CN117801668B - 用于电沉积涂装的绝缘涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于电沉积涂装的绝缘涂料及其制备方法和应用,所述绝缘涂料以酚醛环氧改性聚醚亚胺聚合物为主链,并用含有酰亚胺结构的异氰酸酯进行接枝化改性,同时其侧链含有可离子化的氨基基团。采用本发明所述的制备方法制备的绝缘涂料具有优异的绝缘性、阻燃性和耐腐蚀性,可用于新能源电池盒代替PET蓝膜及绝缘粉末涂层,为电池系统提供优异的绝缘保护。
Description
技术领域
本发明属于绝缘涂料技术领域,尤其涉及一种适用于电沉积涂装的绝缘涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着新能源汽车和电池技术的不断发展,电池容量及能量密度不断提高,对绝缘材料的绝缘性能要求不断提升;同时随着新能源汽车制造工艺的不断发展,电池系统与底盘一体化,从而提高生产效率,减材料用量,实现汽车的进一步轻量化;这样电池系统的构件就会变得复杂,传统的粉末绝缘涂料或PET蓝膜工艺已经不能完全满足市场的需求。电沉积涂料则非常适用于对复杂结构的涂装,其涂装方式是在高压电场的作用下电沉积成膜,涂层比粉末涂料具有更好的致密性,其耐腐蚀性能、耐电压性能及生产效率都高于粉末涂料。但传统的环氧树脂体系电沉积涂料因为材料本身的电气强度及漆膜厚度的限制(一般最大膜厚60微米),不能满足高能量密度动力电池、储能电池等高压绝缘性能要求。
聚酰亚胺主链上含有酰亚胺环(-CO-NR-CO-),是综合性能最佳的有机高分子材料之一,其耐高温达400°C以上,自熄性强,高绝缘性能,介电损耗仅0.004~0.007,体积电阻高达1017Ω·cm,聚酰亚胺材料具有优异的介电性能及阻燃性能。将聚酰亚胺结构引入电沉积涂料中,制备出的电沉积涂料漆膜具有优异的介电性能和阻燃性能,同时具备良好的耐高温及耐腐蚀性能,但大分子的聚酰亚胺基本不能被溶剂溶解,且熔融温度很高,与其他材料的相容性较差,很难直接引入到电沉积涂料里利用。
发明内容
有鉴于此,本发明公开了一种适用于电沉积涂装的绝缘涂料及其制备方法,使用该电沉积绝缘涂料涂装的涂层具有优异的绝缘性、阻燃性及耐腐蚀性。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
一种用于电沉积涂装的绝缘涂料的制备方法,包括如下步骤:
S1、制备小分子量端氨基聚醚酰亚胺;
S2、将制得的小分子量端氨基聚醚酰亚胺与酚醛环氧树脂进行聚合反应,制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物;
S3、将制得的酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物与改性后的异氰酸酯反应制备含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液;
S4、将制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液与有机胺化合物进行反应制得可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物;
S5、将制得的可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物与润湿分散剂混合,并经有机酸中和反应处理后得到电沉积绝缘涂料;
其中,步骤S1中,是将芳香二酐和芳香二胺为原料制备分子量为1000~2000的端氨基聚醚酰胺酸,再经脱水制得所述小分子量的端氨基聚醚酰亚胺;步骤S2中,是向步骤S1得到的小分子量端氨基聚醚酰亚胺溶液中加入酚醛环氧树脂在140~160℃下进行扩链反应,得到酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物,其中,所述酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的环氧当量为1300~1700。
本发明是通过制备小分子量端氨基聚醚酰亚胺,且分子链具有非对称性和无规整性,在强极性有机溶剂中具有较好的溶解性;然后利用酚醛环氧与小分子端氨基聚醚酰亚胺树脂进行聚合反应,制备得到酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物,改性后聚醚酰亚胺聚合物分子量增加,形成具有一定支链化结构的聚合物主链,具有更好的有机溶剂溶解性。再利用含有酰亚胺结构的异氰酸酯对主链进行进一步的化学接枝改性,接枝改性后即提高了异氰酸酯固化剂与主链树脂的相容性,同时进一步增加了聚合物在有机溶剂中的溶解性能,有利于制备稳定的电沉积涂料。同时含有酰亚胺结构的异氰酸酯可以提高固化后涂层的绝缘性和耐高温性能,通过主链环氧基团与有机胺进行反应,使其侧链含有可离子化的氨基基团,酸中和后使涂料具有水溶特性和电泳特性。
本发明进一步设置为,步骤S1中,所述小分子量端氨基聚醚酰亚胺的制备包括如下步骤:
S11、在氮气保护下,将芳香二酐和芳香二胺在强极性溶剂中,于110~140℃下进行反应制得分子量为1000~2000的端氨基聚醚酰胺酸;
S12、然后再加入间甲酚、三乙胺升温至190~210℃继续进行反应,制得所述小分子量的端氨基聚醚酰亚胺。
本发明进一步设置为,步骤S11中,所述芳香二酐分子和芳香二胺分子的结构式分别如下式Ⅰ和式Ⅱ所示,
式Ⅰ,
式Ⅱ;
其中,式Ⅰ中,侧基R1为取代或未取代的苯基,且苯基数为1~3;式Ⅱ中,侧基R2为取代或未取代的苯基且苯基数为1~3,或环烷基或萘基,R3、R4为氢或甲基。
本发明进一步设置为,步骤S11中,芳香二酐与芳香二胺的摩尔比为1:(1.5~2),反应时间为6~10h。
本发明进一步设置为,芳香二酐与芳香二胺的摩尔比为1:(1.6~1.8)。
本发明进一步设置为,步骤S12中,反应时间为18~22h。
