CN109370401A - 一种耐高温阴极电泳涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温阴极电泳涂料及其制备方法，包括质量比为1:3～5:4～6的色浆、乳液和去离子水；所述色浆按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂20～40份，环保助溶剂3～10份，中和剂0.5～5份，表面活性剂0.05～0.8份，去离子水30～45份和颜填料25～35份；所述乳液按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂25～35份，乳化剂1～5份，中和剂0.5～5份和去离子水35～55份。本发明提供的耐高温阴极电泳涂料，具有耐高温性好、泳透力高、硬度高、附着力强、耐化学腐蚀性能优异的优点，且VOC含量低，安全环保，具有较高的实用价值。

Description

一种耐高温阴极电泳涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐高温阴极电泳涂料及其制备方法。

背景技术

电泳涂料是一种水溶性的带有正电荷或负电荷的有机涂料，以较稀的浓度均匀的分散在水溶液中，将具有导电性的工件(被涂物)作为阴极(或阳极)，另将金属板或碳板作为阳极(或阴极)，在一定的工艺条件下，在两极间通入直流电流，使电泳涂料在工件上均匀地沉积出来，形成一种不溶于水的有机涂膜，经过一定的温度烘干固化，而得到一种硬度较高的有机涂膜，起到防腐和表面装饰的作用。

阴极电泳涂料由于具有涂膜性能优异、涂料利用率高及三废排放少等优点一系列的优点，越来越为人们所重视，特别是在汽车工业发达的国家。然而随着社会的不断进步，对于目前电泳涂料的使用范围以及性能已经不能满足涂装产品更高的质量要求，国内外很多涂料公司对阴极电泳涂料的配方和工艺条件不断改进，取得了一定的成就，但是目前还存在一些有待改进的地方，目前阴极电泳涂料主要以环氧树脂作为主要成膜物质，存在耐高温以及耐腐蚀性能不能进一步满足更高的质量要求，还有对于工件的棱角与尖端涂膜的覆盖性较差等，这些方面成为了阴极电泳涂料进一步发展需要解决的难题。

发明内容

针对现有技术中阴极电泳涂料存在耐高温、耐腐蚀性能有待进一步提高到以及对于工件的棱角与尖端涂膜的覆盖性较差的问题，本发明提供一种耐高温阴极电泳涂料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种耐高温阴极涂料，包括质量比为1:3～5:4～6的色浆、乳液和去离子水；

所述色浆按质量份计，原料包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂20～40份，环保助溶剂3～10份，中和剂0.5～5份，表面活性剂0.05～0.8份，颜填料25～35份和去离子30～45份；

所述乳液按质量份计，原料包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂25～35份，乳化剂1～5份，中和剂0.5～5份和去离子水35～55。

相对于现有技术，本发明提供的耐高温阴极涂料，选用丙烯酸改性阳离子有机硅树脂作为乳液和色浆的主要材料，不但使得色浆和乳液的相容性良好，而且使得阴极涂料具有较强的泳透力；同时丙烯酸单体与有机硅的官能团反应形成互贯网状结构，可以更好的与其他组分进行融合，使得制备的漆膜均匀，光泽度高，具有耐高温性好、硬度高、附着力强、耐化学腐蚀性能优异的优点；配合环保助溶剂使制备的阴极电泳涂料的VOC≤15g/L。本发明所提供的涂料各组分间综合作用，在显著提高涂料泳透力和耐高温性的同时，还提高了涂料的硬度、附着力以及耐腐蚀性。

优选的，所述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂按质量份数计，原料包括以下组分：有机硅树脂30～35份，引发剂0.05～0.1份，甲基丙烯酸缩水甘油醚5～10份，环保助溶剂20～25份，二乙醇胺5～8份和封闭性异氰酸酯固化剂30～35份。

优选的，所述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤a、按照设计配比称取各组分，将称取的引发剂和甲基丙烯酸缩水甘油醚混合均匀，在50～70℃搅拌的条件下，滴加到有机硅树脂中，保温2～3h；

