专利名称：丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及是一种金属表面装饰性用涂料及其制备方法，尤其涉及的是丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料及制备方法。
背景技术：
目前制备的电泳涂料一般以环氧树脂和环氧改性丙烯酸居多，上述的电泳涂料在涂覆金属工件表面后，其耐水、耐溶剂、耐盐雾、透光性和透明度性能较低，只能应用在要求不高的金属表面涂装。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种耐水、耐溶剂、耐盐雾、透光性和透明度性能较高的丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料。
本发明的目的是这样实现的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，其特征在于它由以下重量份的原料组成阳离子型丙烯酸聚合物52-85封闭异氰酸酯交联剂14.5-23.5非离子型或/和阳离子型表面活性剂4.6-8催化剂0.6-1.1链转移剂0.5-0.8
去离子水26-51。
上述阳离子型丙烯酸聚合物由以下重量份的原料组成甲基丙烯酸异丁酯35-55甲基丙烯酸甲酯23-43甲基甲基丙烯酸羟丙酯15-26二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺13.5-23甲基丙烯酸异辛酯13-28引发剂0.5-1.2异丙醇35-89。
本发明丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，所述的封闭异氰酸酯交联剂通常为脂环族或和/脂肪族。
本发明丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，所述的非离子型或/和阳离子型表面活性剂表面活性剂为精乳酸。
本发明丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，所述的催化剂为铋类催化剂。
本发明丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，所述的链转移剂为硫醇。
本发明丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，所述的引发剂为偶氮二异丁晴。
其基本原理是以阳离子丙烯酸聚合物/表面活性剂乳化和分散其他组份于水相中，形成稳定的阳离子型胶体/乳液分散体。涂装应用时，在直流电场作用下，带有正电荷的涂料组成物向阴极(工件)移动，并在阴极上沉积，工作液中的阴离子(通常为羧酸根离子)向阳极运动，通过阳极装置排出，保持工作液的PH、电导率等参数稳定。
本发明一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于在反应釜中投入异丙醇，升温至105°±5°度，滴加甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基甲基丙烯酸羟丙酯、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸异辛酯的混合单体，滴加时间为6小时±2小时，滴加完毕保温2小时±0.5小时，1小时±0.5小时补加异丙醇、引发剂偶氮二异丁晴和硫醇作链转移剂，滴加完毕保温1.5个小时后冷却至45±5°度，投入封闭的异氰酸酯搅拌混合1小时±0.5小时，加入精乳酸、催化剂和去离子水混合1小时后即得丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，反应中用氮气作保护，产物分子量控制在4000-6000。
所述的甲基丙烯酸异丁酯单体、甲基丙烯酸甲酯单体、甲基甲基丙烯酸羟丙酯单体、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺单体和甲基丙烯酸异辛酯单体分别置于不同的槽内，先滴加至静态混合器内混合，再滴加至反应釜中。
本发明阳离子丙烯酸聚合物的制备是从涂料的ED特性、工作液稳定性和涂层流平、固化和理化性能各方面综合考虑，平衡各种因素之间的矛盾，设计出涂层性能和施工性能均优良的产品，做到有效控制聚合物分子量及其分布；通过设计合理的羟基含量，通过分子结构设计提供羟基良好的反应活性(解决空间位阻问题)，以控制聚合物的透明性；引入对附着力有明显贡献的基团或结构，保证在光滑基材上的附着特性；适合的结构设计，保持乳液的稳定性和共沉积均匀性；结构设计确保优良的UV稳定性。符合水性涂料的环保要求。
