CN103289498B - 一种多用途高耐候丙烯酸电泳涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多用途高耐候丙烯酸电泳涂料及其制备方法，所述涂料是双组份制备，由高耐候丙烯酸改性乳液和耐候色浆按照8:1的比例配制而成，高耐候丙烯酸改性乳液是由33-39重量份含氟阳离子丙烯酸改性树脂、14-16重量份封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂、0.8-1重量份中和剂和44-52.2重量份去离子水组成，耐候色浆是由15-18重量份丙烯酸研磨树脂、1-2重量份表面活性剂、42-50重量份去离子水和34-38重量份颜填料组成，耐候色浆的细度≤15μm。本发明的涂料适应于彩色、白色、灰色体系，经一次电泳涂装后，涂层外观平整光亮，耐黄变性好，具有较佳的机械性能以及槽液稳定性好，耐酸、耐碱性也较好，具有非常优异的耐候性能。

Description

一种多用途高耐候丙烯酸电泳涂料及其制备方法

[技术领域]

本发明属于丙烯酸阴极电泳涂料和制备方法技术领域，涉及一种多用途高耐候丙烯酸电泳涂料及其制备方法。

[背景技术]

阴极电泳涂料经过几十年的发展已经在汽车工业及建材、五金、家电等其他金属涂装领域得到了广泛应用。环氧树脂类阴极电泳涂料具有优异的附着力和防腐蚀性能，但由于环氧树脂耐候性差，不能作为面漆，而丙烯酸酯树脂类阴极电泳涂料具有良好的保色、保光性，耐候性好以及丰满的涂膜光泽，能够适应单层涂装、降低施工成本的要求。但现在市面上公开的耐候性电泳涂料QUV老化测试失光率≤10%的老化时间都小于800小时，缺少高耐候的适合不同颜色体系的阴极电泳涂料。

发明专利（CN 1757683A）公开了一种高耐候性阴极电泳涂料的制备方法，采用封闭型聚氨酯树脂和环氧树脂配合制备涂料，由于有环氧树脂的存在，耐候性只达到250小时紫外光老化失光率≤10%，远远不能满足作为面漆的耐候性要求。

所以急需开发出一款具有多用途高耐候阴极电泳涂料，同时还有较好耐腐蚀性的产品来满足市场对电泳涂料耐候性和耐蚀性的要求。

[发明内容]

本发明针对现有技术的不足，提供一种多用途高耐候电泳涂料及其制备方法，本发明产品为双组份体系，适应于彩色、白色、灰色体系，具有配槽稳定性好、施工方便，经一次电泳涂装后，涂层外观平整光亮，具有很好的装饰效果、耐黄变性、优异的机械性能和耐酸、耐碱性，涂层还具有非常优异的耐候性能，经1000小时QUV老化试验，失光率≤10%，ΔE≤1.3，和较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到600小时，单向腐蚀宽度≤2mm。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多用途高耐候丙烯酸电泳涂料，由高耐候丙烯酸改性乳液和耐候色浆按照8:1的比例配制而成，其中高耐候丙烯酸改性乳液由33-39重量份含氟阳离子丙烯酸改性树脂、14-16重量份封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂、0.8-1重量份中和剂和44-52.2重量份去离子水组成；其中耐候色浆由15-18重量份丙烯酸研磨树脂、1-2重量份表面活性剂、42-50重量份去离子水和34-38重量份颜填料组成，耐候色浆的细度≤15μm。

所述含氟阳离子丙烯酸改性树脂由8-19重量份甲基异丁基酮，10-16重量份正丁醇，7-11重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14重量份甲基丙烯酸羟丙酯，7-10重量份甲基丙烯酸甲酯，7-8重量份丙烯酸正丁酯，12-15重量份甲基丙烯酸十三氟辛酯，9-12重量份甲基丙烯酸十二氟庚酯，3-4重量份过氧化苯甲酰，0.5-1重量份偶氮二异丁腈，2-3.5重量份醋酸丁酯和4-5重量份二乙醇胺组成。

所述封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂由20-30重量份甲基异丁基酮，38-42重量份六亚甲基二异氰酸酯，32-38重量份正丁醇组成。

