引言
阴极电泳涂料具有较强的泳透力、良好的涂膜外观、优越的防腐性能被广泛应用于汽车、机电、五金等行业。然而在电泳涂装中经常会受到某些因素的影响而导致漆膜出现弊病，缩孔是电泳涂装中最常见的漆膜弊病之一，起因于基材表面或涂料中存在低表面张力的沾污物微粒或液滴。这些低表面能物质溶解在相邻的漆膜中，形成局部表面张力梯度，使漆膜流平性能不均衡，从而导致漆膜缩孔的产生。电泳缩孔的直径一般在0.5-3.0mm之间，使底材与外界环境直接接触，严重影响漆膜外观并降低漆膜的防腐蚀性能。
目前，解决缩孔的措施主要集中于电泳涂装的前处理阶段，以预防为主，但是由于人为误操作、机械故障或原料不纯等诸多因素，导致在电泳涂装过程中槽液不可避免地被一些污染物所污染，如工件上的油或传送机中使用的润滑油等。为使槽液能够再次利用，加入防缩孔助剂是该问题的解决方案之一。目前市场上有多种具有防缩孔性能的产品，如改性聚硅氧烷、氟碳化合物等，然而它们有诸如起泡、贮存稳定性差或与槽液体系不相容等缺点。
因此，本研究通过环氧树脂与聚醚胺进行反应，制备了一种含聚醚链段的阳离子型胺化环氧乳液来适配本公司的产品，所合成的防缩孔助剂贮存稳定性优良，与阴极电泳乳液的相容性良好，且能在长时间内保持稳定，对漆膜附着力、硬度、耐冲击、耐盐雾等性能无不良影响。
1、实验部分
1.1 防缩孔助剂的制备
在配有机械搅拌、温度计、冷凝管的500mL四口反应瓶中加入一定量的环氧树脂128与聚醚胺，加热升温至80-110℃，反应1h得到含聚醚链段的胺化树脂。另起反应装置将环氧901与乙二醇丁醚按照50%的质量分数混合，升温至100-110℃溶解环氧，溶解完全后降温至70-80℃加入到反应后的胺化树脂中，充分搅拌后进一步加入冰乙酸中和，再将去离子水缓慢加入混合物中进行搅拌乳化，得到阴极电泳涂料用防缩孔乳液。防缩孔助剂乳液参考配方如表1所示。
表1 防缩孔助剂乳液参考配方
1.2 电泳涂料槽液的配制与制板条件
按照阴极电泳乳液：去离子水：配套色浆=4：5：1（质量比）的比例配成电泳涂料槽液，搅拌熟化6h以上。以不锈钢板为阳极，磷化钢板为阴极，电泳条件为160V×30℃×120s，固化条件为170℃×30min（工件温度）制备样板。
2、结果与讨论
2.1 防缩孔助剂作用机理探讨
防缩孔助剂能够显著减少电泳涂料漆膜上的缩孔，并改善漆膜的平滑性，其主要原因是一方面防缩孔助剂的表面张力较低而且与电泳乳液的相容性好，能够有效降低混合乳液的表面张力，提高对底材的润湿性，使电泳涂料能够在底材表面顺利铺展；另一方面防缩孔助剂一般含有柔性链段，玻璃化温度较低，使漆膜更加流平光滑。
2.2 环氧基与胺基比值对乳液状态的影响
聚醚胺的端胺基与环氧基反应的比值会影响合成树脂的相对分子质量，从而影响乳液的稳定性。为考察不同胺基与环氧基反应的比值对合成产物的影响，合成了3种不同胺基与环氧基比值下的防缩孔助剂乳液。表2为不同胺基与环氧基反应比值对乳液状态影响的研究结果。
表2 不同胺基与环氧基反应比值对乳液状态影响
