本发明涉及电泳涂料的
技术领域：
，特别涉及用于底面合一阴极电泳涂料的颜料分散树脂及其制备方法。
背景技术：
：电泳涂料作为一类新型的低污染、省能源、省资源、起作保护和防腐蚀性的涂料，具有涂膜平整，耐水性和耐化学性好等特点，容易实现涂装工业的机械化和自动化，适合形状复杂，有边缘棱角、孔穴工件涂装，被大量应用于汽车、自动车、机电、家电等五金件的涂装。目前市面上大部分的防腐电泳涂料都只突出其优良的防腐性能，而耐候性能往往很差，要同时具有优良的防腐蚀性能和耐候性能则需要在电泳涂层上再进行第二次涂装，大大增加了涂装的工序和成本。技术实现要素：本发明的目的是提供用于底面合一阴极电泳涂料的颜料分散树脂及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。本发明提供的用于底面合一阴极电泳涂料的颜料分散树脂，包括季胺化试剂和改性环氧树脂。在一些实施方中，季胺化试剂的制备方法包括以下步骤：通过碳酸缩水甘油酯与仲胺在50-150℃下反应，当环氧基团全部消失后，加入有机酸水溶液，在70-80℃下反应制备出季胺化试剂。在一些实施方中，叔碳酸缩水甘油酯是由叔碳酸与环氧氯丙烷反应生成，含有十个以上碳原子高度支化的单体，化学结构如下：其中：r1+r2为7个c原子。在一些实施方中，仲胺为甲基乙醇胺、n-乙基乙醇胺、酮亚胺中的一种或多种；有机酸为甲酸、醋酸、乳酸、羟基丙酸、异辛酸中的一种或多种。在一些实施方中，改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：通过基础环氧树脂和扩链剂，在催化剂的作用下，温度130℃-190℃进行开环扩链反应，达到理论的环氧当量后，加入异氰酸酯预聚体，在130-140℃间进行接枝化反应，最后加入乙二醇丁醚，制备改性环氧树脂；基础环氧树脂为每个分子结构上含有1-2个环氧基团的芳香族或脂环族化合物，环氧树脂的环氧当量介于100-600g/mol之间；扩链剂为具有两个或两个以上活泼氢的酸、醇或酚，扩链剂的分子量介于50-4000之间；催化剂为三乙醇胺、三乙胺、二乙醇胺、二乙胺、三苯基磷、三苯基溴化磷、二甲基苄胺、咪唑、二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的至少一种；异氰酸酯预聚体是由多异氰酸酯和含活泼氢的化合物反应制备。在一些实施方中，环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、双酚f型环氧树脂的至少一种。在一些实施方中，扩链剂为单酸、二元羧酸、聚醚多元醇、聚酯多元醇、双酚a型聚醚多元醇、二元巯醇、单酚、双酚类化合物中的至少一种。在一些实施方中，异氰酸酯预聚体制备方法包括以下步骤：含活泼氢的化合物缓慢滴加入多异氰酸酯化合物中反应，滴加完成后70-110℃保温反应1～5h，异氰酸酯预聚体中异氰酸酯基团和含活泼氢的化合物摩尔比为1：0.45～1：0.65；多异氰酸酯包括但不限于脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯中的至少一种；含活泼氢的化合物是含1-20个碳原子的醇、醇醚、酚、羧酸中的至少一种。在一些实施方中，多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯酯、多亚甲基多苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；含活泼氢的化合物为甲醇、乙醇、异丙醇、苯酚、乙二醇单丁醚、乙二醇乙醚、乙二醇己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇乙醚中的至少一种。用于底面合一阴极电泳涂料的颜料分散树脂的制备方法，包括以下步骤：在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中，依次加入改性环氧树脂、季胺化试剂、第一次纯水加料完毕后，开搅拌将反应体系升温至90℃保温反应6h，测树脂酸值，当树脂酸值小于1时，加入第二次纯水，降温至65℃保温反应1h，最终制备出固含为40％的季胺盐型颜料分散树脂。