本发明进一步设置为,所述强极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的至少一种。
本发明进一步设置为,所用酚醛环氧树脂的环氧基团官能度2.0~3.0。
本发明进一步设置为,所用酚醛环氧树脂的环氧当量为170~190,环氧基团官能度2.0~3.0;优选为2.3~2.5。
本发明进一步设置为,步骤S3中,含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的制备,包括如下步骤:
S31:将小分子醇醚与甲苯二异氰酸酯在40~50℃下反应,待测定NCO保持不变后再加入偏苯三酸酐与异氰酸根反应,直到NCO值小于1,制得改性后的异氰酸酯;
S32:将改性后的异氰酸酯与步骤S2制得的酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物在125~135℃下进行接枝反应,反应完成后在剧烈搅拌条件下加入体积分数为45~65%乙醇水溶液中析出沉淀物,沉淀物经烘干后,制备得到所述含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物;
S33:再加入混合溶剂升温至100~120℃搅拌0.5~1.5h进行重溶解,制备得到含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。
需要说明的是,对于步骤S31中所述小分子醇醚与甲苯二异氰酸酯的反应,当测定NCO稳定时,即意味着反应完成,到达反应终点。
本发明进一步设置为,步骤S31中,待NCO值保持在125~152,再加入偏苯三酸酐与异氰酸根反应。
本发明进一步设置为,步骤S31中,所述小分子醇醚中的羟基与甲苯二异氰酸酯中的NCO基团的摩尔数比为(0.5~0.54):1。
本发明进一步设置为,步骤S31中,所述小分子醇醚为含1-20个碳原子的醇醚,包括乙二醇单丁醚、乙二醇乙醚、乙二醇己醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚中的至少一种。
本发明进一步设置为,步骤S32中,所述改性后的异氰酸酯与酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物中所含羟基基团的摩尔比为(0.65~0.85):1。
本发明进一步设置为,步骤S33中,所述混合溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、丁酮、甲苯按一定的质量比例混合;优选比例为(1~2):3:5,此时聚合物溶解性最佳。
本发明进一步设置为,步骤S4中,所述可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的制备,是通过将所述含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物与有机胺化合物进行反应,反应温度100~110℃,反应时间1.5~3.5小时;
所述有机胺化合物选自单乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基乙醇胺、1,3-二甲基丙胺、酮亚胺类有机胺中的至少一种;优选为二乙醇胺、N-甲基乙醇胺或甲基异丁基酮亚胺。
本发明进一步设置为,步骤S4中,所述含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物上的环氧基团与有机胺上的活性氢摩尔比为1:(0.8~1.05)。
本发明进一步设置为,步骤S5中,所述电沉积涂料的制备是将步骤S5中制备的可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液和润湿分散剂进行混合,然后加入有机酸中和,再经去离子水乳化,最后经减压脱溶、加水调节固体得到所需固含量的电沉积绝缘涂料。需要说明的是,该过程中,可根据需要添加相应的助剂。
本发明提供一种采用上述制备方法制备得到的电沉积绝缘涂料。
本发明还提供一种所述电沉积绝缘涂料的应用,用于在电池盒上进行电沉积涂装。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:采用本发明所提供的制备方法可以制备出用于电沉积的绝缘涂料,并且使用该制备出的电沉积绝缘涂料进行涂装后的涂层具有优异的绝缘性、耐老化性能、阻燃性能以及耐腐蚀性能。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中,未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件、或者按照产品说明书进行;所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
按下述表1的配方制备小分子量端氨基聚醚酰亚胺:
表1 制备小分子量端氨基聚醚酰亚胺的配方
在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,依次加入配方量双酚A二醚二酐与1,4-双(4-胺基苯氧基)苯在氮气保护下、强极性溶剂DMF的环境中、于130-140℃反应8小时合成端氨基聚醚酰胺酸,测其分子量在1000-2000之间;再加入间甲酚、三乙胺升温至190-210℃反应20小时,得到端氨基的聚醚酰亚胺溶液。
实施例2
按下述表2的配方制备小分子量端氨基聚醚酰亚胺:
表2 制备小分子量端氨基聚醚酰亚胺的配方
按表2的配方,在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,依次加入配方量双酚A二醚二酐与1,4-双(4-胺基苯氧基)苯在氮气保护下强极性溶剂的环境中130-140℃反应8小时合成端氨基聚醚酰胺酸,测其分子量在2200-3000之间。加入间甲酚、三乙胺升温至190-210℃反应20小时,得到端氨基的聚醚酰亚胺溶液。
实施例3
