CN115746612B - 高装饰性低温彩色电泳涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高装饰性的低温彩色电泳涂料，包括重量比为1:(5‑7)的彩色浆和乳液，彩色浆和乳液中均含有EO/PO改性环氧树脂。EO/PO改性环氧树脂具有较好的亲水性和水化能力，可提升水性分散体系的稳定效果；乳液和彩色浆相容性高，配置得到的槽液更为稳定；同时，电泳后的涂膜外观丰满度好、鲜艳度高，具有优异的机械性能和耐化学介质能力。

Description

高装饰性低温彩色电泳涂料

技术领域

本发明属于电泳涂料技术领域，具体涉及一种高装饰性低温彩色电泳涂料。

背景技术

随着社会的不断进步，人们对材料的环保要求越来越高。目前在我国传统工业涂料应用领域，大多数使用溶剂型涂料，在施工及固化过程中，溶剂挥发易造成环境的污染，而且易燃、易爆，给运输、储存及施工使用带来很多不安全因素。相比而言，水性涂料具有许多鲜明的特点和优点，它不含或只含少量溶剂，无毒、环保、安全，特别是电泳涂装工艺出现后，水性电泳涂料具有低污染、节能及高效等优点，可广泛应用于汽车、轻工、农机、家电、仪表、文教用品、工艺品、军工、建材等许多行业。与其他的浸涂、喷涂水性烘烤涂料相比，水性电泳涂料具有巨大的优势：1、自动化程度高，可用于流水作业；2、可操控性强，膜厚可有效控制；3、泳透力好，可有效提高内腔、缝隙的涂装，提高防腐性能；4、涂料利用率高；5、污染少，安全性高。

但是，电泳涂料也存在一些局限。一方面，目前的电泳涂装以黑灰为主，白色为辅，彩色应用相对较少，面对色彩要求较高的任务时，通常使用一种或多种彩色颜料与钛白、填料混合搭配，然而这样获得的彩色浆粘度不高，容易出现发花、分层现象；另一方面，不同于常规喷粉、喷漆涂料的现配现用，电泳所使用槽液需要在循环状态下进行带电涂装，因为电泳作业成本较高，所以每次配制获得的槽液都会被长期、充分地使用，而长时间的循环也容易使涂料发生变色，进而影响到涂装效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高装饰性低温彩色电泳涂料，该涂料槽液稳定性高，长期循环后色差较小，电泳后涂膜外观丰满度好、鲜艳度高，还具有优异的机械性能和耐化学介质能力。

为了达到上述效果，本发明采用如下技术方案：

高装饰性低温彩色电泳涂料，包括重量比为1:(5-7)的彩色浆和乳液，彩色浆和乳液中均含有EO/PO改性环氧树脂；

按重量份数计，EO/PO改性环氧树脂由以下组分组成：

EO/PO嵌段聚醚14-16.5份，

双酚A环氧树脂78-82份，

三氟化硼乙醚络合物0.01-0.05份，

十二烷基酚3-7份，

双酚A25-35份，

双酚A聚氧乙烯醚17-23份，

甲基异丁酮8-12份，

半封闭脂环族异氰酸酯45-55份，

丙二醇单丁醚25-35份，和

二乙醇胺8-12份。

在一些实施方式中，按重量份数计，单位重量的半封闭脂环族异氰酸酯由6-10份甲基异丁基酮、48-52份IPDI和25-35份异辛醇配置而成。

在一些实施方式中，所述彩色浆包括以下组分：EO/PO改性环氧树脂、第一酸性中和剂、乳酸铋、硅烷偶联剂、消泡剂、填料、彩色颜料、钛白和去离子水。

在一些实施方式中，按重量份数计，所述彩色浆包括以下组分：

EO/PO改性环氧树脂33-39份，

第一酸性中和剂0.6-1份，

乳酸铋0.8-1.2份，

硅烷偶联剂0.3-1份，

消泡剂0.3-0.8份，

填料6-10份，

彩色颜料17-22份

钛白8-12份，和

去离子水0.5-2份。

在一些实施方式中，所述第一酸性中和剂为醋酸、乳酸或两者任意比例的混合；所述填料为煅烧高岭土、硫酸钡或两者任意比例的混合。

在一些实施方式中，所述乳液包括以下组分：EO/PO改性环氧树脂、全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂、第二酸性中和剂和去离子水。

在一些实施方式中，按重量份数计，所述乳液包括以下组分：

EO/PO改性环氧树脂33-39份，

全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂8-12份，

第二酸性中和剂0.4-0.8份，和

去离子水57-65份。

在一些实施方式中，所述第二酸性中和剂为醋酸、乳酸或两者任意比例的混合。

在一些实施方式中，按重量份数计，单位重量的全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂由18-22份甲基异丁基酮、78-82份HDI三聚体、36-39份甲乙酮肟和8-12份乙二醇丁醚配置而成。

