本发明属于紫外光固化技术领域，尤其涉及一种LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆及其应用。
背景技术：
紫外光(UV)固化与传统热固化相比具有低温、高效、节能、环保的优点，广泛应用于印刷、通信、电子、医疗、木器、家具、汽车等行业，主要涉及油墨、涂料和胶粘剂三大领域，其中在涂料方面的应用主要是粉末涂料、木材和家具涂料，而作为水性涂料的电泳漆领域，紫外光(UV)固化技术也作为一种新技术得到了成功的应用和推广。紫外光是可见紫色光以外波段的电磁辐射，波长10～400nm，UV固化广泛应用波段是长波紫外光，波段为315～420nm，365nm是我们常用的应用于固化的波长。
目前常用的UV辐射固化传统光源是管状高压汞灯、金属卤素灯和毛细管汞灯，它们可以辐射强烈的310nm、365nm、410nm等波长的紫外光、可见光及红外光，通过反射器将光源产生的能量定向聚焦，高效辐照固化产品，因传统紫外光源会放出大量的热，需配备风冷或水冷设备。随着紫外光固化越来越多地应用于工业民用生产中，这些传统的紫外光源也日益暴露出它们的一些应用缺点：①汞灯普遍采用高压驱动，耗电高，电源功率大，开机后需要预热，使用寿命不长；②汞灯波长范围大，放热量比较大，真正用于有效固化的只是其中一小部分能量，固化效率低，大部分能量发热辐射，容易使热敏性工件受热变形，电泳漆、喷漆等表面发黄，对相关设备使用造成影响；③汞灯光源需要冷却设备，这种设备往往体积大，致使辅助设备多，操作复杂，运行成本提高，而且直接影响固化效果；④汞灯灯管不能均匀发光，对平面物体不能均匀照射，影响固化效果；⑤可调性差，针对不同曲面辐照要求无法调到适合的强度；⑥汞灯需用到金属汞(水银)，对环境造成污染；⑦光谱100～280nm波段辐射有臭氧产生，需设抽气装置从管道排出。大功率LED(发光二极管)可以辐射紫外光，光谱范围窄，能量集中在紫外光波长365nm波段，并且辐照均匀稳定，电流控制灵活可调，与汞灯相比具有结构简单、耗电低、启动时间短、固化速度快生产效率高、波长范围窄、放热量小无需冷却设备、不含汞、无臭氧产生、使用寿命长等优点，使得LED替代汞灯作为UV辐射固化光源成为现实可能。LED-UV固化印刷油墨、LED-UV固化喷漆涂料、LED-UV固化胶粘剂现在已得到大家越来越多的研究并应用于生产，应用技术也越来越成熟，但作为绿色环保型水性涂料的电泳漆，UV固化采用的是传统汞灯源，在LED-UV固化方面的研究应用还很少，怎样开发出适合LED-UV固化的电泳漆，掌握这方面的应用技术，克服应用难点，使全新一代的LED-UV光源取代传统紫外光光源在电泳漆领域成功推广应用，成为当今该领域科技工作者和相关企业亟待解决的难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆及其应用，旨在解决目前的UV辐射固化方法存在电源功率大、耗电高，启动困难，需待机，辐射能量不稳定，可调性差，使用寿命不长；固化效率低，操作复杂，运行成本高，有环境污染的问题。
本发明是这样实现的，一种LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆，所述LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆按照质量百分数由40％～60％丙烯酸合成树脂、15％～20％固化剂、15％～20％助溶剂、2％～6％光引发剂、2％～7％的中和剂、0.01％～1％的流平剂以及10％～15％去离子水组成；
所述固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯，助溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引发剂采用1173和184复配，中和剂为乳酸或冰醋酸，流平剂为聚丙酸酯类或改性磷酸酯类。
进一步，所述丙烯酸合成树脂按照质量百分数包括：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羟乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯；
进一步，丙烯酸合成树脂树脂的制备方法为：在反应釜中加入以上单体总质量的60％～70％的醇醚类有机溶剂，升温到80～85℃，将按上述配方配制的单体和适量偶氮二异丁腈引发剂的混合液在2～3h内滴加到反应釜中，升温到90℃，补加少量引发剂，保温1～2h，至单体转化率大于99％后降温，出料，过滤，备用，树脂合成步骤完成。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆的LED-UV固化方法，所述LED-UV固化方法包括以下步骤：
首先金属工件经阴极电泳，按阴极电泳漆与去离子水1:5～6的比率先将电泳漆加入电泳配料槽中，加入去离子水，搅拌熟化12小时以上，工艺参数及工作条件为：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0(25℃)，电导率300～600us/cm，槽液温度26～30℃，电泳电压30～80v，电泳时间30～60s；
阴极电泳沉积上漆膜后冲洗，用去离子水清洗后脱水，在75～85℃烘炉中先预烘10～20min，然后用LED-UV固化机硬化。
进一步，所述阴极电泳工艺参数及工作条件为：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0，电导率300～600us/cm，槽液温度26～30℃，电泳电压30～80v，电泳时间30～60s。
进一步，所述硬化参数为：辐射能量3500～5000mj/cm2，辐照时间：40～60s，辐照高度10～30cm。
本发明的另一目的在于提供一种应用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆的油墨制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种应用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆的涂料制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种应用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆的胶粘剂制备方法。