所述丙烯酸研磨树脂为具有梳型结构的含有铵盐等锚固基团的树脂。

所述中和剂为乳酸或者醋酸中和剂中的任意一种。

本发明还包括一种多用途高耐候电泳涂料的制备方法，所述涂料是双组份制备，由高耐候丙烯酸改性乳液和耐候色浆按照8:1的比例配制而成，所述高耐候丙烯酸改性乳液是将33-39份含氟阳离子丙烯酸改性树脂和14-16份封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂加入反应容器中搅拌1小时混合均匀，然后加入0.8-1份中和剂搅拌1小时，再将44-52.2份去离子水一次性加入反应容器中高速搅拌2小时，整个制备过程反应容器温度控制在45℃以下，获得所述的高耐候丙烯酸改性乳液；耐候色浆是将15-18份丙烯酸研磨树脂、1-2份表面活性剂和42-50份去离子水加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入34-38份颜填料，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，获得所述的耐候色浆。

本发明的阴极电泳涂料的有益效果是：该涂料为水性双组份电泳涂料，涂装方便，使用环保、安全；板面平整光亮、装饰效果佳，槽液稳定性好，涂层具有优异的机械性能和耐酸、耐碱性，涂层还具有非常优异的耐候性能，经1000小时QUV老化试验，失光率≤10%，ΔE≤1.3，和较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到600小时，单向腐蚀宽度≤2mm。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述含氟阳离子丙烯酸改性树脂配方如下：8-19份甲基异丁基酮，10-16份正丁醇，7-11份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14份甲基丙烯酸羟丙酯，7-10份甲基丙烯酸甲酯，7-8份丙烯酸正丁酯，12-15份甲基丙烯酸十三氟辛酯，9-12份甲基丙烯酸十二氟庚酯，3-4份过氧化苯甲酰，0.5-1份偶氮二异丁腈，2-3.5份醋酸丁酯，4-5份二乙醇胺。

采用上述进一步方案的有益效果是，利用氟含量较高的含氟丙烯酸单体同时优化丙烯酸类单体的种类和用量合成出的含氟丙烯酸树脂，含氟树脂侧链的氟碳链在涂料烘烤固化过程中会发生重排,向涂层表面富集.氟碳键极短，而且键能高达460kJ/mol,具有较强的抗紫外线能力，赋予涂层非常优异的耐候性能；同时氟碳键在涂层表面，赋予涂层较低表面能，具有较强的疏水作用,阻碍了腐蚀溶液向涂层内部扩散.达到了防腐蚀的要求。

进一步，所述封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂配方如下：20-30份甲基异丁基酮，38-42份六亚甲基二异氰酸酯，32-38份正丁醇。

采用上述进一步方案的有益效果是，选择封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂，可以提高涂料的耐黄变和耐候性，同时达到合适的烘烤温度解封出异氰酸酯与树脂中的活性氢反应交联固化。

进一步，所述中和剂为乳酸或者醋酸中和剂中的任意一种。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过有机酸中和使得丙烯酸树脂链中的胺基变成铵盐，赋予树脂足够的亲水性。

进一步，所述丙烯酸研磨树脂为具有梳型结构的含有铵盐等锚固基团的树脂。

采用上述进一步方案的有益效果是，采用梳型结构的丙烯酸研磨树脂，通过含有铵盐等锚固基团紧紧地吸附在颜料表面，对颜填料具有优异地润湿分散效果，防止颜填料团聚，提高色浆的稳定性。

进一步，所述表面活性剂为非离子型的壬基酚聚氧乙烯醚。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过表面活性剂润湿颜料，减少颜料团聚。

进一步，所述颜填料为钛白粉、炭黑、氧化铁红PR-101、酞菁蓝PB-15、颜料黄、高岭土中的任意一种或两种以上的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是，赋予涂层丰富的表面色彩，具有较好的外观装饰效果，可以根据要求调出满意的色彩。

本发明解决上述技术问题的又一技术方案如下：一种多用途高耐候电泳涂料的制备方法，所述涂料是双组份，其制备方法包括以下步骤：

A.含氟阳离子丙烯酸改性树脂制备步骤

按配方量将甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、过氧化苯甲酰混合均匀待用，称为混合液a；将配方量的偶氮二异丁腈和醋酸丁酯混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将甲基异丁基酮和正丁醇加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到95℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温1小时，然后按配方量滴加二乙醇胺，半小时滴完，然后升温到110℃，胺化4小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的含氟阳离子丙烯酸改性树脂。

B.封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂制备步骤

按配方量将甲基异丁基酮和六亚甲基二异氰酸酯加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到75℃，滴加正丁醇，1小时滴完，保温2小时后，降温到45℃以下出料，获得所述的封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂。

C.高耐候丙烯酸改性乳液制备步骤

按配方量将含氟阳离子丙烯酸改性树脂和封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂加入反应容器中搅拌1小时混合均匀，然后加入中和剂搅拌1小时，再将去离子水一次性加入反应容器中高速搅拌2小时，整个制备过程反应容器温度控制在45℃以下，获得所述的高耐候丙烯酸改性乳液。

