Analyse der Funktion und des Mechanismus von Lösungsmitteln in elektrophoretischen Beschichtungen

Analyse der Funktion und des Mechanismus von Lösungsmitteln in elektroforetischen Beschichtungen

I. Funktionen von Lösungsmitteln in elektroforetischen Beschichtungen

Hauptsächlich aus Alkoholen und Ko-Lösungsmitteln aus Ätheralkohol bestehend, dienen Lösungsmittel in elektroforetischen Beschichtungen als wichtige Regulierungsmedien für die Stabilität des Bades, das Erscheinungsbild des Films,Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitungsfenster. Ihre spezifischen Aufgaben sind folgende:

1.Stabilisierung der Badlösung und Lösungs-/Dispergierungsharze
Sie lösen Polymerharze auf und erleichtern eine gleichmäßige Dispersion von Pigmenten und Füllstoffen.Gewährleistung einer langfristigen stabilen Emulgierung von Harzen in wässrigen Systemen und Verhinderung von Harzniederschlag, Phasentrennung sowie Pigmentflockulation und Sedimentation.

2.Verbesserung der Ablagerungsleistung, der Filmtrocknung und der Wurfleistung
Sie verringern die Impedanz von nassen Folien und ermöglichen es geladenen kolloidalen Partikeln, kontinuierlich in innere Hohlräume und schmale Lücken von Werkstücken zu wandern.Dies erhöht effektiv die Filmdicke und erhöht die Beschichtung von Blinden/Toten Ecken der Werkstücke.

3.Optimierung der Filmbereinigung und Beseitigung von Erscheinungsfehlern
Sie verringern die Oberflächenspannung der Badlösung und verbessern die Befeuchtungskapazität des Substrats.die Oberflächenfehler wie Orangenschalen lindert, Gruben, Krater und Nadellöcher.

4.Vergrößerung des Verarbeitungsfensters
Sie stabilisieren die Verarbeitungsspannungs- und Stromparameter. Die Badlösung kann eine stabile Produktion auch unter schwankenden Temperatur- und Spannungsbedingungen aufrechterhalten.Verringerung der durch Prozessvariationen verursachten Defektraten.

5.Unterstützung beim Backen, Entgasung und Verhinderung von Nadellöchern und Blasenbildung
Sie liegen zwischen dem Siedepunkt des Wassers und dem Erweichungspunkt der Harze.so dass die innere Feuchtigkeit langsam und ordnungsgemäß entweichtDies verhindert eine vorzeitige Versiegelung des Films und durch eingeschlossenen Wasserdampfdruck hervorgerufene Nadellöcher/Blasen.

6.Wirken als Alkohol-basierte Blockierungsmittel
Bei elektroforetischen Beschichtungen (insbesondere kathodischen elektroforetischen Beschichtungen) werden Alkohole hauptsächlich als Blockierungsmittel für blockierte Isocyanat-Härtigungsmittel verwendet.Sie ermöglichen die Niedertemperaturhärtung von Beschichtungen und verbessern die umfassenden Film-Eigenschaften.

II. Mikroskopischer Wirkmechanismus von Lösungsmitteln

1- Mechanismus zur Auflösung und Stabilisierung im Bad

Das Hauptströmungsharz für die Kathodenelektrophoresis ist aminates Epoxidharz, das durch Salzbildung durch Säureneutralisierung Hydrophilität erhält.Die Emulgationsstabilität, die ausschließlich auf hydrophile Gruppen beruht, ist begrenzt.Als schwach-polare Medien treten Ätheralkohollösungsmittel zwischen hydrophobe Segmente von Harzmolekülen ein und stören intermolekulare Wasserstoffbindungen und den Van der Waals-Kohäsion.Sie reduzieren die gesamte Kohäsionsenergie von Harzen und bilden zusammengesetzte Hydratationsschichten aus “Harz-Lösungsmittel-Wasser”, was die Spannung der Oberfläche erheblich verringert und eine langfristige Badstabilität gewährleistet.

2. Elektrodeposition Filmbildungsmechanismus

Auf dem Werkstück erfolgt eine Wasserelektrolyse, bei der der pH-Wert an der Werkstücksschnittstelle rasch ansteigt und die kationischen Harze durch Entsalzen ihre Löslichkeit verlieren und sich zu gelten, feuchten Folien precipitieren.

