一种高泳透力电泳涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于涂料，特别涉及一种高泳透力电泳涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、阴极电泳涂料属于一种常见的涂料，常常涂装于金属零部件表面，不仅起到美观的作用，而且还显著提升对金属零部件的防腐保护作用。而现有的金属零部件往往形状并不规则，通常有不平整的表面，例如有凸出、凹陷、缝隙等形状。由于金属零部件形状的不规则形，导致现有的一些电泳涂料在金属零部件表面成膜不均匀(例如有些部位成膜较厚，有些内腔成膜较薄，甚至有些地方难以成膜)，这主要归结于电泳涂料的泳透力较差。泳透力较差的电泳涂料容易使得同一金属零部件不同位置的防腐性能差异巨大，对金属零部件的使用寿命造成不利影响。成膜不均匀也会使得金属零部件外观差。

2、现有的电泳涂料中，也针对上述成膜问题进行了改进，然而，其往往需要对环氧树脂进行复杂的改性，这无疑增加了电泳涂料的制造成本。而且，制备得到的电泳涂料的泳透力一般也难以超过66.0％(采用四枚盒法测试)，膜层的耐冲击强度往往也只有52kg·cm左右的水平，这难以满足工业上的进一步要求。

3、因此，亟需提供一种新的电泳涂料，具有良好的泳透力，且成膜外观良好。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高泳透力电泳涂料及其制备方法和应用。本发明所述电泳涂料具有超过66.0％的泳透力，甚至能达到71.1％的泳透力，而且电泳涂料形成的漆膜的耐冲击强度能超过58kg·cm。

2、本发明的发明构思为：本发明直接通过环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷、硅烷偶联剂、醇类物质、改性颜料、助剂、水来制备得到所述电泳涂料。其中，本发明以环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷作为涂料的成膜基础组分，由于二羟基聚二甲基硅氧烷的引入，不仅引入了硅氧烷基团，而且二羟基结构更容易与其他组分作用，形成更为稳定的网状结构，金刚烷独特的干骨架结构，进一步提升了涂料成膜后的空间，有利于改性颜料与成膜物质的相容性和分散均匀性。颜料通过聚乙二醇、硅烷偶联剂和2,2二羟甲基丙酸的改性，获得的颜料表面接枝羟基结构，不仅有利于提高颜料的分散稳定性，而且使得改性颜料与成膜物质的相容性得到显著提升，从而使得电泳涂料的泳透力和耐冲击强度得到改善。在制备电泳涂料的过程中，进一步加入氧化石墨烯，由于氧化石墨烯特殊的二维电子结构，使得其与颜料和金刚烷存在电子的相互作用，从而进一步提升电泳涂料的泳透力。

3、本发明的第一方面提供一种高泳透力电泳涂料的制备方法。

4、具体的，一种高泳透力电泳涂料的制备方法，包括以下步骤：

5、将环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷、硅烷偶联剂、醇类物质、水搅拌混合，然后加入改性颜料和助剂，混合，制得所述电泳涂料；

6、所述改性颜料的制备过程包括以下步骤：将颜料、聚乙二醇、硅烷偶联剂和2,2二羟甲基丙酸、十二烷基磺酸钠、水搅拌混合，得到改性颜料。

7、优选的，所述环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷、硅烷偶联剂、醇类物质、水、改性颜料的重量比为50：(8-15)：(0.3-3)：(5-15)：(3-15)：(50-120)：(40-80)；进一步优选为50：(10-15)：(0.5-1.5)：(6-12)：(5-12)：(60-100)：(40-80)。合理选自各组分的用量关系，有利于获得性能良好的电泳涂料。

8、优选的，所述改性颜料的制备过程包括以下步骤：按照重量份数计，将10份颜料、10-20份聚乙二醇、8-20份硅烷偶联剂和1-5份2,2二羟甲基丙酸、3-10份十二烷基磺酸钠、50-100份水搅拌混合，得到改性颜料。

9、进一步优选的，所述改性颜料的制备过程包括以下步骤：按照重量份数计，将10份颜料、10-20份聚乙二醇、8-20份硅烷偶联剂和1-5份2,2二羟甲基丙酸、3-10份十二烷基磺酸钠、50-100份水在60-90℃下搅拌混合1-3小时，得到改性颜料。