按下述表3的配方制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物:
表3 制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的配方
如表3所示,在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,依次加入配方量实施例1聚合物溶液、酚醛环氧树脂和苯酚,在氮气保护下,温度150℃下进行聚合反应2-3小时后测试环氧当量,直到树脂环氧当量达到1350~1500间降温至80℃出料,得到酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。本实施例中,所述酚醛环氧树脂a购自于美国HEXION EPON161 ,环氧当量170-178,官能度2.5。
实施例4
按下述表4的配方制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物:
表4 制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的配方
如表4所示,在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,依次加入配方量实施例1聚合物溶液、酚醛环氧树脂和苯酚,在氮气保护下,温度150℃下进行聚合反应2-3小时后测试环氧当量,直到树脂环氧当量达到2150~2300间降温至80℃出料,得到酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。
实施例5
按下述表5的配方制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物:
表5 制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的配方
在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,依次加入配方量实施例2聚合物溶液、酚醛环氧树脂和苯酚,在氮气保护下,温度150℃下进行聚合反应2-3小时后测试环氧当量,直到树脂环氧当量达到1350~1500间降温至80℃出料,得到酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。
实施例6
按下述表6的配方制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物:
表6 制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的配方
在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,依次加入配方量实施例2聚合物溶液、酚醛环氧树脂和苯酚,在氮气保护下,温度150℃下进行聚合反应2-3小时后测试环氧当量,直到树脂环氧当量达到1350~1500间降温至80℃出料,得到酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。本实施例中,所述酚醛环氧树脂b购自于美国HEXION EPON 154,环氧当量174-184,官能度3.6。
实施例7
按下述表7的配方对含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物进行制备:
表7含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的配方
具体包括如下步骤:
在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,氮气保护下,依次加入配方量乙二醇丁醚和甲苯二异氰酸酯在40-50℃下反应,NCO值达到136~140后加入偏苯三酸酐和溶剂甲基异丁基酮在120℃下反应4小时,直到NCO值小于1;然后加入实施例 3 聚合物溶液在在130℃下进行接枝反应,反应完成后在剧烈搅拌条件下加入50%乙醇水溶液中析出沉淀物,沉淀物经80℃烘干12小时,制备得到含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物。再加入混合溶剂升温至100-120℃搅拌1小时进行重溶解,制备得到含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液,聚合物溶液呈透明黄褐色。本实施例中,所述混合溶剂为DMF、丁酮、甲苯按质量比例为1.5:3:5混合得到。
实施例8
与实施例7相比,区别仅在于用实施例4酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例3,制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液呈均一透明黄褐色。
实施例9
与实施例7相比,区别仅在于用实施例5酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例3,制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液呈均一透明黄褐色。
实施例10
与实施例7相比,区别仅在于用实施例6酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例3,制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液浑浊呈黄褐色,静置后有沉淀物析出。
实施例11
与实施例7相比,区别仅在于混合溶剂的组成不同,本实施例中,混合溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、丁酮、甲苯按质量比0.5 : 2 : 6混合,制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液浑浊呈黄褐色,静置后有沉淀物析出。