Solvents schwellen die Strukturen der nassen Folien auf und verringern den Filmwiderstand, wodurch eine kontinuierliche Migration und Ablagerung geladener Partikel nach der ersten Folienbildung gewährleistet wird.Erhöhung der Filmdicke und der Wurfleistung für innere HohlräumeIn der Zwischenzeit senken sie den kritischen pH-Wert für die Harzniederschlagung, um eine gleichmäßige und langsame Ablagerung zu erzielen und raue Folien zu vermeiden, die durch schnelle Ablagerung verursacht werden.

3- Mechanismus zur Ausgleichung, Schaumentfernung und Befeuchtung

•Verringern Sie die Spannung der Badoberfläche, nasse Mikro-ungleichmäßige Oberflächen und geringfügige mit Öl kontaminierte Flecken auf Substraten, um Krater zu vermeiden.

•Plastifizieren Sie nasse Filmharze, senken Sie die Glasübergangstemperatur (Tg), erhöhen Sie die molekulare Flüssigkeit und erreichen Sie die Selbstnivelation vor dem Backen.

•Erweitern Sie die Netzwerkstruktur von nassen Filmen, um Fluchtkanäle für elektrolytische Blasen zu reservieren und die Blasenbindung zu verringern.

4. Mechanismus gegen Blasenbildung während des Backens

Reines Wasser ist hochpolarisches und kann Epoxidharze nicht anschwellen.Gefangener Wasserdampf expandiert bei hoher Temperatur und führt zu Blasen und Nadellöchern.

Solvents unterstützen vorab offene Harzkettensegmente, um miteinander verbundene mikroporöse Kanäle zu bilden.Die Lösungsmittel verdunsten allmählich und die Feuchtigkeit entweicht ordnungsgemäß durch solche Kanäle., die Dichte und Porenfreie Beschichtungen erzeugen.

Mechanismus für Lösungsmittel zur Vergrößerung von Harzleeren:

•Ähnlichlösungsähnliche Wirkung und Erweiterung des Kettensegments: Hydrophobe Harzskelette (Benzoringe, Kohlenstoffketten usw.) zeigen eine gute Kompatibilität mit Ätheralkohollösungsmitteln.Schwächen der intermolekularen Kräfte, erhöhen den Abstand zwischen den Harzketten und bauen stabile Mikroporenstrukturen auf, in die Wassermoleküle nicht eindringen können.

•Plastifizierung und Schrumpfungshemmung: Depositionierte nasse Folien sind wasserhaltige Gelnetzwerke. Ohne Lösungsmittel schrumpfen Harze tendenziell spontan und die Poren kollabieren.Verbesserung der Flexibilität der Kettensegmente und Unterdrückung des Zusammenbruchs und der Schließung von Mikroporen.

•Volatilität aus den Kanälen: Beim Backen verdunsten die Lösungsmittel schrittweise, und Räume, die zuvor von Lösungsmitteln besetzt waren, werden zu kontinuierlichen Kapillarkanälen, die als ausschließliche Fluchtwege für Feuchtigkeit dienen.

5. Mechanismus als Blockierungsmittel

•Blockreaktion bei Umgebungstemperatur:
Isocyanatgruppen (NCO) sind hochreaktiv und reagieren mit Hydroxylgruppen, um bei Raumtemperatur zu einer Gelatisierung zu führen.Hydroxylgruppen von Alkoholen reagieren mit Isocyanatgruppen, um Carbamaten und Block-NCO-Gruppen zu erzeugenDie Reaktion ist wie folgt dargestellt:

1.Blockierte ‐NCO-Gruppen verlieren chemische Aktivität.

2.Eine vorzeitige Verknüpfung ist während der Farblagerung und beim Badebetrieb zu vermeiden, um die Stabilität des Bades zu gewährleisten.

3.Blockierte Isocyanate werden zusammen mit Epoxidharzen auf Werkstücke elektrodeponiert und bleiben in feuchten elektroforetischen Filmen.

•Entblockungsreaktion bei hoher Temperatur:
Wenn die Härtetemperatur die Entblockungstemperatur der Härtungsmittel erreicht, spalten sich die Carbamatbindungen beim Erhitzen und die obige Reaktion kehrt sich um.