从表2可以看出，当胺基与环氧基反应的比值为1：1时，乳液无蓝相，放置一段时间后沉淀，说明反应后的氨基树脂水溶性较差；当胺基与环氧基反应的比值为1.1： 1时，乳液呈白色，有蓝相，树脂具有良好的水溶性，乳液稳定良好；而当胺基与环氧基比值为1.2：1时，乳液较黏稠，水溶性较差。因此，将胺基与环氧基的比值控制在1.1：1。
2.3 防缩孔助剂的效果
为了验证所合成的放缩孔剂乳液的效果，做了两组对比实验，首先是空白槽液与加入质量分数0.1%机油的槽液泳板对比，验证机油对阴极电泳漆膜的影响，漆膜外观如图1所示。
a）空白槽液; b)质量分数0.1%机油的槽液;c)质量分数0.1机油+0.1%防缩孔剂槽液
图1防缩孔助剂对漆膜外观的影响
从图1中可以看出，空白槽液漆膜表面平整光滑，无缩孔橘皮，而在加入0.1%质量分数的机油后，漆膜表面出现大量缩孔，并伴有严重橘皮现象；加入质量分数为1%的防缩孔剂乳液后，漆膜表面缩孔数量明显减少，伴有轻微的橘皮现象，这表明所合成的防缩孔剂乳液对电泳漆的缩孔具有明显的改善。
2.4 防缩孔助剂加入量的影响
在含机油槽液中依次添加质量分数为1%、2%、3%、4%的防缩孔助剂，研究所合成的防缩孔助剂可以有效解决漆膜缩孔问题，泳板结果见图2。同时也对漆膜表面缩孔数量进行了对比，更加直观地显示防缩孔助剂的效果。表3为不同实验条件下电泳漆膜外观及缩孔数量的对比。
a)助剂加入量为1%；b) 助剂加入量为2%；c) 助剂加入量为3%；d) 助剂加入量为4%
图2 防缩孔助剂不同加入量对漆膜外观的影响
从表3结果可以看出，当防缩孔剂乳液加入量逐渐增大，漆膜外观变得逐渐光滑，缩孔数量降低。当防缩孔剂用量从1%增加至4%时，混合槽液状态和贮存稳定性均良好，说明防缩孔剂用量在1%~4%范围内与电泳槽液相容性良好。因此，防缩孔剂用量优选电泳槽液的4%。
表3 不同实验条件下电泳漆漆膜外观及缩孔数量比较
2.5 防缩孔助剂对漆膜性能的影响研究
按照乳液4份、色浆1份、去离子水5份组成比配制电泳槽液作为空白槽液，另配制空白槽液并加入质量分数为4%的防缩孔助剂作为对比槽液。两个槽液均在室温下搅拌熟化24h，以磷化钢板为阴极，不锈钢板为阳极，电泳电压160V下电沉积120s制备电泳漆膜，170℃×30min交联固化，两种漆膜性能测试结果对比如表4所示。测试结果表明，加入4%的防缩孔助剂后的槽液漆膜性能与空白槽液漆膜性能基本一致，说明加入防缩孔助剂后不会改变漆膜的原性能。
表4 漆膜性能测试结果对比
3、结 语
通过环氧树脂与聚醚胺按胺基与环氧基比值为1.1：1进行反应，制备了富含聚醚链段的胺化环氧树脂，经中和、乳化后制得阴极电泳涂料用防缩孔助剂，乳液具有良好的稳定性。空白槽液、机油槽液与加入防缩孔助剂槽液对比实验表明，所合成的防缩孔助剂可以有效降低电泳漆的缩孔。当防缩孔助剂添加量为4%时，漆膜外观平整光滑，而且加入助剂后的漆膜与原漆膜性能相比所差无几。未来对于防缩孔助剂的发展应注重以下方向：（1）开发低VOC水性化环保防缩孔助剂；（2）对防缩孔助剂的机理进行更深层次系统性的基础理论研究；（3）进一步进行防缩孔助剂防缩孔性能的影响因素研究。
