CN113801565B - 一种uv固化水性阴极电泳涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UV固化水性阴极电泳涂料及其制备方法和应用。本发明通过调控二异氰酸酯、聚醚二元醇、乙醇胺和丙烯酸羟基酯的反应比例及条件，合成具有叔胺基团的聚氨酯丙烯酸酯预聚体，然后将其与经过改性的多羟基缩水甘油醚进行封端反应，再酸化成盐，得到具有强亲水性的多官能度聚氨酯丙烯酸酯预聚物。本发明结合UV固化技术和电泳技术，VOC含量极大减少，降低了其对环境的污染性；固化温度大幅降低，可用于热敏性基材；固化速率和生产效率极大提高，降低了能耗；多官能度聚氨酯丙烯酸酯交联密度大，显著提升其综合性能，拓宽了其市场应用范围。

Description

一种UV固化水性阴极电泳涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种UV固化水性阴极电泳涂料及其制备方法和应用。
背景技术
聚氨酯丙烯酸酯分子中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键，兼具聚氨酯和丙烯酸酯的优良性能，涂层表现出优异的柔韧性、耐磨性、耐候性、弹性和附着力，其已被广泛应用于金属、木材、塑料涂层，油墨印刷，织物印花，光纤涂层等方面，具有非常广阔的市场前景。然而，传统的聚氨酯丙烯酸酯以有机溶剂为分散介质，不仅会对人体产生危害，而且会造成环境污染，难以满足环保相关法律法规的要求，此外，传统溶剂型聚氨酯丙烯酸酯固化速度较慢，且价格较高，限制了其在市场上的应用和推广。因此将其进行水性化改性是未来发展的必然趋势，同时寻求更加快速高效的固化方式也显得尤为重要。
在水性树脂体系的诸多固化方式中，UV固化是其中最简单高效的途径之一，其是通过紫外光引发具有化学活性的基体树脂进行快速聚合交联，从而达到快速固化的目的，并且可极大地提高生产效率。然而其也受到一些因素的影响，例如：a)UV固化前的预干燥处理过程，若干燥不完全则会因为水分的存在而延缓固化速率，甚至会影响固化成膜过程；b)基体树脂不饱和基团的含量和活性，含量少且活性低的基体树脂固化交联程度较低，所形成的固化物理化性质表现不够理想；c)光引发剂的选取，光引发剂直接关乎到UV固化过程中的反应效率，其又有油性和水性之分，同时引发剂的吸收波长区必须要处在紫外光波长区。
因此，有必要针对聚氨酯丙烯酸酯的绿色环保及高性能方面的缺陷进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种UV固化水性阴极电泳涂料及其制备方法和应用，先合成一种具有叔胺基团的聚氨酯丙烯酸酯预聚体，再将其改性为强亲水性的多官能度聚氨酯丙烯酸酯，保证基体树脂中不饱和基团的含量和活性较高，然后通过采用阴极电泳的方式尽可能减少预干燥过程带来的影响，同时选取水性体系UV光引发剂，最终得到一种性能优异的UV固化水性阴极电泳涂料。本方法结合UV固化技术和电泳技术，所得涂料VOC(挥发性有机化合物)含量极低，固化交联密度高，可用于热敏性基材，符合绿色环保、低能耗等要求，且固化后提高了涂层的硬度、附着力、耐盐雾性、耐酸碱性和耐水性等理化性能等理化性质，具有极为广阔的应用前景和强大的市场竞争力。为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对二异氰酸酯和聚醚二元醇进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将二异氰酸酯、聚醚二元醇和催化剂加入至反应装置中，调节搅拌速率为120～300r/min，保持温度在60℃～100℃，恒温反应2～4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的45～55％，得到聚合物A；
(2)向步骤(1)反应后的反应装置中加入乙醇胺和有机溶剂，继续保持氮气氛围，搅拌速率为120～300r/min，保持温度在60℃～100℃，恒温反应2～4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的45～55％，得到聚合物B；
(3)向步骤(2)反应后的反应装置中加入丙烯酸羟基酯和阻聚剂，控制搅拌速率在120～300r/min，保持温度在70℃～100℃，恒温反应2～4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的45～55％，得到线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
(4)将二缩水甘油醚、羟基酸和催化剂加入反应装置中，控制搅拌速率在150～300r/min，保持温度在120℃～160℃，恒温反应3～5h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将所述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、有机溶剂、催化剂和阻聚剂加入反应装置中，控制搅拌速率在150～300r/min，保持温度在60℃～90℃，恒温反应3～5h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向步骤(5)反应后的反应装置中加入中和剂和光引发剂，调节pH至中性，控制搅拌速率为200～400r/min，搅拌0.5～1h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后加入去离子水，调节高速分散机的转速为3000～5000r/min，分散0.5～1h，得到稳定均匀的白色乳液，再加入去离子水至固含量为10％～30％，继续分散0.5～1h，即可得到所述UV固化水性阴极电泳涂料。
本发明中，上述反应的相关反应式如下：
步骤1：
Figure GDA0003819908050000031
步骤2：
Figure GDA0003819908050000032
步骤3：
Figure GDA0003819908050000033
步骤4：
Figure GDA0003819908050000034
步骤5：
Figure GDA0003819908050000041
具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯的结构式如下：
Figure GDA0003819908050000042
上述R、Ra、Rb、Rc、Rd、Re及Rf各自独立为H、或经取代或未经取代的C1至C20烷基或烷氧基、或经取代或未经取代的C6至C20芳基。