有益的效果：本发明实施例的适用于底面合一阴极电泳涂料的颜料分散树脂，其具有良好的颜填料润湿分散性、耐腐蚀性、耐候性和柔韧性，使漆膜具有良好的耐腐蚀性和耐候性，同时可显著提高漆膜的丰满度和色彩稳定性，可以满足了自行车、家电、装饰用品等五金件对漆膜的要求。具体实施方式下面通过实施方式对本发明进行进一步详细的说明。实施案例1：第一步：制备季胺化试剂在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中，依次加入配方量的叔碳酸缩水甘油酯、甲基乙醇胺开搅拌将反应体系升温130℃至反应1h，环氧基团全部消失后，再将降温至70℃加入50％乳酸水溶液，升温至80℃反应2h，测试meqa和meqb值，最终制备出固含为80％的季胺化试剂。具体的加入量见表1所示：组分用量(g)叔碳酸缩水甘油酯480甲基乙醇胺18050％乳酸(水溶液)453.6总量1113.6表1：季胺化试剂原料的用量第二步：制备异氰酸酯预聚体在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中，依次加入配方量的甲苯二异氰酸酯、甲基异丁基酮。在氮气氛围中开搅拌将反应体系温度升至45-50℃，将异辛醇缓慢滴加入甲苯二异氰酸酯、甲基异丁基酮的反应体系中，滴加时反应体系温度在50-55℃间，约4-5h滴完，全部滴加完成后，升温至75℃保温反应1h，测异氰酸基含量，nco值为120-125mg/g时合格，得到固含为94％的异氰酸酯预聚体。具体的加入量见表2所示：组分用量(g)甲苯二异氰酸酯(nco＝480)382.72甲基异丁基酮44异辛醇322.77总量749.49表2：异氰酸酯预聚体原料的用量第三步：制备改性环氧树脂在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中，依次加入配方量的环氧树脂、双酚a、腰果酚、甲基异丁基酮，加料完毕后，开搅拌将反应体系升温至100℃后加入二甲基苄胺催化剂，加完后先升温180-190℃至反应20min，再将降温至140-150℃反应2h，当体系环氧当量达到800-900后，开始加入第二步制备的异氰酸酯预聚体，加完130-140℃反应2h，反应结束后，加入乙二醇丁醚并降温至90℃，分散20min，得到最终树脂固含为90％的改性环氧树脂。具体的加入量见表3所示：组分用量(g)基础环氧树脂(eew＝180-190)2180双酚a600腰果酚156.2甲基异丁基酮100二甲基苄胺3异氰酸酯预聚体*700乙二醇单丁醚189.4合计3928.6*异氰酸酯预聚体：nco值120-125mg/g表3：改性环氧树脂原料的用量第四步：颜料分散树脂的制备：在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中，依次加入配方量的第三步制备的改性环氧树脂、第一步制备的季胺化试剂、纯水加料完毕后，开搅拌将反应体系升温至90℃保温反应6h，测树脂酸值，当树脂酸值小于1时，加入第二次纯水，降温至65℃保温反应1h，最终制备出固含为40％的季胺盐型颜料分散树脂。具体的加入量见表4所示：组分用量(g)改性环氧树脂1522.3季胺化试剂499.8第一次纯水400第二次纯水2002.67合计4424.77表4：颜料分散树脂原料的用量制备阴极电泳涂料色浆：红色浆a：使用常规颜料分散树脂作为对比例加入830g上述固含40％的常规颜料分散树脂、1450g氧化钛、700g高岭土、30g氧化铁红、100g二辛基锡氧化物、100g氢氧化铋和200g去离子水，混合均匀后用球磨机砂磨15h后，得到固含量为50％的色浆料。红色浆b：使用实施例1制备的颜料分散树脂加入830g上述实施例1制备的固含40％的颜料分散树脂、1450g氧化钛、700g高岭土、30g氧化铁红、100g二辛基锡氧化物、100g氢氧化铋和200g去离子水，混合均匀后用球磨机砂磨15h后，得到固含量为50％的色浆料。