低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料及其制备和使用方法
【专利摘要】低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法包括如下步骤：（１）固化剂的制备和主体树脂改性，固化剂由异氰酸酯和醇醚类溶剂反应制备，生成封闭异氰酸酯固化剂，主体树脂改性整个反应包括有环氧树脂扩链反应，胺和聚酰胺对环氧树脂开环反应、半封闭异氰酸酯的制备和接枝反应步骤；（２）增韧性树脂的反应制备（３）阴极电泳涂料乳液和色浆的制备，适合本发明电泳涂装方法的被涂物，只要具有导电性就行，没有特别的限制。当采用铁、铝或铝合金时，可获得平滑性等性能优异、均匀的涂膜，而且还可以获得耐药品性、涂膜厚度低、遮盖力高、柔韧性好、综合施工成本低、涂层机械能适中等涂膜。
【专利说明】低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料及其制备和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电泳涂料，特别是一种低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料及其制备方法和使用方法。
【背景技术】
[0002]阴极电泳涂装I 9 7 6年投人工业生产以来由于其涂膜性能优异、涂料利用率高及三废排放少等优点，发展非常迅速。现在以广泛运用于汽摩配件、家电、五金机电等行业。由于市场的不断发展，行业的竞争越来越激烈，为了满足行业不断提高的产品质量、环保以及成本方面的需求，适用性、多样化的阴极电泳涂料也就相应出现。
[0003]由于低膜厚高遮盖黑色阴极电泳涂料的涂膜厚度低、遮盖力高、柔韧性好、综合施工成本低、涂层机械能适中，其深受五金电器、家电、自行车和工艺品等对涂膜性能要求不高而对涂装外观要求高的行业的喜爱。目前市场上所使用喷涂、电镀等手段来达到低膜厚、高遮盖力等良好外观的涂装工艺，其存在着的环境污染、涂层机械能低以及综合施工成本闻等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种涂膜厚度低(5-8 μ m)、遮盖力高、涂膜柔韧性良好、较低的涂膜成本下达到涂层物理机械能良好涂层等阴极电泳涂料，从而弥补现低膜厚高遮盖力阴极电泳涂料的空白的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料及其制备方法和使用方法。
[0005]本发明通过以下方法和技术实现上述目的:
一种低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，包括如下步骤:
S1、固化剂的制备
取定量摩尔比为1:1.1异氰酸酯和封闭溶剂在50°c以下保温I小时，然后在70°C保温2小时，生成封闭异氰酸酯固化剂；
S2、主体树脂改性
主体树脂改性整个反应包括有环氧树脂扩链反应，胺和聚酰胺对环氧树脂开环反应、半封闭异氰酸酯的制备和接枝反应，步骤为；
S2-1、取摩尔比为1:0.5-0.6的环氧树脂与二乙醇胺或二乙胺在温度为70-80°C，反应时间为1-2小时制得部分开环的环氧树脂；
S2-2、用聚酰胺与上述步骤制备的部分开环的环氧树脂进行开环反应，部分开环的环氧树脂与聚酰胺的摩尔比为1: 1.1~1.3，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时，制得开环的环氧树脂；
S2-3、用异氰酸酯和封闭溶剂反应制备半封闭异氰酸酯，并与第二步制备的开环的环氧树脂上的氨基反应，生成半封闭异氰酸酯接枝的胺改性环氧树脂，即主体树脂，其中，异氰酸酯和封闭溶剂的摩尔比为1: 1，反应温度为50~70°C，反应时间为3~5小时，半封闭异氰酸酯与胺改性环氧摩尔比为1:0.6~0.9，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时；
53、增韧性树脂的反应制备
将长分子醇醚胺类与大分子环氧树脂在80-110°C之间保温2-5小时，制得增韧性树月旨，制备的树脂分子量控制在1000-10000之间；
54、低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液的制备
按重量份在反应釜中依次加入主体树脂30~40份、增韧树脂10-15份、醇醚类助溶剂
0.5~1份、有机酸3~5份、乳化剂0.3~0.6份，搅拌混合均匀后，再缓慢加入去离子水40~50份和酸0.5~1 份，温度控制在40°C以下；然后高速乳化I小时，乳化温度控制在40°C以下，然后用过滤器过滤，制得低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液；
55、色浆的制备