D.耐候色浆制备步骤包括以下步骤：

按配方量将丙烯酸研磨树脂、表面活性剂和去离子水加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，获得所述的耐候色浆。

采用上述进一步方案的有益效果是，操作工艺简便，制备的涂料各组分分散均匀，稳定性好。

[具体实施方式]

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

1)所述含氟阳离子丙烯酸改性树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、过氧化苯甲酰混合均匀待用，称为混合液a；将配方量的偶氮二异丁腈和醋酸丁酯混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将甲基异丁基酮和正丁醇加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到95℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温1小时，然后按配方量滴加二乙醇胺，半小时滴完，然后升温到110℃，胺化4小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的含氟阳离子丙烯酸改性树脂。

2)所述封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂配方：

甲基异丁基酮          20份

六亚甲基二异氰酸酯    42份

正丁醇               38份

按配方量将甲基异丁基酮和六亚甲基二异氰酸酯加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到75℃，滴加正丁醇，1小时滴完，保温2小时后，降温到45℃以下出料，获得所述的封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂。

3)所述高耐候丙烯酸改性乳液配方

按配方量将含氟阳离子丙烯酸改性树脂和封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂加入反应容器中搅拌1小时混合均匀，然后加入中和剂醋酸搅拌1小时，再将去离子水一次性加入反应容器中高速搅拌2小时，整个制备过程反应容器温度控制在45℃以下，获得所述的高耐候丙烯酸改性乳液。

4）所述耐候色浆配方

丙烯酸研磨树脂    15份

表面活性剂        1份

钛白粉            34份

去离子水          50份

按配方量将丙烯酸研磨树脂、表面活性剂和去离子水加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入钛白粉，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，获得所述的耐候白色色浆。

实施例2

1）所述含氟阳离子丙烯酸改性树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、过氧化苯甲酰混合均匀待用，称为混合液a；将配方量的偶氮二异丁腈和醋酸丁酯混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将甲基异丁基酮和正丁醇加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到95℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温1小时，然后按配方量滴加二乙醇胺，半小时滴完，然后升温到110℃，胺化4小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的含氟阳离子丙烯酸改性树脂。

2)所述封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂配方：

甲基异丁基酮          30份

六亚甲基二异氰酸酯    38份

正丁醇               32份

按配方量将甲基异丁基酮和六亚甲基二异氰酸酯加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到75℃，滴加正丁醇，1小时滴完，保温2小时后，降温到45℃以下出料，获得所述的封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂。

3)所述高耐候丙烯酸改性乳液配方

含氟阳离子丙烯酸改性树脂     39份

封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂   16份

乳酸                        1份

去离子水                    44份

按配方量将含氟阳离子丙烯酸改性树脂和封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂加入反应容器中搅拌1小时混合均匀，然后加入中和剂乳酸搅拌1小时，再将去离子水一次性加入反应容器中高速搅拌2小时，整个制备过程反应容器温度控制在45℃以下，获得所述的高耐候丙烯酸改性乳液。

4）所述耐候色浆配方

按配方量将丙烯酸研磨树脂、表面活性剂和去离子水加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入彩色颜料氧化铁红PR-101、酞菁蓝PB-15和颜料黄，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，获得所述的耐候彩色色浆。

实施例3

1）所述含氟阳离子丙烯酸改性树脂配方：

按配方量将甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、过氧化苯甲酰混合均匀待用，称为混合液a；将配方量的偶氮二异丁腈和醋酸丁酯混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将甲基异丁基酮和正丁醇加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到95℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温1小时，然后按配方量滴加二乙醇胺，半小时滴完，然后升温到110℃，胺化4小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的含氟阳离子丙烯酸改性树脂。

2)所述封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂配方：

甲基异丁基酮          25份

六亚甲基二异氰酸酯    40份

正丁醇                35份

按配方量将甲基异丁基酮和六亚甲基二异氰酸酯加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到75℃，滴加正丁醇，1小时滴完，保温2小时后，降温到45℃以下出料，获得所述的封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂。

3)所述高耐候丙烯酸改性乳液配方

含氟阳离子丙烯酸改性树脂      36份

封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂    15份

乳酸                         0.9份

去离子水                     48.1份

按配方量将含氟阳离子丙烯酸改性树脂和封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂加入反应容器中搅拌1小时混合均匀，然后加入中和剂乳酸搅拌1小时，再将去离子水一次性加入反应容器中高速搅拌2小时，整个制备过程反应容器温度控制在45℃以下，获得所述的高耐候丙烯酸改性乳液。