红色浆c：使用常规颜料分散树脂加紫外吸收剂作为对比例加入830g上述固含40％的常规颜料分散树脂、50g紫外光吸收剂、1400g氧化钛、700g高岭土、30g氧化铁红、100g二辛基锡氧化物、100g氢氧化铋和200g去离子水，混合均匀后用球磨机砂磨15h后，得到固含量为50％的色浆料。使用上述红色浆a、b和c分别制备阳离子电沉积涂料：将1000g的底面合一阴极电泳涂料乳液(hr-4000型乳液)、500g红色浆a、2500g去离子水混合，制备固含为15％的底面合一阴极电泳涂料a；将1000g的底面合一阴极电泳涂料乳液(hr-4000型乳液)、500g红色浆b、2500g去离子水混合，制备固含为15％的底面合一阴极电泳涂料b；将1000g的底面合一阴极电泳涂料乳液(hr-4000型乳液)、500g红色浆c、2500g去离子水混合，制备固含为15％的底面合一阴极电泳涂料c。其中，hr-4000型乳液从浩力森涂料(上海)有限公司采购。试验方法以及评判标准：一、色浆高温稳定性取色浆500g密封在专用测试瓶中，放入50℃烘箱中进行高温稳定性测试，各分别测试10天后考察色浆有无沉淀及细度变化。●：放置10天后，色浆无硬沉淀，细度无反粗；◎：放置10天后，色浆无硬沉淀，细度有反粗但仍处于合格范围；△：放置10天后，色浆无硬沉淀，细度有反粗且不合格；□：放置10天后，色浆有沉淀，细度有反粗且不合格。二、耐腐蚀性将冷轧板(0.8mm*150mm*70mm)经过化学转化处理(日本帕卡濑精公司制，商品名，磷酸锌处理剂)，作为作为待涂装件，用实施例得到的阳离子电沉积涂料对其进行涂装，涂装后漆膜均在165℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根据国标nss测试700h盐雾测试，评价划切部分起泡数和扩蚀宽度。●：从划切部分起一侧不大于2.0mm，划切部分附近无起泡，◎：从划切部分起一侧不大于2.0mm，划切部分附近有1-2个起泡，△：从划切部分起一侧大于2.0mm但小于3.0mm，划切部分附近有1-2个起泡，□：从划切部分起一侧大于2.0mm但小于3.0mm，划切部分附近有2-5个起泡.三、耐候性将冷轧板(0.8mm*150mm*70mm)经过化学转化处理(日本帕卡濑精公司制，商品名，磷酸锌处理剂)，作为作为待涂装件，用实施例得到的阳离子电沉积涂料对其进行涂装，涂装后漆膜均在165℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根据国标quva测试500h，评价漆膜色差值。●：色差值小于2◎：色差值大于2但小于4△：色差值大于4小于6□：色差值大于6底面合一阴极电泳涂料a、b、c的稳定性、耐腐蚀性以及耐候性的试验数据见表5。表5：实验数据从上表可知，底面合一阴极电泳涂料b与底面合一阴极电泳涂料a相比，底面合一阴极电泳涂料b的稳定性优于底面合一阴极电泳涂料a，底面合一阴极电泳涂料b的耐腐蚀性与底面合一阴极电泳涂料a相当，底面合一阴极电泳涂料b的耐候优于底面合一阴极电泳涂料a；底面合一阴极电泳涂料b与底面合一阴极电泳涂料c相比，底面合一阴极电泳涂料b的稳定性明显优于底面合一阴极电泳涂料c，底面合一阴极电泳涂料b的耐腐蚀性与底面合一阴极电泳涂料c相当，底面合一阴极电泳涂料b的耐候与底面合一阴极电泳涂料c相当。因此，加入实施例1制备的固含40％的颜料分散树脂后，底面合一阴极电泳涂料b的色浆稳定性和耐候性与使用常规分散树脂的底面合一阴极电泳涂料a相比得到了明显的提高；底面合一阴极电泳涂料c，加入紫外光吸收剂后，虽然能提高耐候性，但是会造成色浆稳定性大幅度下降。本发明提供的实施方案中的颜料分散树脂对无机颜填料有很好的润湿分散性能，且含有的叔碳酸基团提供树脂优良的耐候性能、耐酸碱性和耐水性，含有的改性环氧树脂提供了树脂优良的耐腐蚀性能。用此树脂制备的色浆，既可提供漆膜良好的耐腐蚀性和耐候性，同时可显著提高漆膜的丰满度和色彩稳定性。以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为发明的保护范围之内。当前第1页12