步骤b、升温至80～90℃，加入称取的环保助溶剂和二乙醇胺，保温1～1.5h，降温至45～50℃，加入封闭性异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，得丙烯酸改性阳离子有机硅树脂。

通过上述改性方法将丙烯酸单体引入有机硅树脂中，可使得到的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂具备两者的优异性能，既具有丙烯酸单体优异的耐候性和成膜性，也具有有机硅树脂优异的耐高低温性和较高的疏水性，且通过上述改性方法，通过甲基丙烯酸缩水甘油醚中的乙烯基与有机硅中的乙烯基发生链式聚合反应，封闭性异氰酸酯解封与羟基交联固化，可使制备的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂具有互贯的网络结构，增强丙烯酸改性阳离子有机硅树脂与其他组分的融合性，可以使制备的阴极电泳涂料成膜后湿膜电阻得到提高，增强阴极电泳涂料的泳透力。

优选的，所述环保助溶剂为正丁醇、乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚、乙二醇己醚或丙二醇苯醚中的至少一种。

优选的助溶剂挥发量小，具有极强的溶解力，具有改善流平、调节漆膜干燥速度的特点，可显著提高涂料的可涂布性，成膜物质和颜填料的混合物均匀的转移到被涂物的表面。

优选的，所述中和剂为氨基磺酸、乳酸或草酸中的至少一种。

更优选的，所述中和剂为氨基磺酸和草酸的混合物，氨基磺酸和草酸的质量比为2:1。

优选的中和剂的中和力较强，可提高丙烯酸改性阳离子有机硅树脂的水溶性，且使制得的阴极电泳涂料的泳透力较高。

优选的，所述表面活性剂为烷基酚类聚氧乙烯醚。

优选的表面活性剂具有性质稳定，耐酸碱的优点，具有良好的渗透、乳化和润湿的作用。

优选的，所述乳化剂为烷基酚类聚氧乙烯醚或炔二醇类中的一种或两种。

阴极电泳涂装的原理是带正电的胶体粒子在直流电场的作用下向阴极移动，而带电荷的粒子的粒径大小和均匀程度都将影响涂料的性能和电泳效果，粒径太大，则易产生分层和沉淀，使乳液的稳定性大大降低，粒径太小，则使电沉积漆膜很薄，击穿电压很低，导致漆膜的耐腐蚀性能下降。优选的乳化剂可以是乳液粒子的粒径较均匀，且分散程度较好，从而能提高涂料的储存稳定性和耐腐蚀性。

优选的，所述颜填料为硫酸钡、膨润土、滑石粉、钛白粉或铬黄中至少一种。

优选的颜填料可以提高涂料的遮盖度、硬度及耐候性。

优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

本发明还提供了上述耐高温阴极电泳涂料的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

步骤1，制备色浆：按照上述耐高温阴极电泳涂料的设计配比称取各组分，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、环保助溶剂、中和剂、表面活性剂、颜填料和去离子水搅拌均匀，研磨，得细度≤15μm的色浆；

步骤2，制备乳液：将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、乳化剂和中和剂搅拌混合均匀，得乳液；

步骤3，将所述色浆、所述乳液和去离子水按质量比为1:3～5:4～6搅拌混合均匀，得所述耐高温阴极电泳涂料。

上述制备方法操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产，制备的耐高温阴极电泳涂料具有电泳力高、耐高温及耐腐蚀性能优异的优点，具有广阔的市场前景。

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。

实施例1

本发明实施例提供一种耐高温阴极电泳涂料，按重量份数计，原料包括以下组分：色浆10份，乳液30份，去离子水50份；

所述色浆按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂20份，正丁醇6份，草酸3份，烷基酚类聚氧乙烯醚0.4份，去离子水45份，钛白粉15份，膨润土15份；

所述乳液按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂25份，FS-204非离子表面活性剂1份，草酸0.5份和去离子水55份。

上述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂按按质量份数计，原料包括以下组分：有机硅树脂30份，过氧化苯甲酰0.08份，甲基丙烯酸缩水甘油醚5份，二丙二醇甲醚25份，二乙醇胺6份和封闭性异氰酸酯固化剂30份。