本发明提供的LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆及其应用，电泳漆流平性好，泳透率高，膜层透明光亮，硬度高，结合力好，耐磨性、耐水性、耐溶剂性好，对底层基材的遮盖力强，防腐性能良好，经检测泳透率达到70％～90％，百格法结合力为0级，铅笔硬度3H，光泽度(60°)可达90％，丙酮双向擦拭200次，耐盐雾性400h，人工汗48h，耐冲击50cm，耐候性500h以上，非常适合作为金属装饰性表面处理的电泳底层或面层；电泳漆树脂中加入了特殊配制的紫外光光引发剂，固化温度低，70～85℃，紫外光辐照时间短，40～60s就可以固化完全。电泳漆LED-UV辐射固化与传统汞灯UV光源辐射固化相比，固化速度更快、更均匀，更完全，固化温度低，一般不超过50℃，不对光敏性基材产生形变，漆膜不容易发黄，使用的光引发剂量也可以减少，耗电量也大大减少，节电可达60％以上，由于LED-UV固化采用的是固体光源，晶体管采用水冷却，发热量少，功率低，UV灯珠使用寿命也大大延长，可以达到20000小时以上，而高压汞灯有时用了不到1000小时就要更换灯管，不仅固化成本大大降低，质量也更加稳定，即使形状复杂、膜层超厚(30um以上)的工件也很少出现固化不完全的现象，另外固化电流参数调节灵活，辐射固化操作也很方便，也没有汞、臭氧对环境的污染，环保特性好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆应用方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明实施例的LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆按照质量百分数由40％～60％丙烯酸合成树脂、15％～20％固化剂、15％～20％助溶剂、2％～6％光引发剂、2％～7％的中和剂、0.01％～1％的流平剂以及10％～15％去离子水组成。
所述固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯，助溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引发剂采用1173和184复配，中和剂为乳酸或冰醋酸，流平剂为聚丙酸酯类或改性磷酸酯类；
丙烯酸合成树脂按照质量百分数包括：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羟乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯。
丙烯酸合成树脂树脂的制备方法为：在反应釜中加入以上单体总质量的60％～70％的醇醚类有机溶剂，升温到80～85℃，将按上述配方配制的单体和适量偶氮二异丁腈引发剂的混合液在2～3h内滴加到反应釜中，升温到90℃，补加少量引发剂，保温1～2h，至单体转化率大于99％后降温，出料，过滤，备用，树脂合成步骤完成。
如图1所示，本发明实施例的LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆应用方法包括以下步骤：
S101：首先金属工件经阴极电泳，按阴极电泳漆与去离子水1:5～6的比率先将电泳漆加入电泳配料槽中，再缓慢加入去离子水，充分搅拌熟化12小时以上即可试制产品，工艺参数及工作条件为：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0(25℃)，电导率300～600us/cm，槽液温度26～30℃，电泳电压30～80v，电泳时间30～60s；
S102：产品阴极电泳沉积上漆膜后冲洗，用去离子水清洗后脱水，在75～85℃烘炉中先预烘10～20min，然后用LED-UV固化机(面光源)硬化，硬化参数为：辐射能量3500～5000mj/cm2，辐照时间：40～60s，辐照高度10～30cm。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1
1、具体工艺流程
金属工件→前处理→去离子水清洗→阴极电泳→清洗→去离子水清洗→脱水→预烘→LED-UV固化→成品(或作为底层进行金属表面处理其它工序)
2、详细工艺步骤
(1)阴极电泳
LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳采用的电泳漆合成树脂基础配方为：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羟乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯；电泳漆配制主要成分为：40％～60％丙烯酸合成树脂、15％～20％固化剂、15％～20％助溶剂、2％～6％光引发剂、2％～7％的中和剂、0.01％～1％的流平剂以及10％～15％去离子水。按以上组分可以配制出固含量50％～70％的LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆。按电泳漆与去离子水1:5～6的比率先将电泳漆加入电泳配料槽中，再缓慢加入去离子水，充分搅拌熟化12小时以上即可试制产品，工艺参数及工作条件为：固含量8％～12％，pH值4.0～5.0(25℃)，电导率300～600us/cm，槽液温度26～30℃，电泳电压30～80v，电泳时间30～60s。
(2)LED-UV固化
产品阴极电泳沉积上漆膜后冲洗，用去离子水清洗后脱水，在75～85℃烘炉中先预烘10～20min，然后用LED-UV固化机(面光源)硬化，硬化参数为：辐射能量3500～5000mj/cm2，辐照时间：40～60s，辐照高度10～30cm。
本发明的电泳漆树脂中加入了特殊配制的紫外光光引发剂，固化温度低，70～85℃，紫外光辐照时间短，40～60s就可以固化完全。电泳漆LED-UV辐射固化与传统汞灯UV光源辐射固化相比，固化速度更快、更均匀，更完全，固化温度低，一般不超过50℃，不对光敏性基材产生形变，漆膜不容易发黄，使用的光引发剂量也可以减少，耗电量也大大减少，节电可达60％以上，由于LED-UV固化采用的是固体光源，晶体管采用水冷却，发热量少，功率低，LED-UV灯珠使用寿命也大大延长，可以达到20000小时以上，而高压汞灯有时用了不到1000小时就要更换灯管，不仅固化成本大大降低，质量也更加稳定，即使形状复杂、膜层超厚(30um以上)的工件也很少出现固化不完全的现象，另外固化电流参数调节灵活，辐射固化操作也很方便，也没有汞、臭氧对环境的污染，环保特性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。