КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КАТОДНОГО ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ЦИНК-ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ С ПОВЫШЕННОЙ ТВЁРДОСТЬЮ И ВОДОСТОЙКОСТЬЮ
COMPOSITION FOR CATHODE ELECTRODEPOSITION INTENDED FOR FORMATION OF PAINTED ZINC-POLYMER COATINGS WITH INCREASED HARDNESS AND WATER RESISTANCE

Изобретение относится к новому продукту: водной композиции для электроосаждения на катоде лакокрасочных покрытий, содержащих цинк, обладающих повышенной твердостью, превосходящей традиционные известные лакокрасочные покрытия, и высокой водостойкостью.
Метод окраски электроосаждением, в том числе на катоде, которым служит окрашиваемое изделие, широко применяется в промышленности для получения грунтовочных и однослойных покрытий [1]. Для катодного электроосаждения используются лакокрасочные композиции на основе олигомерных связующих пленкообразователей-полиэлектролитов, в частности эпоксиаминные аддукты различной модификации [2]. Их недостатком по сравнению с металлическими гальваническими покрытиями является низкая твердость.
Известны водные лакокрасочные композиции для катодного электроосаждения на основе модифицированного эпоксиаминного аддукта, содержащие для увеличения твердости дисперсию полифениленсульфида с добавками карбида кремния и графита, стабилизированную ОП-10 (нонилфенолом). Покрытия обладают более высокой, чем у покрытия без добавок, твердостью. Водостойкость не превышает исходное покрытие [3].
Известны водные лакокрасочные композиции для катодного электроосаждения на основе эпоксиаминных аддуктов различной модификации, содержащие для придания покрытиям гидрофобности дисперсию фторопласта. Однако покрытия не обладают высокой твердостью [4].
Предлагаемая композиция для получения покрытий методом катодного электроосаждения по показателям твердости и водостойкости превосходит как исходный лакокрасочный материал, так и композиции по рассмотренным патентам. Для этого лакокрасочная композиция в своем составе дополнительно содержит соль металла, в частности цинка. При этом и осуществляется совместное электроосаждение на катоде лакокрасочного материала с одновременным электро-восстановлением цинка с получением металло-полимерного осадка. После последующего термоотверждения из осадка формируется лакокрасочное цинк-полимерное покрытие матрицей на основе полимера. Подобные покрытия могут получаться на различных токопроводящих изделиях, например на кузовах автомобилей, метизах, корпусах приборов. При этом свойства получаемых покрытий будут существенно улучшаться по сравнению с применяемыми в настоящее время чисто полимерными покрытиями на основе эпоксиаминных аддуктов для катодного электроосаждения.
Композиция основана на использовании в определенном соотношении компонентов лакокрасочной системы, в состав которой входят:
- водная эмульсия лакокрасочного пленкообразователя с концентрацией 35-36 масс. % по сухому остатку, представляющая собой эпоксиаминный аддукт, модифицированный блокированным толуилендиизцианатом с молекулярной массой 1700-2500 и переведенная в водорастворимое состояние добавкой уксусной кислотой и содержащая добавки феноксипропанола и 2-бутоксиэтанола (бутилгликоль);
- пигментная паста, представляющая собой дисперсию любых применяемых в лакокрасочных материалах пигментов, стабилизированная указанной выше водной эмульсией (эпоксиаминным аддуктом) с молекулярной массой 1100-1500 с концентрацией 53-56% по сухому остатку;
- водный раствор ацетата цинка с концентрацией 17 масс. % по сухому остатку (17 г/л).
Для получения лакокрасочного цинк-полимерного покрытия указанную композицию необходимо приготовить следующим образом:
1 стадия: к рассчитанному количеству деминерализованной воды при перемешивании вводят водную эмульсию лакокрасочного пленкообразователя и продолжают перемешивать не менее 2-х часов;
2 стадия: к полученной на первой стадии эмульсии добавляют рассчитанное количество раствора ацетата цинка и продолжают перемешивание не менее одного часа;
3 стадия: к полученной на второй стадии композиции при перемешивании добавляют пигментную пасту и продолжают перемешивание не менее 3-х часов.
Получается водный раствор композиции со следующими параметрами:
Цинк-полимерные лакокрасочные покрытия получают в ванне электроосаждения, в которой окрашиваемые образцы служат катодом. Противоположным электродом является пластина из нержавеющей стали. Поверхность подлежащих окраске образцов предварительно подготавливают согласно ГОСТ 9.402-2004 «Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию». Электроосаждение проводят в следующем режиме:
После получения покрытия образцы промывают обессоленной водой и термоотверждают при 180°C в течение 30 минут.
Прототипом новой композиции служит лакокрасочная композиция для катодного электроосаждения на основе модифицированного эпоксиаминного аддукта без ацетата цинка.
В Таблице 1 представлены составы композиций во всем интервале значений, а в Таблице 2 - свойства покрытий в сравнении с прототипом и аналогом.
Таблица 1. Состав композиций в (г/л)
Таблица 2. Свойства покрытий
Рассеивающая способность композиций 1-3, определённая по ГОСТ 9.413-2007, составляет не менее 15 см, что позволяет получить равномерное по толщине покрытие на изделиях сложной конфигурации.
Источники информации
1. Krylova I.A. Painting by electrodeposition the eve of the 21-st century // Progress in Organic Coating. 2001. Vol. 42. P. 119-131.
2. Квасников М.Ю., Крылова И.А. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2001. № 4-6. С. 10, С. 24, С. 26.
3. Патент России №2486220.
4. Патент России №2222562.