上述所述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂的制备步骤如下：

步骤a、按照上述配比称取各组分，将称取的将有机硅树脂加入到反应釜中，升温至50℃开动搅拌，然后将称取的过氧化苯甲酰与甲基丙烯酸缩水甘油醚混合均匀后，向反应釜中滴加，滴加2h，滴加完成后保温2h；

步骤b、升温至80℃，加入称取的二丙二醇甲醚和二乙醇胺，保温1h，降温至45℃，加入封闭性异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，得丙烯酸改性阳离子有机硅树脂。

上述耐高温阴极电泳涂料的制备步骤如下：

步骤1，按照上述耐高温阴极涂料的设计配比称取各组分，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、正丁醇、草酸、烷基酚类聚氧乙烯醚、钛白粉、膨润土和去离子水以1000rpm的速度搅拌20min，研磨，得细度≤15μm的色浆；

步骤2，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、FS-204非离子表面活性剂和草酸以800rpm速度搅拌30min，得乳液；

步骤3，将所述色浆、所述乳液和去离子水，以1500rpm的速度搅拌20min，得所述耐高温阴极电泳涂料。

实施例2

本发明实施例提供一种耐高温阴极电泳涂料，按重量份数计，原料包括以下组分：色浆10份，乳液40份，去离子水60份；

所述色浆按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂30份，乙二醇乙醚3份，氨基磺酸5份，烷基酚类聚氧乙烯醚0.05份，去离子水30份，铬黄7000 15份和硫酸钡20份；

所述乳液按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂30份，聚丙二醇PPG1000乳化剂5份，氨基磺酸2份和去离子水35份。

上述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂按按质量份数计，原料包括以下组分：有机硅树脂33份，偶氮二异丁腈0.1份，甲基丙烯酸缩水甘油醚8份，乙二醇己醚22份，二乙醇胺5份和封闭性异氰酸酯固化剂33份。

上述所述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂的制备步骤如下：

步骤a、按照上述配比称取各组分，将称取的将有机硅树脂加入到反应釜中，升温至60℃开动搅拌，然后将称取的偶氮二异丁腈与甲基丙烯酸缩水甘油醚混合均匀后，向反应釜中滴加，滴加2.5h，滴加完成后保温2.5h；

步骤b、升温至85℃，加入称取的乙二醇己醚和二乙醇胺，保温1.2h，降温至50℃，加入封闭性异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，得丙烯酸改性阳离子有机硅树脂。

上述耐高温阴极电泳涂料的制备步骤如下：

步骤1，按照上述耐高温阴极涂料的设计配比称取各组分，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、乙二醇乙醚、氨基磺酸、烷基酚类聚氧乙烯醚、铬黄7000、硫酸钡和去离子水以600rpm的速度搅拌30min，研磨，得细度≤15μm的色浆；

步骤2，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、聚丙二醇PPG1000和氨基磺酸以600rpm速度搅拌30min，得乳液；

步骤3，将所述色浆、所述乳液和去离子水，以2000rpm的速度搅拌20min，得所述耐高温阴极电泳涂料。

实施例3

本发明实施例提供一种耐高温阴极电泳涂料，按重量份数计，原料包括以下组分：色浆10份，乳液50份，纯水40份；

所述色浆按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂40份，二丙二醇甲醚和乙二醇己醚共10份(质量比为2:1)，乳酸0.5份，烷基酚类聚氧乙烯醚0.8份，去离子40份，钛白粉15份，滑石粉10份；

所述乳液按质量份计包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂35份，壬基酚聚氧乙烯醚TX-15 3份，乳酸5份和去离子水40份。

上述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂按按质量份数计，原料包括以下组分：有机硅树脂35份，过氧化苯甲酰0.05份，甲基丙烯酸缩水甘油醚10份，正丁醇和乙二醇乙醚共20份(质量比为1:1)，二乙醇胺8份和封闭性异氰酸酯固化剂35份。