4）所述耐候色浆配方

按配方量将丙烯酸研磨树脂、表面活性剂和去离子水加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入炭黑、高岭土和钛白粉，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，获得所述的耐候灰色色浆。

将上述实施例1-3制得的多用途高耐候的电泳涂料，配成固体份为12%的电泳槽液，在电泳槽中熟化24h，在电泳电压150V，槽液温度30℃，电泳时间为30s的条件下制备样板，固化温度为180℃/20min。

实施例1-3制得的多用途高耐候的电泳涂料制备样板的主要技术指标如下表

因而本发明制得的多用途高耐候的电泳涂料适应于彩色、白色、灰色体系，具有涂层外观平整光亮，具有很好的装饰效果、耐黄变性、优异的机械性能和耐酸、耐碱性，涂层还具有非常优异的耐候性能和耐腐蚀性等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多用途高耐候丙烯酸电泳涂料，其特征在于由高耐候丙烯酸改性乳液和耐候色浆按照8:1的比例配制而成，所述高耐候丙烯酸改性乳液由33-39重量份含氟阳离子丙烯酸改性树脂、14-16重量份封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂、0.8-1重量份中和剂和44-52.2重量份去离子水组成；

耐候色浆由15-18重量份丙烯酸研磨树脂、1-2重量份表面活性剂、42-50重量份去离子水和34-38重量份颜填料组成，耐候色浆的细度≤15μm，所述丙烯酸研磨树脂为具有梳型结构的含有铵盐锚固基团的树脂；

所述含氟阳离子丙烯酸改性树脂由8-19重量份甲基异丁基酮，10-16重量份正丁醇，7-11重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯，12-14重量份甲基丙烯酸羟丙酯，7-10重量份甲基丙烯酸甲酯，7-8重量份丙烯酸正丁酯，12-15重量份甲基丙烯酸十三氟辛酯，9-12重量份甲基丙烯酸十二氟庚酯，3-4重量份过氧化苯甲酰，0.5-1重量份偶氮二异丁腈，2-3.5重量份醋酸丁酯和4-5重量份二乙醇胺组成。

2.如权利要求1所述的多用途高耐候丙烯酸电泳涂料，其特征在于所述封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂由20-30重量份甲基异丁基酮，38-42重量份六亚甲基二异氰酸酯，32-38重量份正丁醇组成。

3.如权利要求1所述的多用途高耐候丙烯酸电泳涂料，其特征在于所述中和剂为乳酸或者醋酸中和剂中的任意一种。

4.一种多用途高耐候丙烯酸电泳涂料的制备方法，其特征在于将33-39重量份含氟阳离子丙烯酸改性树脂和14-16重量份封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂加入反应容器中搅拌1小时混合均匀，然后加入0.8-1重量份中和剂搅拌1小时，再将44-52.2份去离子水一次性加入反应容器中高速搅拌2小时，整个制备过程反应容器温度控制在45℃以下，获得高耐候丙烯酸改性乳液；

所述的高耐候丙烯酸改性乳液中添加耐候色浆，制备得到多用途高耐候丙烯酸电泳涂料，耐候色浆是由将15-18重量份丙烯酸研磨树脂、1-2重量份表面活性剂和42-50重量份去离子水加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入34-38重量份颜填料，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，获得所述的耐候色浆，高耐候丙烯酸改性乳液和耐候色浆按照8:1的比例混合配制，所述丙烯酸研磨树脂为具有梳型结构的含有铵盐锚固基团的树脂；

A.所述的含氟阳离子丙烯酸改性树脂由以下步骤制得：

将7-11重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、12-14重量份甲基丙烯酸羟丙酯、7-10重量份甲基丙烯酸甲酯、7-8重量份丙烯酸正丁酯、12-15重量份甲基丙烯酸十三氟辛酯、9-12重量份甲基丙烯酸十二氟庚酯、3-4重量份过氧化苯甲酰混合均匀得到混合液a，待用；

将0.5-1重量份的偶氮二异丁腈和2-3.5重量份的醋酸丁酯混合均匀得到混合液b，待用；

将8-19重量份的甲基异丁基酮和10-16重量份的正丁醇加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到95℃，开始滴加混合液a，4小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温1小时，然后滴加4-5重量份二乙醇胺，半小时滴完，然后升温到110℃，胺化4小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的含氟阳离子丙烯酸改性树脂；

B.封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂由以下步骤制得：

将20-30重量份甲基异丁基酮和38-42重量份六亚甲基二异氰酸酯加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到75℃，滴加32-38重量份的正丁醇，1小时滴完，保温2小时后，降温到45℃以下出料，获得所述的封闭型脂肪族异氰酸酯固化剂。