
N H O N O R
OH H 2
OH
RO
改性丙烯酸树脂的合成
2. 1. 2
叔碳酸缩水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯 酸羟乙酯等在一定温度下进行自由基溶液聚合反应， 然后用胺作催化剂开环，加入交联树脂后，用冰醋酸 酸化，得到改性丙烯酸树脂。其合成线路如下：
项目
FT25-7650 电泳漆 FT25-7350 电泳漆
固体分/% 颜基比
pH
电导率(25 °C ) /(µS/cm ) 泳透力(福特盒法) /m m
17.16
0.20 5.56 18.24 0.25 5.78 槽
液
数
据
1 100 1 320 CH 3 CH
2 C CH 3
CH 3 CH CH 2 + + CH 2 CH
C O + CH 2 C + CH 2 C H C CH + 2
O C C O 155 180 C O O C O O O CH 2
CH 3 O HC OH CH 2 O CH 2 O 漆膜灰， 平整光滑
漆膜灰， 平整光滑
HC CH 2OH CH 3 C 4H 9 O 外观 R 1 C C O CH 2
R 2
H 2C
δ/µm 铅笔硬度/H 划格附着力 (间距 1 m m )/级
冲击强度/（kg ·cm ）
杯突/m m
23 2 23 2 CH 3
33 H H
CH CH 2
CH 2
C 2 C
2C C H 2C C H 2C C C O
C O C O 0 0 C O O n
O
O CH 2
O
CH 2
CH 2 HC 3
CH 3 O HC 50 6.0
50 6.2
O
C 4H 9 漆
膜 性
R 1 C C O CH 2
CH 2OH
H 2C
R 2
CH 2CH 2OH
CH 2CH 2OH
+ HN
水平和垂直面 水平和垂直面
L 效果
能
外观无明显差别
外观无明显差别 CH 3 划线处单侧 划线处单侧
CH 3 CH 3
H H
2C C
500 h 中性盐雾试验 CH 2 2 C 2 C 2C C H 2C C 锈蚀 2 m m 锈蚀 2 m m
C O C O
C
C O C O O
400 h ，无龟裂、失 光、粉化、起泡、
脱落、生锈等现象，
ΔE 为 0.24，水洗后
O O
160 h ，有粉化、
失光现象，ΔE 为 9.08，水洗后 O CH 2
O CH 2
CH 2 HC OH 3 CH 3 O
HC OH 人工加速(氙灯)
老化试验
4H 9 R 1 C C O CH 2 2OH CH 2
2 HOC H N
C H OH
2 4 保光率为 20%
保光率为 82%
CH 3 CH 3 CH 3 H +
H H 2C C
CH CH 2 CH 2 C CH 2 C
2C C H 2C C 表 1 表明，新合成的 FT25-7650 电泳漆的性能明 显优于原来的 FT25-7350 环氧型电泳漆。前者的机械 性能、耐盐雾性能等均达到了车架电泳漆企业标准的 要求，尤其是人工加速（氙灯）老化试验项目，进行 400 h 后，漆膜无龟裂、失光、粉化、起泡、脱落、生 锈等现象，差 ΔE 明显高于标准的要求（ΔE ≤3）， 该电泳漆的施工性能也很好，槽液参数易于控制，槽
C O C O O C
C O C O O
n
O
O
O CH 2
O CH 2 CH 2 HC OH
CH 3
HC OH
CH 3 O
C 4H 9
CH 2OH
R 1 C C O CH 2
CH 2
R 2
丙烯酸羟丁酯NH
HOC 2H 4
2H 4OH
2. 1. 3 环氧–丙烯酸电泳漆乳液合成
将改性丙烯酸树脂与改性环氧树脂按照一定的比
例混合后，乳化得到环氧– 丙烯酸电泳漆乳液──
•
•
n
O
液不容易产生沉淀，适用于重型汽车车架的涂装。
3 由环氧型向环氧–丙烯酸型电泳漆的转换