上述所述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂的制备步骤如下：

步骤a、按照上述配比称取各组分，将称取的将有机硅树脂加入到反应釜中，升温至70℃开动搅拌，然后将称取的过氧化苯甲酰与甲基丙烯酸缩水甘油醚混合均匀后，向反应釜中滴加，滴加3h，滴加完成后保温3h；

步骤b、升温至80℃，加入称取的正丁醇、乙二醇乙醚和二乙醇胺，保温1.5h，降温至50℃，加入封闭性异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，得丙烯酸改性阳离子有机硅树脂。

上述耐高温阴极电泳涂料的制备步骤如下：

步骤1，按照上述耐高温阴极涂料的设计配比称取各组分，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、二丙二醇甲醚、乙二醇己醚、乳酸、烷基酚类聚氧乙烯醚、钛白粉、滑石粉和去离子水以1100rpm的速度搅拌25min，研磨，得细度≤15μm的色浆；

步骤2，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、壬基酚聚氧乙烯醚TX-15和乳酸以900rpm速度搅拌25min，得乳液；

步骤3，将所述色浆、所述乳液和去离子水，以1800rpm的速度搅拌30min，得所述耐高温阴极电泳涂料。

将本实施例制备的耐温阴极电泳涂料按照行业标准进行质量检测，结果见表1。

表1

综上所述，本发明制备的耐高温阴极电泳涂料，具有较高的泳透力和耐高温性，且硬度高、耐水性、耐酸碱性，耐盐雾性能优异，VOC含量低，安全环保，具有较高的实用价值。

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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，包括质量比为1:3～5:4～6的色浆、乳液和去离子水；

所述色浆按质量份计，原料包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂20～40份，环保助溶剂3～10份，中和剂0.5～5份，表面活性剂0.05～0.8份，颜填料25～35份和去离子水30～45份；

所述乳液按质量份计，原料包括以下组分：丙烯酸改性阳离子有机硅树脂25～35份，乳化剂1～5份，中和剂0.5～5份和去离子水35～55份。

2.如权利要求1所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂按质量份数计，原料包括以下组分：有机硅树脂30～35份，引发剂0.05～0.1份，甲基丙烯酸缩水甘油醚5～10份，环保助溶剂20～25份，二乙醇胺5～8份和封闭性异氰酸酯固化剂30～35份。

3.如权利要求2所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述丙烯酸改性阳离子有机硅树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤a、按照设计配比称取各组分，将称取的引发剂和甲基丙烯酸缩水甘油醚混合均匀，在50～70℃搅拌的条件下，滴加到有机硅树脂中，保温2～3h；

步骤b、升温至80～90℃，加入称取的环保助溶剂和二乙醇胺，保温1～1.5h，降温至45～50℃，加入封闭性异氰酸酯固化剂，搅拌均匀，得丙烯酸改性阳离子有机硅树脂。

4.如权利要求1-3任一项所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述环保助溶剂为正丁醇、乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚、乙二醇己醚或丙二醇苯醚中的至少一种。

5.如权利要求1所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述中和剂为氨基磺酸、乳酸或草酸中的至少一种。

6.如权利要求1所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述表面活性剂为烷基酚类聚氧乙烯醚。

7.如权利要求1所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述乳化剂为炔二醇类、环氧丙烷缩合物类或壬基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂中的一种或两种。

8.如权利要求1所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述颜填料为硫酸钡、膨润土、滑石粉、钛白粉或铬黄中的至少一种。

9.如权利要求2或3所述的耐高温阴极电泳涂料，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

10.一种耐高温阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤1，制备色浆：按照权利要求1-9任一项所述耐高温阴极电泳涂料的设计配比称取各组分，将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、环保助溶剂、中和剂、表面活性剂、颜填料和去离子水搅拌均匀，研磨，得细度≤15μm的色浆；

步骤2，制备乳液：将称取的丙烯酸改性阳离子有机硅树脂、乳化剂、中和剂和去离子水搅拌混合均匀，得乳液；

步骤3，将所述色浆、所述乳液和去离子水搅拌混合均匀，得所述耐高温阴极电泳涂料。