按重量份在容器中依次加入主体树脂20~30份、醇醚类助溶剂5~10份、有机酸3~8份、乳化剂0.3~0.7份和去离子水30~40份，搅拌混合均匀，再加入比表面积< 200m2/g的炭黑填料15~30份并高速分散，然后用砂磨机研磨，待砂磨细度< I 5 μ m后用袋式过滤机过滤后即得色浆，并将色浆独立储存；
56、低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备
工件涂装时加入色浆、乳液和去离子水按1:3飞:4的比例混合，将涂料工作液固体含量调整到15%-30%，循环48小时后即可得低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料。
[0006]其中，S3中，长分子醇醚胺类的分子量在500-5000之间；大分子环氧树脂的分子量在500-5000之间。
[0007]进一步地，低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液指标控制为外观乳白色/淡黄色，固体含量 35±2%，粒径≤ 0.20μ m,电导率(Ps/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
[0008]进一步地，所述色浆的控制指为外观呈黑色均匀，无结块，细度≤13 μ m，pH值
5.4±0.3，电导率(Ps/cm) 1500±300，固体含量(％) 45±2。
[0009]其中，所述S4与S5中，醇醚类助溶剂包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、
乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚或丙二醇丁醚中的一种。
[0010]其中，所述S4与S5中，有机酸包括氨基磺酸、乙酸、羟基乙酸、甲酸、草酸、柠檬酸或乳酸中的一种。
[0011]其中，所述乳化剂包括NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-15、NP-21、EL-40、EL-80
或聚二醇中的一种。
[0012]由上述方法制得的一种低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料。
[0013]上述低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的使用方法，包括如下步骤:工件涂装时加入色浆、乳液和去离子水按1:3飞:4的比例混合，制成工作液，并调整固体含量调整至15%-30%，循环48小时后电泳涂装，其中，工作液的pH值为6.0-6.5，电泳电压80-150V，电泳温度为27-29°C，电泳时间为0.5-1.5min ;涂膜在160_180°C固化20-30分钟；制得漆膜外观均匀平整光滑，膜厚5-10Mm内可调。
[0014]其中，所述工作液的性能参数为:MEQ值30±4 ;泳透力(％)(—汽钢管法)≥80 ；库仑效率(mg/c) ^ 25 ;破裂电压(V) ^ 300 ;重溶性(％) ( 10 ;加热减量(％) < 8。
[0015]适合本发明电泳涂装方法的被涂物，只要具有导电性就行，没有特别的限制。当采用铁、铝或铝合金时，可获得平滑性等性能优异、均匀的涂膜，而且还可以获得耐药品性、涂膜厚度低、遮盖力高、柔韧性好、综合施工成本低、涂层机械能适中等涂膜，从而弥补现低膜厚高遮盖力阴极电泳涂料的空白，适应市场的发展、提高竞争力。
【具体实施方式】
[0016]现结合具体实施例，详细说明本发明。
[0017]实施例一
一种低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，包括如下步骤:
51、固化剂的制备
取定量摩尔比为1:1.1异氰酸酯和封闭溶剂在50°c以下保温I小时，然后在70°C保温2小时，生成封闭异氰酸酯固化剂；
52、主体树脂改性
主体树脂改性整个反应包括有环氧树脂扩链反应，胺和聚酰胺对环氧树脂开环反应、半封闭异氰酸酯的制备和接枝反应，步骤为；
S2-1、取摩尔比为1:0.5的环氧树脂与二乙醇胺或二乙胺在温度为70°C，反应时间为I小时制得部分开环的环氧树脂；
S2-2、用聚酰胺与上述步骤制备的部分开环的环氧树脂进行开环反应，部分开环的环氧树脂与聚酰胺的摩尔比为1:1.1，反应温度为80°C，反应时间为2小时，制得开环的环氧树脂；
S2-3、用异氰酸酯和封闭溶剂反应制备半封闭异氰酸酯，并与第二步制备的开环的环氧树脂上的氨基反应，生成半封闭异氰酸酯接枝的胺改性环氧树脂，即主体树脂，其中，异氰酸酯和封闭溶剂的摩尔比为1:1，反应温度为50°C，反应时间为3小时，半封闭异氰酸酯与胺改性环氧摩尔比为1:0.6，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时；
53、增韧性树脂的反应制备