上述制备方法通过调控二异氰酸酯、聚醚二元醇、乙醇胺和丙烯酸羟基酯的反应比例及条件，合成具有叔胺基团的聚氨酯丙烯酸酯预聚体，然后将其与经过改性的多羟基缩水甘油醚进行封端反应，再酸化成盐，得到具有强亲水性的多官能度聚氨酯丙烯酸酯。本方法结合UV固化技术和电泳技术，使聚氨酯丙烯酸酯的VOC含量极大减少，降低了其对环境的污染性；固化温度大幅降低，可用于热敏性基材；固化速率和生产效率极大提高，降低了能耗；多官能度使交联密度更大，显著提升其综合性能，拓宽了市场应用范围。
优选地，所述步骤(1)-(6)所用除水以外的原料包括以下重量配比的组分：二异氰酸酯30％～50％，聚醚二元醇30％～50％，乙醇胺3％～12％，丙烯酸羟基酯3％～12％，二缩水甘油醚0.5％～5％，羟基酸0.5％～5％，有机溶剂2％～10％，催化剂0.1％～0.7％，阻聚剂0.01％～0.6％，中和剂0.5％～6％，光引发剂0.1％～6％。
优选地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的至少一种。
优选地，所述聚醚二元醇为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇1500中的至少一种。
优选地，所述乙醇胺为N-甲基二乙醇胺(MDEA)、N,N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。
本发明中，“乙醇胺”是指含有—NCH2CH2OH基团的化合物，“至少一种”指的是其中的一种或者两种以上。
优选地，所述丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、乙基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、4-羟基丁基甲基丙烯酸酯中的至少一种。
优选地，所述二缩水甘油醚为乙二醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,3-苯二酚二缩水甘油醚中的至少一种。
优选地，所述羟基酸为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、2-羟基丙酸、3-羟基丙酸、羟基丁二酸中的至少一种。
优选地，所述有机溶剂均为丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、醋酸丁酯、乙酸乙酯、二甲苯中的至少一种。
优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己基胺、三苯基膦和有机铋中的至少一种。
优选地，所述阻聚剂均为对羟基苯甲醚、对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚中的至少一种。
优选地，所述中和剂为甲酸、乙酸、乳酸、草酸中的至少一种。
优选地，所述光引发剂为Daracure 2959、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、二苯甲酮-3,3-双磺酸钠盐、蒽醌-2-磺酸钠盐、Darocur 1173中的至少一种。
第二方面，本发明提供了一种UV固化水性阴极电泳涂料，其由上述制备方法制得。
第三方面，本发明还提供了上述UV固化水性阴极电泳涂料在阴极电泳涂料领域中的应用。即采用阴极电泳上述涂料。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明生产成本低廉，制备方法和工艺流程较为简单，且施工操作简便，产品具有高度亲水性，常温下可稳定存储；分子结构中接入长的柔性链段，降低了涂料的粘度，使得固化成膜时具有优异的柔韧性，分子结构中的六元环提高了涂膜的刚性，同时具有立体枝化结构，固化交联密度高，提高了涂膜的硬度、附着力、耐盐雾性、耐酸碱性和耐水性等理化性能；结合UV固化技术和电泳涂装技术，降低了固化温度，极大提高了涂料固化成膜速率，能耗大幅降低，拓宽了应用领域。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)对IPDI和PEG-400进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将355.6g IPDI、320g PEG-400和2.6g DBTDL加入至反应装置中，调节搅拌速率为120r/min，保持温度在80℃，恒温反应3.5h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物A；
(2)向上述反应装置中加入47.6g MDEA和60g丙酮，继续保持氮气氛围，搅拌速率为180r/min，保持温度在100℃，恒温反应4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物B；
(3)向上述反应装置中加入46.4g丙烯酸羟乙酯和0.2g对苯二酚，控制搅拌速率在300r/min，保持温度在70℃，恒温反应3.5h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到具有线性结构的聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
(4)将16g乙二醇二缩水甘油醚、13.4g二羟甲基丁酸和0.16g三苯基膦加入反应装置中，控制搅拌速率在160r/min，保持温度在135℃，恒温反应3.5h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将上述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、20g丙酮、1.6g DBTDL和0.1g对苯二酚加入反应装置中，控制搅拌速率在200r/min，保持温度在90℃，恒温反应3h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向上述装置中加入6g乙酸和3g Daracure 2959，控制搅拌速率为200r/min，搅拌0.5h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后向其中加入800g去离子水，调节高速分散机的转速为3000r/min，分散0.5h，得到稳定均匀的白色乳液，再按照所需固含量比例25.3％向其中加入1600g去离子水，继续分散0.5h，即可得到UV固化水性阴极电泳涂料。