10、优选的，所述环氧树脂选自双酚a型环氧树脂和/或双酚f型环氧树脂；进一步优选的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂和双酚f型环氧树脂按照重量比为1：(0.8-1.2)的比例构成。在该比例下，获得的电泳涂料性能更好。

11、优选的，所述醇类物质选自乙醇、1,2-丁二醇或丙三醇中的至少一种。

12、优选的，所述颜料选自钛白粉、氧化铁中的任一种。

13、优选的，所述助剂包括固化剂、表面活性剂、消泡剂、抗氧化剂、紫外吸收剂中的至少一种。

14、优选的，所述固化剂选自二乙烯三胺、烯丙基醚、邻苯二甲酸酐中的至少一种。

15、优选的，所述表面活性剂选自十二烷基磺酸钠或十六烷基磺酸钠中的至少一种。

16、优选的，所述消泡剂为硅油。

17、优选的，所述抗氧化剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168中的至少一种。

18、优选的，所述紫外吸收剂包括邻羟基苯甲酸苯酯或2,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种。

19、优选的，所述溶剂为水，进一步优选为去离子水。

20、优选的，所述硅烷偶联剂选自kh550或kh560中的至少一种。

21、优选的，一种高泳透力电泳涂料的制备方法，包括以下步骤：

22、将环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷、硅烷偶联剂、醇类物质、水搅拌混合，搅拌混合的温度为60-80℃，搅拌混合的时间为30-60分钟，然后加入改性颜料和助剂，所述环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷、硅烷偶联剂、醇类物质、水、改性颜料的重量比为50：(8-15)：(0.3-3)：(5-15)：(3-15)：(50-120)：(40-80)，环氧树脂与助剂的重量比为50：(3-20)，混合(混合的搅拌速度为800-1500转/分钟，混合的时间为20-40分钟)，制得所述电泳涂料；

23、所述改性颜料的制备过程包括以下步骤：按照重量份数计，将10份颜料、10-20份聚乙二醇、8-20份硅烷偶联剂和1-5份2,2二羟甲基丙酸、3-10份十二烷基磺酸钠、50-100份水在60-90℃下搅拌混合1-3小时，得到改性颜料。

24、优选的，在加入环氧树脂时，还加入氧化石墨烯。例如加入0.1-1份的氧化石墨烯。氧化石墨烯的加入有利于提升电泳涂料的泳透力。

25、本发明的第二方面提供一种高泳透力电泳涂料。

26、具体的，一种高泳透力电泳涂料的制备方法，由上述制备方法制得。

27、优选的，所述电泳涂料具有超过66.0％的泳透力，例如泳透力为67.0-71.0％，甚至能达到71.1％的泳透力.

28、优选的，所述电泳涂料形成的漆膜的耐冲击强度能超过58kg·cm，例如耐冲击强度能为59-65kg·cm。

29、本发明的第三方面提供一种高泳透力电泳涂料的应用。

30、一种金属设备，包括上述电泳涂料形成的膜层。

31、优选的，所述金属设备为含铁、铝或铜的金属设备。例如家电中的金属零件。

32、相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

33、(1)本发明直接通过环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷、硅烷偶联剂、醇类物质、改性颜料、助剂、水来制备得到所述电泳涂料。其中，本发明以环氧树脂、二羟基聚二甲基硅氧烷、金刚烷作为涂料的成膜基础组分，由于二羟基聚二甲基硅氧烷的引入，不仅引入了硅氧烷基团，而且二羟基结构更容易与其他组分作用，形成更为稳定的网状结构，金刚烷独特的干骨架结构，进一步提升了涂料成膜后的空间，有利于改性颜料与成膜物质的相容性和分散均匀性。颜料通过聚乙二醇、硅烷偶联剂和2,2二羟甲基丙酸的改性，获得的颜料表面接枝羟基结构，不仅有利于提高颜料的分散稳定性，而且使得改性颜料与成膜物质的相容性得到显著提升，从而使得电泳涂料的泳透力和耐冲击强度得到改善。

34、(2)在制备电泳涂料的过程中，进一步加入氧化石墨烯，由于氧化石墨烯特殊的二维电子结构，使得其与颜料和金刚烷存在电子的相互作用，从而进一步提升电泳涂料的泳透力。