本发明阳离子丙烯酸聚合物的制备以及与封闭异氰酸酯的配合，具有以下特点(1)、聚合反应过程中，补加了硫醇作链转移剂，使其分子链达到设计的要求。
(2)、在生产工艺上考虑到官能单体不同的反应活性竟聚率，设计了与往常不同的滴加方式，使聚合反应更加充分。此生产工艺可解决常规操作工艺中，混合单体长时间置于同一个槽内滴加所引起的混合单体在槽内自聚的过程，因此从生产角度上提高了操作安全性、经济性。同时聚合物也可达到设计中最完美的要求。
(3)、采用高中低不同沸点的溶剂使其聚合反应更加稳定均一。
(4)、采用了含胺基的丙烯酸单体与其他共聚单体反应，采用偶氮类的引发剂，反应温度100℃左右，用高纯度氮气作保护，分子量控制在4000-6000左右，其优点是聚合物颜色清澈、透明。保证漆膜表面的透光性和透明性。
(5)、在分子结构设计上为提供羟基良好的反应活性，甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸乙酯/己内酯的加成物(1mole/2mole)混合使用，同时通过调整链段长度的柔韧性，有效提高侧链羟基与NCO基团有效反应程度，提高涂层的交联网络完整性，解决空间位阻问题，从而改进柔韧性能，提高耐水、耐溶剂、耐盐雾性能。
(6)、聚合物中引入了合适的酰胺键，如二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺，提高树脂本身的附着力。调整丙烯酸树脂的Tg，确保充分的聚合物链段运动与基材的表面充分的接着。在配漆过程中加入适当的附着力增进助剂从而提高了漆膜与工作表面的附着性。
(7)、固化剂方面，采用非离子型、亲水性低的交联剂与丙稀酸树脂共混，与丙稀酸树脂均匀乳化分散，在电泳过程中可被带电荷离子树脂携带均匀沉积与被涂物表面，第一可使工作槽内固化剂的均衡，第二可使漆膜有足够的固化剂参与固化反应，使漆膜性能更加优越，提高了耐溶性、耐候性等。经合理的优化使其达到一定的范围，MEQ值过低容易引起水分散不好，粒径过大乳液不稳定，沉积漆膜粗糙，过高的水溶性会引起交联剂与丙稀酸树脂分离影响乳液的稳定性，沉积不均匀，返溶性大，耐水性差，在丙稀酸树脂中，恰当的胺基含量分布和中和程度及丙稀酸树脂合成中疏水性与亲水/极性单体设计至一定的比例，后添加表面活性助剂，使其均匀分散、溶解、乳化与稀释剂(水)中，达到槽液的稳定性，在电泳加工过程中，解决了其他品牌电泳涂料返溶过高引起返工使工作效率大为提高，也为本产品工作液的稳定减少了使用单位的日常维护费用。
(8)、在丙稀酸树脂合成中采用甲基系列单体及少量的含氟单体，控制了苯乙烯的用量，减少丙稀酸树脂中的游离单体量，采用封闭异氰酸酯交联剂交联剂，从而提高耐树脂的稳定性使其耐候性方面功效卓越。
(9)、从生产工艺中利用后续补加引发剂，及抽真空的方法有效去除聚合物中的游离单体，解决单体聚合物中的异味，使其在使用过程中减少废气和异味的排放。
(10)、采用催化剂绝不含重金属，如Bi(铋)类催化剂使涂料更符合环保要求。
(11)、常采用酮肟类的封闭剂，挥发所影响到涂料的有效利用率及环境的污染，本发明改用吡唑类封闭剂，使用其固化温度下降10～20℃(节能)，封闭剂不挥发到大气中，有效的减少了环境污染，同时提高了涂料的有效使用率，及增强了该项目产品的致密性和柔韧性。
(12)、从溶剂方面考虑到环保要求，不采用苯类、乙二醇醚类的溶剂、而用无毒性或毒性比较低的溶剂，如丙二醇丁醚、丙二醇苯醚等，同时在配方中把溶剂含量减少到最低量，同类产品溶剂含量一般在4％-5％，本发明丙烯酸聚氨酯透明阴极电泳涂料的溶剂控制在3％以内，从而可大大减少溶剂的挥发。
本发明采用独特的加工技术，具有如下优点(1)、阳离子丙烯酸树脂聚合技术，通过溶剂、链转移剂、单体加料及引发剂加料方式，有效控制了分子量、分子量分布和序列分布。
(2)、通过调整链段长度的柔软性，有效提高侧链羟基与-NCO基的有效反应程度，提高了涂层的交联网络完整性，从而提高了涂层性能。
(3)、在树脂结构中引入酰胺结构，提高了对基材的附着力。
(4)、采用烷基咪唑啉结构助剂，提高了工作液稳定性以及对基材的润湿能力。
(5)、放弃常规的酮肟类封闭的脂肪/环族异氰酸酯交联剂，采用新型的封闭技术，降低了热失重、烘烤温度，同时提高了涂层的抗冲击性能。
(6)、不含重金属Sn，涂层环保性极好。
(7)、项目产品具有优异的透立性、光亮饱满性、抗腐耐磨性和耐黄性，产品性能达到或超过国外同类产品的先进水平。
图1为本发明的生产工艺流程图。
图2为本发明单体混合图。其中“”符号为计量泵具体实施方式
实施例1参见图1、2，在用导热油加热的反应釜中投入异丙醇38份升温至105度，后以匀速滴加混合单体53，滴加时间为6个小时。滴加完毕保温2个小时，一小时匀速补加异丙醇和引发剂12份，滴加完毕保温1.5个小时后冷却至45度，投入封闭的异氰酸酯27份搅拌混合1个小时，加入精乳酸3.5份，(铋)类催化剂1.2份，去离子水43份混合一个小时即得AC2008新型丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料。