将分子量在500-5000之间的长分子醇醚胺类与分子量在500-5000之间的大分子环氧树脂在80°C之间保温2小时，制得增韧性树脂，制备的树脂分子量控制在1000-10000之间；
54、低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液的制备
按重量份在反应釜中依次加入主体树脂30份、增韧树脂10份、乙二醇甲醚0.5份、氨基磺酸3份、乳化剂NP-4 0.3份，搅拌混合均匀后，再缓慢加入去离子水40份和氨基磺酸
0.5份，温度控制在40°C以下；然后高速乳化I小时，乳化温度控制在40°C以下，然后用过滤器过滤，制得低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液；低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液指标控制为外观乳白色/淡黄色，固体含量35±2%，粒径< 0.20μ m，电导率(μ8/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
[0018]S5、色浆的制备
按重量份在容器中依次加入主体树脂20份、乙二醇甲醚5份、氨基磺酸3份、乳化剂NP-4 0.3份和去离子水30份，搅拌混合均匀，再加入比表面积< 200m2/g的炭黑填料15份并高速分散，然后用砂磨机研磨，待砂磨细度< I 5 μ m后用袋式过滤机过滤后即得色浆，并将色浆独立储存；所述色浆的控制指为外观呈黑色均匀，无结块，细度< 13 μ m，pH值5.4±0.3，电导率(Ps/cm) 1500±300，固体含量(％) 45±2。
[0019]S6、低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备
工件涂装时加入色浆、乳液和去离子水按1:3:4的比例混合，将涂料工作液固体含量调整到15%，循环48小时后即可得低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料。
[0020]由上述方法制得的一种低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的使用方法，包括如下步骤:工件涂装时加入色浆、乳液和去离子水按1:3:4的比例混合，制成工作液，并调整固体含量调整至15%，循环48小时后电泳涂装，其中，工作液的pH值为6.0,电泳电压80V，电泳温度为27°C，电泳时间为0.5min ;涂膜在160°C固化20分钟；制得漆膜外观均匀平整光滑，膜厚5-10Mm内可调。
[0021]其中，所述工作液的性能参数为:MEQ值30±4 ;泳透力(％)(—汽钢管法)≥80 ；库仑效率(mg/c) ^ 25 ;破裂电压(V) ^ 300 ;重溶性(％) ( 10 ;加热减量(％) < 8。
[0022]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100V下通电电泳至膜厚7±2Mm。电泳结束后洗净，在180°C下烘烤30min，然后进行涂膜性能评价，采取如下的方法测试涂膜的性能:
I用光泽计测定60°的光泽
2在涂膜上用切割刀割成100个棋盘格，再在其上贴附胶带纸后，快速剥离胶带纸，观察涂膜的附着状态:100/100:没有脱落；0/100:全部脱落3按JIS-K-5400标准，以划破判定
4在20°C的0.1摩尔的NaOH中浸溃8h后，观察涂面的状态 5在20°C的0.05摩尔的硫酸中浸溃8h后，观察涂面状态 评价结果如表所示:
【权利要求】
1.低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、固化剂的制备 取定量摩尔比为1:1.1异氰酸酯和封闭溶剂在50°c以下保温I小时，然后在70°C保温2小时，生成封闭异氰酸酯固化剂； 52、主体树脂改性 主体树脂改性整个反应包括有环氧树脂扩链反应，胺和聚酰胺对环氧树脂开环反应、半封闭异氰酸酯的制备和接枝反应，步骤为； S2-1、取摩尔比为1:0.5-0.6的环氧树脂与二乙醇胺或二乙胺在温度为70-80°C，反应时间为1-2小时制得部分开环的环氧树脂； S2-2、用聚酰胺与上述步骤制备的部分开环的环氧树脂进行开环反应，部分开环的环氧树脂与聚酰胺的摩尔比为1: 1.1~1.3，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时，制得开环的环氧树脂； S2-3、用异氰酸酯和封闭溶剂反应制备半封闭异氰酸酯，并与第二步制备的开环的环氧树脂上的氨基反应，生成半封闭异氰酸酯接枝的胺改性环氧树脂，即主体树脂，其中，异氰酸酯和封闭溶剂的摩尔比为1: 1，反应温度为50~70°C，反应时间为3~5小时，半封闭异氰酸酯与胺改性环氧摩尔比为1:0.6~0.9，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时； 