鉴于环氧– 丙烯酸电泳漆 FT25-7650 的组分比 FT25-7350 多了改性丙烯酸树脂，故只要将现场使用的 FT25-7350 环氧型槽液调整到合适的固体分，然后按比 例加入丙烯酸树脂乳液 FT-01-0350（双虎涂料公司产
品），槽液即可完成由环氧电泳漆到环氧–丙烯酸电泳 漆的转换。
3. 1 降低 FT25-7350 槽液固体分
为保证混槽后车架试生产，首先要降低 FT25-7350 槽液固体分，使槽液中环氧树脂的量减少，然后混槽
时按比例添加一定量的丙烯酸乳液，使混槽后槽液固 体分保持在合适的工艺范围内（17% ~ 22%）。在正常 生产情况下，不补加原漆连续生产 50 d ，可生产车架 6 144 个，槽液固体分由 19.56%降至 10.62%。在此过 程中，当槽液的固体分低于 18%时，漆膜外观略为粗 糙，厚度降低 2 ~ 3 μm 。为提高漆膜厚度和保证槽液 的稳定性，需要定期补加专用溶剂和助剂，使槽液的 溶剂含量由 1.6%提高到 2.4%。
3. 2 添加 FT-01-0350 丙烯酸乳液
电泳槽体及管路共容纳 120 t 电泳漆，经过精确计 算，共需加 51 t 丙烯酸乳液，使丙烯酸树脂含量占树 脂总量的 60%。为保持槽液液位在正常的刻度范围内，
补加乳液时，需要同时排放超滤液。用气动隔膜泵补
加乳液（耗时 22 h ）。
3. 3 车架试生产 补加丙烯酸乳液后，槽液熟化 24 h 。此时，槽液 主要工艺参数为：固体分 20.69%，颜基比 0.13，pH 5.9， 电导率 1 300 µS/c m 。在施工电压 240 V 、槽液温度
28.2 °C 的条件下，电泳涂装 11 个车架，经过 3 道纯水
洗以及烘干、强冷后下线。对车架涂层进行检查，漆
膜外观平整，无颗粒、缩孔等弊病，干燥状态良好，硬
度为 2 H ，达到车架表面涂层标准的要求。
3. 4 施工参数调整
通过生产消耗原漆，使槽液固体分降低，补加 B 组
分（浆）使槽液固体分、颜基比升高。进行一个月
的生产调试，确定了槽液参数的工艺范围：槽液固体 分
17% ~ 19%，pH 5.6 ~ 6.0，电导率 700 ~ 1 400 µS/cm ，
温度 28 ~ 30 °C ，电压 260 ~ 340 V 。 3. 5 生产应用效果
从 2006 年 3 月混槽结束后，车架涂装开始正常生
产。至 2007 年 12 月 20 日，已生产车架 14 万个，共
使用
FT25-7650 电泳漆 631 t 。2006 年 4 月 7 日生产的 车架露天存放到 2006 年 10 月 8 日，存放期 6 个月，
漆膜外观良好，没有出现失光、变等粉化现象，在 整车使用的过程中，没有用户反馈车架漆出现粉化问 题。但该方法的缺点是：一次性加乳液太多，使槽液
的溶剂含量高于正常范围，需排放超滤液并补加纯水
来降低到正常值。 3. 6 经济成本分析 从材料使用成本价格进行分析，环氧树脂、丙烯酸
树脂合成乳液后价格均为 30 元/kg 左右，
往 FT25-7350 加入丙烯酸树脂后成本没有增加，原漆的价格不变。
4 结语
通过往环氧型电泳漆中加入丙烯酸树脂，完成了
环氧电泳漆向环氧–丙烯酸电泳漆的成功转换。这是国
内电泳漆涂装工艺的一次重大改进。环氧–丙烯酸电泳
漆在重型汽车车架涂装上的应用，在国内同行业中处 于领先地位，达到了国际涂料的先进水平，引领了国 内重型汽车涂装材料的方向。
用混槽的方式换漆比整槽更换更节约材料成本，
且无需废漆处理费用，有利于保护环境。以 120 t 槽体
的 50%计算，若原材料成本为每吨槽液 1.5 万元，每吨
废漆的处理费为 2 000 元，则可节约材料成本 90 万元， 节约废漆处理费 12 万元，共计 102 万元。
[ 编辑：韦凤仙 ]
（上接第 42 页）
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