本发明的有益效果是：EO/PO改性环氧树脂具有较好的亲水性和水化能力，可提升水性分散体系的稳定效果；乳液和彩色浆相容性高，配置得到的槽液更为稳定；同时，电泳后的涂膜外观丰满度好、鲜艳度高，具有优异的机械性能和耐化学介质能力。

附图说明

图1是本发明彩色浆测试例1与常规彩色浆经过热储后的外观状态对比照片；

图2是本发明彩色浆测试例1与常规彩色浆经过热储后的浆体状态对比照片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例一、制备半封闭脂环族异氰酸酯

取8g甲基异丁基酮和50gIPDI，加入四口烧瓶中混合，通氮气，升温到50℃，滴加30g异辛醇，滴加完成后，在50-55℃条件下保温2小时，测试NCO指标，达到103-113后，降温到45℃以下出料，获得半封闭脂环族异氰酸酯。

实施例二、制备EO/PO改性环氧树脂

该EO/PO改性环氧树脂的配方如下：15.95gEO/PO嵌端聚醚(分子量：750)、80g环氧当量为188的双酚A环氧树脂、0.02g三氟化硼乙醚络合物、5g十二烷基酚、30g双酚A、15g双酚A聚氧乙烯醚、10g甲基异丁酮、50g半封闭脂环族异氰酸酯、30g丙二醇单丁醚和10g二乙醇胺，其中，半封闭脂环族异氰酸酯为实施例一制备得到。

在带搅拌杆、冷凝管和滴液漏斗的烧瓶中加入EO/PO嵌端聚醚和环氧当量为188的双酚A环氧树脂，通氮气搅拌10分钟，升温至70℃，加入三氟化硼乙醚络合物，保温2小时后，环氧当量达到240-260后，加入十二烷基酚、双酚A、双酚A聚氧乙烯醚和甲基异丁酮，继续升温至140℃后搅拌1.5小时，环氧当量达到1500-1700后，滴加半封闭脂环族异氰酸酯，半小时内滴加完成，保温半小时，之后降温加入丙二醇单丁醚，并持续降温至100℃，加入二乙醇胺，在120℃保温2小时，降温至80℃以下获得EO/PO改性环氧树脂。

实施例三、制备全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂

取20g甲基异丁基酮和80gHDI三聚体置入四口烧瓶中，通氮气，升温到65℃，滴加37.5g甲乙酮肟，滴加完成后在75℃保温2小时，测得NCO＜1.5时加入10g乙二醇丁醚，加入完成后保温0.5小时，降温到45℃以下出料，获得全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂。

实施例四、制备乳液测试例

该乳液的配方如下：36gEO/PO改性环氧树脂、10g全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂、0.6g醋酸和61g去离子水，其中，EO/PO改性环氧树脂为实施例二制备得到，全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂为实施例三制备得到。

将EO/PO改性环氧树脂和全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂加入反应容器中，在55-65℃条件下搅拌1小时，加入中和剂醋酸，在50-55℃下搅拌1小时，然后将去离子水一次性加入反应容器中，继续在45℃以下的条件高速搅拌2小时，得到乳液测试例。

实施例五、制备彩色浆测试例

彩色浆测试例1(橘黄色)的配方为：36gEO/PO改性环氧树脂、0.8g醋酸、1g乳酸铋、61g去离子水、0.5gKH-550硅烷偶联剂、0.5g104BC消泡剂、3g煅烧高岭土、5g硫酸钡、4gR254红，15gO13橙、10gR-900钛白和1g去离子水。

彩色浆测试例2(粉红色)的配方为：36gEO/PO改性环氧树脂、0.8g醋酸、1g乳酸铋、61g去离子水、0.5gKH-550硅烷偶联剂、0.5g104BC消泡剂、5g硫酸钡、5gR170红，35gR-900钛白和1g去离子水。

彩色浆测试例3(绿色)的配方为：36gEO/PO改性环氧树脂、0.8g醋酸、1g乳酸铋、61g去离子水、0.5gKH-550硅烷偶联剂、0.5g104BC消泡剂、5g硫酸钡、8gG07绿，3gB15:1蓝、28gR-900钛白和1g去离子水。

上述配方中的EO/PO改性环氧树脂均为为实施例二制备得到。

上述彩色浆测试例的制备方法为：将EO/PO改性环氧树脂加入分散杯中，在搅拌状态下依次加入中和剂醋酸、乳酸铋、去离子水、KH-550硅烷偶联剂、104BC消泡剂、填料(煅烧高岭土、硫酸钡)、彩色颜料和钛白，分散30分钟后，进行砂磨，研磨至细度≤15μm，得到彩色浆测试例1-3。

性能测试

取乳液测试例分别与彩色浆测试例1-3按照重量比6：1混合，配置成固含量为12％的电泳槽液，作为涂料测试例；同时，取乳液测试例与常规RAL2001橘黄彩色浆按照重量比6：1混合，配置成固含量为12％的电泳槽液，作为涂料对比例。