实施例2
(1)对IPDI和PEG-600进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将360g HDI、420gPEG-600和2.8g三亚乙基二胺加入至反应装置中，调节搅拌速率为300r/min，保持温度在60℃，恒温反应4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物A；
(2)向上述反应装置中加入50g N,N-二甲基乙醇胺和65g丁酮，继续保持氮气氛围，搅拌速率为300r/min，保持温度在60℃，恒温反应3h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物B；
(3)向上述反应装置中加入50g丙烯酸羟丙酯和0.28g对羟基苯甲醚，控制搅拌速率在120r/min，保持温度在95℃，恒温反应2h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到具有线性结构的聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
(4)将18g 1,6-己二醇二缩水甘油醚、15g二羟甲基丙酸和0.2g三苯基膦加入反应装置中，控制搅拌速率在150r/min，保持温度在160℃，恒温反应3h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将上述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、25g丁酮、1.8g三亚乙基二胺和0.18g对羟基苯甲醚加入反应装置中，控制搅拌速率在150r/min，保持温度在60℃，恒温反应5h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向上述装置中加入6.8g甲酸和3.2g Darocur 1173，控制搅拌速率为400r/min，搅拌0.5h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后向其中加入800g去离子水，调节高速分散机的转速为5000r/min，分散0.5h，得到稳定均匀的白色乳液，再按照所需固含量比例26.3％向其中加入1800g去离子水，继续分散0.5h，即可得到UV固化水性阴极电泳涂料。
实施例3
(1)对PPDI和PEG-800进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将380g PPDI、320g PEG-800和2.7g N,N-二甲基环己基胺加入至反应装置中，调节搅拌速率为120r/min，保持温度在100℃，恒温反应2h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物A；
(2)向上述反应装置中加入50g MDEA和60g甲基异丁基酮，继续保持氮气氛围，搅拌速率为300r/min，保持温度在80℃，恒温反应3h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物B；
(3)向上述反应装置中加入52g乙基丙烯酸羟乙酯和0.24g对苯二酚，控制搅拌速率在220r/min，保持温度在70℃，恒温反应4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到具有线性结构的聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
(4)将16g双酚A二缩水甘油醚、15g 2-羟基丙酸和0.18g三苯基膦加入反应装置中，控制搅拌速率在300r/min，保持温度在160℃，恒温反应3h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将上述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、30g甲基异丁基酮、1.8gN,N-二甲基环己基胺和0.12g对苯二酚加入反应装置中，控制搅拌速率在150r/min，保持温度在85℃，恒温反应3h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向上述装置中加入6.5g乳酸和3g二苯甲酮-3,3-双磺酸钠盐，控制搅拌速率为300r/min，搅拌0.5h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后向其中加入800g去离子水，调节高速分散机的转速为3600r/min，分散0.5h，得到稳定均匀的白色乳液，再按照所需固含量比例27.1％向其中加入1480g去离子水，继续分散0.5h，即可得到UV固化水性阴极电泳涂料。
实施例4
(1)对TMI和PEG-200进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将390g TMI、342gPEG-200和2.8g DBTDL加入至反应装置中调节搅拌速率为180r/min，保持温度在95℃，恒温反应2h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物A；
(2)向上述反应装置中加入55g二乙醇胺和65g醋酸丁酯，继续保持氮气氛围，搅拌速率为280r/min，保持温度在80℃，恒温反应3h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物B；
(3)向上述反应装置中加入58g甲基丙烯酸羟丙酯和0.26g 2,6-二叔丁基对甲酚，控制搅拌速率在300r/min，保持温度在90℃，恒温反应3.5h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到具有线性结构的聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
