专利名称：一种低温固化的阴极电泳涂料及其制备方法和使用方法
技术领域：
本发明涉及ー种电泳涂料，特别是ー种低温固化的阴极电泳涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术：
阴极电泳涂料是20世纪70年代中期发展起来并得到エ业化应用的ー种新型防腐蚀涂料，传统的阴极电泳涂料的烘烤温度范围一般在170 180°C。目前，许多エ业生产的エ件带有橡胶、塑料等材料，要求加工后与电泳涂料一同烘干，从而降低工人操作強度，控制成本。但是该类材料在高温条件下烘烤容易变形或熔化。为适应该类エ艺的需求，市场上出现极少品种的低温固化型阴极电泳涂料。低温固化型阴极电泳涂料不仅有利于带有塑料和橡胶的汽车零部件的涂装，而且能大大降低能耗，为满足产品性能和环保节能，低温固化阴极电泳漆的面市愈发迫切。目前，国外已推出150°C固化的阴极电泳涂料,如PPG公司的ED-6 !Herberts公司的第3代和第4代产品，其烘烤温度的下限是150°C。就国内而言，阴极电泳涂料的开发研究虽然做了很多工作，但成熟的エ艺还不多见，开发这类涂料的技术关键是寻求新型交联剂与高效环保催化剂，以降低其固化温度。综上所述目前继续ー种能弥补现有技术的缺陷、为适应市场的发展、提高竞争力，具备有更低的烘烤温度的下限低温，具备良好的耐腐蚀性、外观装饰性、耐化学性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的涂装后烘烤温度高的不足，提供具备有高泳透力、烘烤温度低、耐腐蚀性良好、外观装饰性和耐久性强，能满足附帯有橡胶、塑料等结构的エ件的表面电 泳涂装，并且在烘烤时具有低温固化的的阴极电泳涂料以及其制备方法和使用方法。本发明通过以下方法和技术实现上述目的
本发明涉及ー种低温固化的阴极电泳涂料，包括独立储存的阴极电泳涂料乳液和色衆，阴极电泳涂料乳液与色浆的组成的质量比例为1:4 6 ;所述的阴极电泳涂料乳液是将30 40份主体树脂、10 15份低解封固化剂、I 2份高沸点醇醚类助溶剤、0. 5 I份有机酸和/或无机酸依次加入乳化分散机中搅拌混合均匀，温度控制在40°C以下；再将40 50份去离子水分两次或两次以上加入乳化分散机中进行高速乳化I小时，乳化温度控制在40°C以下；乳化完成后升高温度至50 70°C对乳液进行抽提，提取乳液中的溶剤，再补加等量的去离子水，用过滤器过滤获得稳定性优良的自乳化乳液。这种阴极电泳涂料槽液的PH :6. 0 6. 5，电泳电压100 250V，电泳温度为27 29°C，电泳时间为I 3min ;涂膜在140固化20 30分钟，相比现有同类型的低温固化的阴极电泳涂料具有更低的固化温度；制得漆膜外观更为均匀平整光滑，膜厚10 30Mm内可调。所述的主体树脂是将低分子量环氧树脂、双酚A和脂肪酸和苯甲酸进行扩链反应制备中分子量环氧树脂，然后将中分子量环氧树脂、酮亚胺和醇类仲胺进行开环反应制备得到优良的高分子量改性环氧阳离子树脂。主体树脂改性整个反应包括有环氧树脂扩链反应，胺和酮亚胺对环氧树脂开环反应；
所述的低解封固化剂是由异氰酸酷、酮肟类溶剂和三羟甲基丙烷反应生成的多官能团封闭异氰酸酯固化剂。所述阴极电泳涂料乳液指标控制为固体含量3 5±2%，粒径；^ 0. 20 U m, p H值 6. 0±0. 5，电导率 1000±300。所述的色浆是由40 50份分散色浆专用树脂、38 45份色粉与填料混合物、3 5份复合催干剂、I 2份高沸点醇醚类成膜助溶剤、10 15份去离子水组成；所述分散树脂是将低分子量环氧树脂、双酚A和脂肪酸反应制备获得中分子量环氧树脂；用异氰酸酯和醇类溶剂反应获得半封闭异氰酸酯；然后用半封闭异氰酸酯与中分子量环氧树脂反应得到异氰酸酯改性环氧树脂，将异氰酸酯改性环氧树脂再与改性叔胺类进行开环反应获得分散树脂。分散树脂的制备包括有环氧树脂扩链反应，半封闭异氰酸酯的制备和接枝反应，叔胺类全封闭异氰酸酯的制备和开环反应。所述的低温固化的阴极电泳涂料的制备方法，包括以下步骤