取涂料测试例和对比例的电泳槽液，在电泳槽中熟化24小时，之后设置电泳电压为150V、槽液温度为30℃，将底材冷轧板置于电泳槽中电泳60秒，控制膜厚在20-25μm，最后再140℃条件下固化20分钟，得到涂覆测试例和涂覆对比例，按相关标准文件对其进行测评，记录数据。

再取涂料测试例和对比例的电泳槽液，在电泳槽中循环15天，之后设置电泳电压为200V、槽液温度为30℃，将底材冷轧板置于电泳槽中电泳60秒，控制膜厚在20-25μm，最后再140℃条件下固化20分钟，得到涂覆测试例和涂覆对比例，按相关标准文件对其进行测评，记录数据。

两次电泳测评数据如下表。

此外，对彩色浆的存储性能也进行测试。取彩色浆测试例1-3和常规RAL2001橘黄彩色浆，在50℃条件下热储20天后，对比细度及色浆状态。结果显示，测试例1-3无明显浮色现象，细度正常；对比例有一定浮色，细度返粗2.5μm。

综上，本发明提供的低温电泳涂料不仅具备了可应对彩色作业的高装饰性能，漆膜还具有优异的机械性能和耐化学介质能力，涂料、彩色浆也更稳定，槽液长期循环后色差小，原料也能长时间存储。

对于上述有益效果，发明人初步研究分析后，认为其可能的原理如下：

首先，通过引入EO/PO嵌端聚醚对小分子环氧树脂进行扩链改性，调整了树脂主体的HLB值，增加其亲水性和水化能力，对水性分散体系有很好的分散稳定效果；环氧树脂作为疏水部分，其树脂中的多苯环结果可以提供足够多的“锚点”与颜料颗粒结合同时采用十二烷基酚控制分子及滴加半封闭固化剂形成锚固基团增加对颜料的亲和锚固功能。

其次，乳液主体和色浆主体共用EO/PO嵌端改性树脂，借助“相似相溶”，提高了槽液的相容性及循环稳定性，包含了亲水基团的主体树脂在水性体系中运行更稳定，树脂链中含较多锚固基团对于彩色浆的储存稳定性有较显著改善，主体的聚醚链段对于漆膜固化后流平效果较显著。

再者，选择半封闭脂环族异氰酸酯，有助于提高产品的流平性和耐老化等机械性能；而采用全封闭脂肪族异氰酸制备的低温固化剂，储存稳定性优于芳香族，制得的产品热储不易解封。

本领域的技术人员可以明确，在不脱离本发明的总体精神以及构思的情形下，可以做出对于以上实施例的各种变型。其均落入本发明的保护范围之内。本发明的保护方案以本发明所附的权利要求书为准。

Claims (3)

1.高装饰性低温彩色电泳涂料，包括重量比为1:（5-7）的彩色浆和乳液，其特征在于，彩色浆和乳液中均含有EO/PO改性环氧树脂；

按重量份数计，EO/PO改性环氧树脂由以下组分组成：

EO/PO嵌段聚醚14-16.5份，

双酚A环氧树脂78-82份，

三氟化硼乙醚络合物0.01-0.05份，

十二烷基酚3-7份，

双酚A25-35份，

双酚A聚氧乙烯醚17-23份，

甲基异丁酮8-12份，

半封闭脂环族异氰酸酯45-55份，

丙二醇单丁醚25-35份，和

二乙醇胺8-12份；

其中：按重量份数计，单位重量的半封闭脂环族异氰酸酯由6-10份甲基异丁基酮、48-52份IPDI和25-35份异辛醇配置而成；

按重量份数计，所述彩色浆包括以下组分：

EO/PO改性环氧树脂33-39份，

第一酸性中和剂0.6-1份，

乳酸铋0.8-1.2份，

硅烷偶联剂0.3-1份，

消泡剂0.3-0.8份，

填料6-10份，

彩色颜料17-22份

钛白8-12份，和

去离子水0.5-2份；

按重量份数计，所述乳液包括以下组分：

EO/PO改性环氧树脂33-39份，

全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂8-12份，

第二酸性中和剂0.4-0.8份，和

去离子水57-65份；

按重量份数计，单位重量的全封闭脂肪族异氰酸酯固化剂由18-22份甲基异丁基酮、78-82份HDI三聚体、36-39份甲乙酮肟和8-12份乙二醇丁醚配置而成。

2.根据权利要求1所述的高装饰性低温彩色电泳涂料，其特征在于，

所述第一酸性中和剂为醋酸、乳酸或两者任意比例的混合，

所述填料为煅烧高岭土、硫酸钡或两者任意比例的混合。

3.根据权利要求1所述的高装饰性低温彩色电泳涂料，其特征在于，所述第二酸性中和剂为醋酸、乳酸或两者任意比例的混合。