(4)将18g 1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚、16g 3-羟基丙酸和0.18g三苯基膦加入反应装置中，控制搅拌速率在200r/min，保持温度在150℃，恒温反应3.5h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将上述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、32g醋酸丁酯、1.6gDBTDL和0.15g 2,6-二叔丁基对甲酚加入反应装置中，控制搅拌速率在200r/min，保持温度在85℃，恒温反应3h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向上述装置中加入6.8g乙酸和3.6g二苯甲酮-3,3-双磺酸钠盐，控制搅拌速率为360r/min，搅拌0.5h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后向其中加入860g去离子水调节高速分散机的转速为3600r/min，分散0.5h，得到稳定均匀的白色乳液，再按照所需固含量比例27.3％向其中加入1500g去离子水，继续分散0.5h，即可得到UV固化水性阴极电泳涂料。
实施例5
(1)对HMDI和PEG-1000进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将420g HMDI、362g PEG-1000和3.0g辛酸亚锡加入至反应装置中，调节搅拌速率为200r/min，保持温度在85℃，恒温反应2.5h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物A；
(2)向上述反应装置中加入60g三乙醇胺和60g乙酸乙酯，继续保持氮气氛围，搅拌速率为200r/min，保持温度在85℃，恒温反应2.5h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物B；
(3)向上述反应装置中加入48g 4-羟基丁基丙烯酸酯和0.22g对苯二酚，控制搅拌速率在320r/min，保持温度在80℃，恒温反应3h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到具有线性结构的聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
(4)将22g新戊二醇二缩水甘油醚、18g二羟甲基丙酸和0.2g三苯基膦加入反应装置中，控制搅拌速率在240r/min，保持温度在120℃，恒温反应4h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将上述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、36g乙酸乙酯、1.8g辛酸亚锡和0.16g对苯二酚加入反应装置中，控制搅拌速率在280r/min，保持温度在80℃，恒温反应3.5h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向上述装置中加入6.2g草酸和3.2g蒽醌-2-磺酸钠盐，控制搅拌速率为320r/min，搅拌1h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后向其中加入850g去离子水，调节高速分散机的转速为4000r/min，分散0.5h，得到稳定均匀的白色乳液，再按照所需固含量比例29.2％向其中加入1450g去离子水，继续分散0.5h，即可得到UV固化水性阴极电泳涂料。
实施例6
(1)对2,6-TDI和PEG-1500进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将400g 2,6-TDI、350g PEG-1500和2.8g DBTDL加入至反应装置中，调节搅拌速率为280r/min，保持温度在85℃，恒温反应3h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物A；
(2)向上述反应装置中加入58g MDEA和45g二甲苯，继续保持氮气氛围，搅拌速率为250r/min，保持温度在85℃，恒温反应3h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到聚合物B；
(3)向上述反应装置中加入50g 4-羟基丁基甲基丙烯酸酯和0.5g对羟基苯甲醚，控制搅拌速率在280r/min，保持温度在80℃，恒温反应3.5h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的50％，得到具有线性结构的聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
(4)将32g 1,3-苯二酚二缩水甘油醚、20g羟基丁二酸和0.32g三苯基膦加入反应装置中，控制搅拌速率在300r/min，保持温度在120℃，恒温反应4h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将上述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、40g二甲苯、1.6g DBTDL和0.12g对羟基苯甲醚加入反应装置中，控制搅拌速率在280r/min，保持温度在90℃，恒温反应3h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向上述装置中加入5.8g乙酸和3.0g 2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，控制搅拌速率为300r/min，搅拌1h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后向其中加入960g去离子水，调节高速分散机的转速为3200r/min，分散1h，得到稳定均匀的白色乳液，再按照所需固含量比例27.3％向其中加入1500g去离子水，继续分散0.5h，即可得到UV固化水性阴极电泳涂料。
效果例：涂膜的制备及其相关测试
分别以上述各实施例制备的UV固化水性阴极电泳涂料为工作液(阴极电泳工作液)，将其加入至电泳槽中，控制搅拌速率为180r/min；以洁净的铝合金板作为阳极，以用乙醇和丙酮清洗后的5×7.5cm磷化板(磷化处理的铁板)作为阴极，将两者同等程度地浸入工作液中，调整两电极板间距为10cm；调节电源电压为80V，电泳160s后断开电源；使用去离子水清洗阴极板表面浮液，沥干后置于鼓风干燥箱中，保持80℃恒温干燥3min，去除表面水分；待极板降至常温，将其放置于1000W的UV灯下照射20s，获得表面均光滑平整的电泳涂膜。