(一)主体树脂制备
S10:由低分子量环氧树脂、双酚A、异辛酸和苯甲酸进行扩链反应制备中分子量改性环氧树脂，环氧树脂、异辛酸和苯甲酸的摩尔比为7 10 6 99 2 4 0 1，反应温度为120 130°C，反应时间为3 4小时，制备的树脂平均分子量为1000 2000 ；Sll:是用酮亚胺、醇类仲胺与上述步骤制备的中分子量改性环氧树脂进行开环反应，中分子量改性环氧树脂、醇类仲胺和酮亚胺的摩尔比为4 5 : 4 5 : 1，反应温度为110 120°C，反应时间为2 3小`时；反应最终获得所述的主体树枝。(ニ)低解封固化剂制备
S20:低解封固化剂是由先将三羟甲基丙烷和酮肟类溶剂混合加热，在温度到达60°C前滴加异氰酸酷，然后在60°C保温I 2小时后加热到70°C，在70°C保温2小时；所述异氰酸酯、酮肟类溶剂和三羟甲基丙烷的摩尔比为2 2. 5 I 2 I 1. 5;
(三)阴极电泳涂料乳液制备
S30:依次将30 40份主体树脂、10 15份低解封固化剂、I 2份高沸点醇醚类助溶剤、0. 5 I份有机酸和/或无机酸加入乳化分散机中搅拌混合均匀，温度控制在40°C以下；
S31:再将40 50份去离子水分两次或两次以上加入乳化分散机中在乳化温度控制在40°C以下进行高速乳化I小时获得乳液；
S32:将乳液升高温度至50 70°C对乳液进行抽提，提取出乳液中的溶剂；再补加等量的去离子水，用过滤器过滤，得到稳定性优良的自乳化乳液；自乳化乳液指标控制为固体含量 3 5±2%，粒径彡 0. 20ii m，p H值 6. 0±0. 5，电导率 1000±300 ;；
(四)分散色浆专用树脂制备
S40:由低分子量环氧树脂、双酚A和脂肪酸反应制备中分子量环氧树脂，所述低分子量环氧树脂、双酚A与脂肪酸的摩尔比为10 12 9 I，反应温度为120 130°C，反应时间为3 4小时，制备的中分子量环氧树脂平均分子量为800 1500 ；S41:用异氰酸酯和醇类溶剂反应制备半封闭异氰酸酷，异氰酸酯和醇类溶剂的摩尔比为1:1，反应温度为50 70°C，反应时间为3 5小时；
S42:将半封闭异氰酸酯与中分子量环氧树脂上反应，生成异氰酸酯改性的环氧树脂；半封闭异氰酸酯与扩链的环氧摩尔比为1: 2 3，反应温度为120 130°C，反应时间为I 2小时；
S43:用改性叔胺类与异氰酸酯改性的环氧树脂进行开环反应获得分散色浆专用树脂，叔胺与异氰酸酯改性的环氧树脂的摩尔比为I 2:1 ;
(五)色浆的制备
S50:将40 50份分散色浆专用树脂、38 45份色粉与填料混合物、3 5份复合催干剂、I 2份高沸点醇醚类成膜助溶剂和10 15份去离子水依次加入容器中，开动搅拌混合均勻；
S51:加入颜料高速分散，再用砂磨机研磨至细度< 15ii m，用袋式过滤机过滤得到色浆；细度≤15y m，固体含量55±2%，灰分含量70±2% P H值8. 0±0. 5，电导率900±300。所述的低温固化的阴极电泳涂料的使用方法
S61:エ件电泳涂装前将色浆和乳液按比例1:4 6配比混合获得涂料工作液；混合过程加入去离子水将涂料工作液固体含量调整到15% 30%，循环搅拌4 8小时获得阴极电泳涂料槽液；阴极电泳涂料槽液的PH :6. 0 6. 5，电导率1300±300电泳电压100 250V，MEQ :28±4，泳透カ彡90，加热减量< 5，库仑效率> 35 ,gel分率> 90%，电泳温度为26 30°C，电泳时间为I 3min ;涂膜在140°C固化25 30分钟；制得漆膜外观均匀平整光滑，膜厚10 30Mm内可调；