1.Aktive ‐NCO-Gruppen werden regeneriert.

2.Freie Alkoholblocker werden erhitzt und aus den Beschichtungen entweichen.

3.Freigesetzte ‐NCO-Gruppen verknüpfen sich mit Hydroxylgruppen (−OH) auf elektroforetischen Harzen.

III. Auswirkungen des Lösungsmittelgehalts auf elektroforetische Beschichtungen und routinemäßige Wartung

1- Auswirkungen des Lösungsmittelgehalts auf elektroforetische Filme

•Unzureichendes Lösungsmittel: geschlossene Hohlräume behindern den Feuchtigkeitsflucht → übermäßige Nadellöcher, verminderte Filmdicke und schlechte Nivellierung.

•Geeignetes Lösungsmittel: Die verbundenen Hohlräume ermöglichen eine reibungslose Entgasung → ein gutes Ausgleichsbild und eine stabile Filmdicke.

•Überschüssiges Lösungsmittel: Übergroße Hohlräume und lose Strukturen → weiche Folien, schlechte Kompaktheit und erhebliche Verschlechterung der Salzsprühbeständigkeit und anderer Eigenschaften.

2Hauptursachen für Lösungsmittelverlust

•Ultrafiltrationsentladung (größte Verlustquelle): Ultrafiltrationsmembranen halten nur hochmolekulare Harze, während kleine Moleküllösungsmittel vollständig durchlaufen.Die Lösungsmittelkonzentration im entladenen Ultrafiltrat entspricht nahezu der des Bades.

•Natürliche Verdunstung durch hohe Umgebungstemperatur, hohe Badtemperatur und starke Abluft.

•Verlust durch Werkstücke und Anhänger.

3Routinemäßige Nachfüllung des Lösungsmittels und Vorsichtsmaßnahmen

3.1 Berechnungsformel

3.2 Planmäßige Nachfüllung in der Massenproduktion

Bei der Massenproduktion werden die Lösungsmittel täglich nachgefüllt, wobei die tägliche Nachfüllrate in der Regel bei 0,2 ‰ bis 0,5 ‰ Badvolumen kontrolliert wird.Der anfängliche Zusatzbetrag wird durch Laboruntersuchungen und Nachverfolgung bestimmt.Nach dem Beginn der Chargenproduktion ist der Lösungsmittelgehalt wöchentlich zu überprüfen, um die empirischen Volatilitätskoeffizienten zu überprüfen.

3.3 Vorsichtsmaßnahmen für die Auffüllung mit Lösungsmitteln

3.3.1 Futteranforderungen

•Es ist strengstens verboten, das Grundlösungsmittel direkt in das Hauptbad zu gießen, da dies zu lokaler Entwalbung, Flockulation und Partikelfehlern führen kann.

•Die Lösungsmittel werden um das 5-10-fache mit Wasser verdünnt und unter zirkulierenden Bedingungen langsam in den Hilfsbehälter gegeben.

•Nach dem Füttern mindestens 30 Minuten lang die Durchblutung aufrechtzuerhalten.

•Es wird eine kleine Menge mehrfacher Zeit addiert.

3.3.2 Zeitplan für die Zufuhr

•Vorzugsweise: Nachfüllen während des Wärmeschutzes oder vor dem Starten.

•Verboten: Nachfüllung großer Chargen während der energetisierten Massenproduktion.

•Nach Abschluss der Ultrafiltration wird das Lösungsmitteldefizit nach den Anforderungen des Prozesses wieder aufgefüllt.

3.3.3 Saison- und Temperaturanpassung

•Sommer (hohe Temperatur): häufige Nachfüllung in kleinen Dosen.

•Winter (niedrige Temperatur): Verringern Sie das Nachfüllvolumen, um eine übermäßige Ansammlung von Lösungsmitteln zu verhindern.

Lösungsmittel sind Kernmedien für die Stabilität, Ablagerung, Nivellierung, Entgasung und Korrosionsbekämpfung elektrophoretischer Systeme.bei moderater Konzentration bleiben; in kleinen mehrfachen Chargen hinzufügen; ausgeglichene Komponentenverhältnisse halten; bei Überschreitung des Grenzwerts überschüssiges Lösungsmittel statt einfacher Verdünnung entsorgen.