权利要求
1.一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，其特征在于它由以下重量份的原料组成阳离子型丙烯酸聚合物52-85封闭异氰酸酯交联剂14.5-23.5非离子型或/和阳离子型表面活性剂4.6-8催化剂0.6-1.1链转移剂0.5-0.8去离子水26-51。上述阳离子型丙烯酸聚合物由以下重量份的原料组成甲基丙烯酸异丁酯35-55甲基丙烯酸甲酯23-43甲基甲基丙烯酸羟丙酯15-26二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺13.5-23甲基丙烯酸异辛酯13-28偶氮二异丁晴0.5-1.2异丙醇35-89。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，其特征在于所述的封闭异氰酸酯交联剂通常为脂环族或和/脂肪族。
3.根据权利要求1所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，其特征在于所述的非离子型或/和阳离子型表面活性剂表面活性剂为精乳酸。
4.根据权利要求1所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，其特征在于所述的催化剂为铋类催化剂。
5.根据权利要求1所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，其特征在于所述的链转移剂为硫醇。
6.如权利要求1所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于在反应釜中投入异丙醇，升温至105°±5°度，滴加甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基甲基丙烯酸羟丙酯、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸异辛酯的混合单体，滴加时间为6小时±2小时，滴加完毕保温2小时±0.5小时，1小时±0.5小时补加异丙醇引发剂偶氮二异丁晴和硫醇作链转移剂，滴加完毕保温1.5个小时后冷却至45±5°度，投入封闭的异氰酸酯搅拌混合1小时±0.5小时，加入精乳酸、催化剂和去离子水混合1小时后即得丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，反应中用氮气作保护，产物分子量控制在4000-6000。
7.根据权利要求6所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于所述的甲基丙烯酸异丁酯单体、甲基丙烯酸甲酯单体、甲基甲基丙烯酸羟丙酯单体、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺单体和甲基丙烯酸异辛酯单体分别置于不同的槽内，先滴加至静态混合器内混合，再滴加至反应釜中。
8.根据权利要求6或7所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于所述的封闭异氰酸酯交联剂通常为脂环族或和/脂肪族。
9.根据权利要求6或7所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于所述的非离子型或/和阳离子型表面活性剂表面活性剂为精乳酸。
10.根据权利要求6或7所述的一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于所述的催化剂为铋类催化剂。
全文摘要
本发明涉及一种丙烯酸/聚氨酯透明阴极电泳涂料，属金属表面装饰性用涂料。它由以下重量份的原料组成阳离子型丙烯酸聚合物52－85、封闭异氰酸酯交联剂14.5－23.5、非离子型或/和阳离子型表面活性剂4.6－8、催化剂0.6－1.1、链转移剂0.5－0.8、去离子水26－51。上述阳离子型丙烯酸聚合物由以下重量份的原料组成甲基丙烯酸异丁酯35－55、甲基丙烯酸甲酯23－43、甲基甲基丙烯酸羟丙酯15－26、二甲基氨基丙酯甲基丙烯酰胺13.5－23、甲基丙烯酸异辛酯13－28、偶氮二异丁腈0.5－1.2、异丙醇35－89。本发明涂料耐水、耐溶剂、耐盐雾、透光性和透明度性能较高。
文档编号C09D5/44GK1807528SQ20061003821
公开日2006年7月26日 申请日期2006年2月10日 优先权日2006年2月10日
发明者冯国贤 申请人:冯国贤