S62:将阴极电泳涂料槽液装入电泳涂装设备进行涂装。涂膜性能评价电泳涂装的具体条件为槽温28±2°C按常规方法在150V下通电
电泳至膜厚20±2Mm。电泳结束后洗浄，再在140°C下烘烤20min，然后进行涂膜性能评价，
结果如表所示。
权利要求
1.一种低温固化的阴极电泳涂料，其特征在于包括独立储存的阴极电泳涂料乳液和色衆，阴极电泳涂料乳液与色浆的组成的质量比例为1:4 6 ;所述的阴极电泳涂料乳液是将30 40份主体树脂、10 15份低解封固化剂、I 2份高沸点醇醚类助溶剂、O. 5 I份有机酸和/或无机酸依次加入乳化分散机中搅拌混合均匀，温度控制在40°C以下；再将40 50份去离子水分两次或两次以上加入乳化分散机中进行高速乳化I小时，乳化温度控制在40°C以下；乳化完成后升高温度至50 70°C对乳液进行抽提，提取乳液中的溶剂，再补加等量的去离子水，用过滤器过滤获得自乳化乳液。
2.根据权利要求1所述的低温固化的阴极电泳涂料，其特征在于所述的主体树脂是将低分子量环氧树脂、双酚A、脂肪酸和苯甲酸进行扩链反应制备中分子量环氧树脂，然后将中分子量环氧树脂、酮亚胺和醇类仲胺进行开环反应制备得到高分子量改性环氧阳离子树脂。
3.根据权利要求2所述的低温固化的阴极电泳涂料，其特征在于所述的低解封固化剂是由异氰酸酯、酮肟类溶剂和三羟甲基丙烷反应生成的多官能团封闭异氰酸酯固化剂。
4.根据权利要求3所述的低温固化的阴极电泳涂料，其特征在于所述阴极电泳涂料乳液指标控制为固体含量3 5±2%，粒径彡O. 20 μ 111，？《值6.0±0. 5，电导率1000±300。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的低温固化的阴极电泳涂料，其特征在于所述的色浆是由40 50份分散色浆专用树脂、38 45份色粉与填料混合物、3 5份复合催干剂、I 2份高沸点醇醚类成膜助溶剂、10 15份去离子水组成；所述分散色浆专用树脂是将低分子量环氧树脂、双酚A和脂肪酸反应制备获得中分子量环氧树脂；用异氰酸酯和醇类溶剂反应获得半封闭异氰酸酯；然后用半封闭异氰酸酯与中分子量环氧树脂反应得到异氰酸酯改性环氧树脂，将异氰酸酯改性环氧树脂再与改性叔胺类进行开环反应获得分散色浆专用树脂。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的低温固化的阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(一)主体树脂制备S10:由低分子量环氧树脂、双酚Α、异辛酸和苯甲酸反应制备中分子量改性环氧树脂，环氧树脂、双酚A、异辛酸和苯甲酸的摩尔比为7 10 6 99 2 4 O I，反应温度为120 130°C，反应时间为3 4小时，制备的树脂平均分子量为1000 2000 ；Sll:用酮亚胺、醇类仲胺与上述步骤制备的中分子量改性环氧树脂进行开环反应，中分子量改性环氧树脂、醇类仲胺和酮亚胺的摩尔比为4 5 4 5 1，反应温度为110 120°C，反应时间为2 3小时；(二)低解封固化剂制备S20:低解封固化剂是先将三羟甲基丙烷和酮肟类溶剂混合加热，在温度到达60°C前滴加异氰酸酯，然后在60°C保温I 2小时后加热到70°C，在70°C保温2小时；所述异氰酸酯、酮肟类溶剂和三羟甲基丙烷的摩尔比为2 2. 5 I 2 I 1. 