对固化涂膜的理化性质进行测试，根据国标GB/T 13452.2-2008测试厚度，GB/T6739-2006测试硬度，GB/T 9286-1998测试附着力，GB/T 1732-1993测试耐冲击强度，GB/T1743-1979测试光泽度，GB/T 9274-1988测试耐酸碱和耐水性，GB/T 1768-1989测试耐丁酮擦拭，GB/T 1771-2007测试耐盐雾性，测试结果如下表1所示。
表1UV固化水性阴极电泳涂料固化物性能测试结果
Figure GDA0003819908050000121
由表1可知，本发明的UV固化水性阴极电泳涂料所固化形成的涂膜，厚度适宜，具有优异的硬度、附着力、抗冲击强度、光泽度、耐酸碱性、耐水性、耐丁酮擦拭和耐盐雾性等理化性能。
本发明的UV固化水性阴极电泳涂料，粘度较小，具有良好的存储稳定性，常温下可稳定存储6个月不分层；生产工艺流程简单、生产成本低廉、施工操作简便，固化温度大幅降低，减少了能耗，固化时间仅需2～3min，极大提高了生产效率，很好地拓宽了其应用领域。
本实施例为最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对二异氰酸酯和聚醚二元醇进行脱水干燥处理，在氮气的保护作用下，将二异氰酸酯、聚醚二元醇和催化剂加入至反应装置中，调节搅拌速率为120～300r/min，保持温度在60℃～100℃，恒温反应2～4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的45～55％，得到聚合物A；
(2)向步骤(1)反应后的反应装置中加入乙醇胺和有机溶剂，继续保持氮气氛围，搅拌速率为120～300r/min，保持温度在60℃～100℃，恒温反应2～4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的45～55％，得到聚合物B；
(3)向步骤(2)反应后的反应装置中加入丙烯酸羟基酯和阻聚剂，控制搅拌速率在120～300r/min，保持温度在70℃～100℃，恒温反应2～4h，监测体系中-NCO基团浓度的变化，直到-NCO基团含量为初始含量的45～55％，得到线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C；
所述阻聚剂均为对羟基苯甲醚、对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚中的至少一种；
(4)将二缩水甘油醚、羟基酸和催化剂加入反应装置中，控制搅拌速率在150～300r/min，保持温度在120℃～160℃，恒温反应3～5h，监测体系中酸值的变化，直到酸值为初始含量的3％以下，得到具有多羟基的聚合物D；
(5)将所述线性聚氨酯丙烯酸酯预聚体C、多羟基聚合物D、有机溶剂、催化剂和阻聚剂加入反应装置中，控制搅拌速率在150～300r/min，保持温度在60℃～90℃，恒温反应3～5h，得到具有立体枝化结构的多官能度聚氨酯丙烯酸酯；
(6)向步骤(5)反应后的反应装置中加入中和剂和光引发剂，调节pH至中性，控制搅拌速率为200～400r/min，搅拌0.5～1h，通过减压蒸馏方式除去体系中的有机溶剂，然后加入去离子水，调节高速分散机的转速为3000～5000r/min，分散0.5～1h，得到稳定均匀的白色乳液，再加入去离子水至固含量为10％～30％，继续分散0.5～1h，即可得到所述UV固化水性阴极电泳涂料。
2.根据权利要求1所述的UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)-(6)所用除水以外的原料包括以下重量配比的组分：二异氰酸酯30％～50％，聚醚二元醇30％～50％，乙醇胺3％～12％，丙烯酸羟基酯3％～12％，二缩水甘油醚0.5％～5％，羟基酸0.5％～5％，有机溶剂2％～10％，催化剂0.1％～0.7％，阻聚剂0.01％～0.6％，中和剂0.5％～6％，光引发剂0.1％～6％。
3.根据权利要求1所述的UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述聚醚二元醇为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇1500中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述乙醇胺为N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、乙基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、4-羟基丁基甲基丙烯酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述二缩水甘油醚为乙二醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,3-苯二酚二缩水甘油醚中的至少一种；所述羟基酸为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、2-羟基丙酸、3-羟基丙酸、羟基丁二酸中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的UV固化水性阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂均为丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、醋酸丁酯、乙酸乙酯、二甲苯中的至少一种；所述催化剂均为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己基胺、三苯基膦和有机铋中的至少一种；所述中和剂为甲酸、乙酸、乳酸、草酸中的至少一种；所述光引发剂为Daracure 2959、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、二苯甲酮-3,3-双磺酸钠盐、蒽醌-2-磺酸钠盐、Darocur 1173中的至少一种。
9.一种UV固化水性阴极电泳涂料，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的。
10.如权利要求9所述的UV固化水性阴极电泳涂料在阴极电泳涂料领域中的应用。
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