53、增韧性树脂的反应制备 将长分子醇醚胺类与大分子环氧树脂在80-110°C之间保温2-5小时，制得增韧性树月旨，制备的树脂分子量控制在1000-10000之间； 54、低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液的制备 按重量份在反应釜中依次加入主体树脂30~40份、增韧树脂10-15份、醇醚类助溶剂0.5~1份、有机酸3~5份、乳化剂0.3~0.6份，搅拌混合均匀后，再缓慢加入去离子水40~50份和酸0.5~1份，温度控制在40°C以下；然后高速乳化I小时，乳化温度控制在40°C以下，然后用过滤器过滤，制得低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液； 55、色浆的制备 按重量份在容器中依次加入主体树脂20~30份、醇醚类助溶剂5~10份、有机酸3~8份、乳化剂0.3~0.7份和去离子水30~40份，搅拌混合均匀，再加入比表面积< 200m2/g的炭黑填料15~30份并高速分散，然后用砂磨机研磨，待砂磨细度< I 5 μ m后用袋式过滤机过滤后即得色浆，并将色浆独立储存； 56、低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备 工件涂装时加入色浆、乳液和去离子水按1:3飞:4的比例混合，将涂料工作液固体含量调整到15%-30%，循环48小时后即可得低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料。
2.根据权利要求1所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，S3中，长分子醇醚胺类的分子量在500-5000之间；大分子环氧树脂的分子量在500-5000 之间。
3.根据权利要求1所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料乳液指标控制为外观乳白色/淡黄色，固体含量35±2%，粒径≤ 0.20μ m,电导率(Ps/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
4.根据权利要求1所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于所述色浆的控制指为外观呈黑色均匀，无结块，细度≤13μ m，pH值5.4±0.3，电导率(μ8/cm) 1500±300，固体含量(％) 45±2。
5.根据权利要求1所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述S4与S5中，醇醚类助溶剂包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚或丙二醇丁醚中的一种。
6.根据权利要求1所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述S4与S5中，有机酸包括氨基磺酸、乙酸、羟基乙酸、甲酸、草酸、柠檬酸或乳酸中的一种。
7.根据权利要求1所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述 S4 中，所述乳化剂包括 NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-15、NP-21、EL-40、EL-80或聚二醇中的一种。
8.根据权利要求f7任一项制得的一种低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料。
9.根据权利要求8所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤:工件涂装时加入色浆、乳液和去离子水按1:3~5:4的比例混合，制成工作液，并调整固体含量调整至15%-30%，循环48小时后电泳涂装，其中，工作液的pH值为6.0-6.5，电泳电压80-150V，电泳温度为27-29 °C，电泳时间为0.5-1.5min ;涂膜在160-180°C固化20-30分钟；制得漆膜外观均匀平整光滑，膜厚5_10Mm内可调。
10.根据权利要求9所述的低膜厚高遮盖力黑色阴极电泳涂料的使用方法，其特征在于，所述工作液的性能参数为=MEQ值30±4 ;泳透力(％)(—汽钢管法)≥80 ;库仑效率(mg/c)≥25 ;破裂电压(V)≥300 ;重溶性(％)≤10 ;加热减量(％) < 8。
【文档编号】C08G59/14GK103923551SQ201410136245
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】李文庄, 高睿, 何愿文, 陈立志, 黄小勇, 梁卫南, 周伟 申请人:广东科德化工实业有限公司