5;(三)阴极电泳涂料乳液制备S30:依次将30 40份主体树脂、10 15份低解封固化剂、I 2份高沸点醇醚类助溶剂、O. 5 I份有机酸和/或无机酸加入乳化分散机中搅拌混合均匀，温度控制在40°C以下；S31:再将40 50份去离子水分两次或两次以上加入乳化分散机中在乳化温度控制在40°C以下进行高速乳化I小时获得乳液；S32:将乳液升高温度至50 70°C对乳液进行抽提，提取出乳液中的溶剂；再补加等量的去离子水，用过滤器过滤，得到自乳化乳液；自乳化乳液指标控制为固体含量35±2%，粒径彡 O. 20μ 111，0 值6.0±0. 5，电导率 1000±300 ;(四)分散色浆专用树脂制备S40:由低分子量环氧树脂、双酚A和脂肪酸反应制备中分子量环氧树脂，所述低分子量环氧树脂、双酚A与脂肪酸的摩尔比为10 12 9 I，反应温度为120 130°C，反应时间为3 4小时，制备的中分子量环氧树脂平均分子量为800 1500 ；S41:用异氰酸酯和醇类溶剂反应制备半封闭异氰酸酯，异氰酸酯和醇类溶剂的摩尔比为1:1，反应温度为50 70°C，反应时间为3 5小时；S42:将半封闭异氰酸酯与中分子量环氧树脂上反应，生成异氰酸酯改性的环氧树脂；半封闭异氰酸酯与扩链的中分子量环氧树脂摩尔比为1: 2 3，反应温度为120 130°C，反应时间为I 2小时；S43:用改性叔胺类与异氰酸酯改性的环氧树脂进行开环反应获得分散色浆专用树脂，叔胺与异氰酸酯改性的环氧树脂的摩尔比为I 2:1 ;(五)色浆的制备S50:将40 50份分散色浆专用树脂、38 45份色粉与填料混合物、3 5份复合催干剂、I 2份高沸点醇醚类成膜助溶剂和10 15份去离子水依次加入容器中，开动搅拌混合均勻；S51:加入颜料高速分散，再用砂磨机研磨至细度< 15μ m，用袋式过滤机过滤得到色浆；细度<15μ m，固体含量55±2，灰分含量70±2，P H值8. 0±0. 5，电导率900±300。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的低温固化的阴极电泳涂料的使用方法，其特征在于S61:工件电泳涂装前将色浆和乳液按比例1:4 6配比混合获得涂料工作液；混合过程加入去离子水将涂料工作液固体含量调整到15% 30%，循环搅拌4 8小时获得阴极电泳涂料槽液；阴极电泳涂料槽液的PH :6. 0-6. 5，电导率1300±300，电泳电压100-250V，MEQ:28±4，泳透力彡90，加热减量< 5，库仑效率> 35，gel分率> 90%，电泳温度为26-30°C，电泳时间为l_3min ;涂膜在140°C固化25-30分钟；制得漆膜外观均匀平整光滑，膜厚10-30Mm内可调；S62:将阴极电泳涂料槽液装入电泳涂装设备进行涂装。
全文摘要
本发明涉及一种低温固化阴极电泳涂料，包括独立储存的阴极电泳涂料乳液和色浆，阴极电泳涂料乳液与色浆的组成比例为1:4；所述的阴极电泳涂料乳液是将30～40份主体树脂、10～15份低解封固化剂、1～2份高沸点醇醚类助溶剂、0.5～1份有机酸和/或无机酸依次加入乳化分散机中搅拌混合均匀，温度控制在40℃以下；再将40～50份去离子水分两次或两次以上加入乳化分散机中进行高速乳化1小时。本发明实现封闭异氰酸酯的低温离解性；低温固化性和涂料稳定性兼备；低温固化性和涂膜表面平滑性兼备；固化温度低至140℃。
文档编号C08G59/40GK103031038SQ20121056968
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者李文庄, 高睿, 何愿文, 陈立志, 黄小勇, 梁立南 申请人:广东科德化工实业有限公司