实施例12
与实施例7相比,区别仅在于混合溶剂的组成不同,本实施例中,混合溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、丁酮、甲苯按质量比3.0 : 2 : 4.5混合,制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液聚合物溶液呈均一透明黄褐色。
实施例13 可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物制备
表8可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的配方
在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中,依次加入配方量实施例7聚合物溶液、N-甲基乙醇胺、1,3-二甲基丙胺。在氮气氛围中开搅拌将反应体系温度升至110℃,反应2小时后加入乙二醇丁醚稀释后降温出料。
实施例14
与实施例13相比,区别仅在于用实施例8制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液代替实施例7含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。
实施例15
与实施例13相比,区别仅在于用实施例9含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例7含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。
实施例16
与实施例13相比,区别仅在于用实施例12含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例7含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液。
实施例17 电沉积绝缘涂料的制备
表9电沉积绝缘涂料的配方
在装有温度计、搅拌器的反应器中加入实施例13聚合物、润湿剂104BC、助剂聚丙二醇1000,开搅拌升温至80℃,加入20%甲酸,温度70-75℃分散1h中和并使树脂离子化,最后依次加入助剂tiwn 4100、去离子水549.79g乳化30min。温度50℃下进行减压脱溶后,加水272g调节固体分得到固含35%的电沉积绝缘涂料,涂料呈乳白色,分散均匀稳定。
实施例18
与实施例17相比,区别仅在于用实施例14可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例13,电沉积涂料呈乳白色,粘度较大分散不均匀,有沉淀分层。
实施例19
与实施例17相比,区别仅在于用实施例15可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例13,电沉积涂料呈乳白色,状态均匀稳定。
实施例20
与实施例17相比,区别仅在于用实施例16可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物代替实施例13,电沉积涂料呈乳白色,分散不均匀,有沉淀分层。
对比例1为市售美国PPG产品,环氧电沉积涂料型号为CR681。
对比例2为市售新日旭环氧绝缘粉末涂料,型号FA-0101。
实施例21
电沉积涂层的制备:将上述实施例17、实施例19、对比例1电沉积涂料分别加纯水配置成固体分为13%左右的涂料浴液,浴液温度为34~35℃,将3系铝板(0.6mm×200mm×100mm)浸入涂料浴中,铝板接通阴极,通过电沉积方式进行涂覆,电沉积电压160~280V,时间3~4分钟,电沉积完成后的产品经水洗,烘烤,得到绝缘涂层产品。
将对比例2采用静电喷涂的方法,经过多道喷涂,烘烤,得到绝缘涂层产品。
实施例17对应绝缘涂层厚度为50~55微米,产品记为F1;
实施例19对应绝缘涂层厚度为50~55微米,产品记为F2;
对比例1对应绝缘涂层厚度为50~55微米,产品记为F3;
对比例2对应绝缘涂层厚度为180~200微米,产品记为F4。
对上述获得的F1~F4产品进行性能测试:
1.绝缘性测试(常温层绝缘性测试)
依据GB/T 1408.1—2006《绝缘材料电气强度试验方法第1部分:工频下试验》进行耐电压测试。电压4kV,6kV,8kV下耐电压30s,漏电流小于0.1mA,结果如表10所示。
表10 绝缘性测试结果
2.双85耐老化测试:
温度85℃,湿度85%RH,测试时间1000小时,测试附着力0~1级,满足电压4kV,6kV,8kV下耐电压30s,漏电流小于0.1mA,结果如表11所示。
表11 耐老化测试结果
3.阻燃性能测试
根据TB/T 3138-2018 《机车车辆用材料阻燃技术要求》进行45°角燃烧试验测试,评价样板燃烧级别,结果如表12所示。
表12 阻燃性能测试结果
4.耐腐蚀性
根据GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》进行1500h盐雾测试,测试样板膜厚25~30微米,其中,用于测定锈蚀宽度的划痕为×型。评价划切部分起泡数和扩蚀宽度,结果如表13所示。
表13 耐腐蚀性测试结果
需要说明的是,以上所述的实施方案应理解为说明性的,而非限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言,在不背离本发明实质和范围的前提下,对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于电沉积涂装的绝缘涂料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、制备小分子量端氨基聚醚酰亚胺;
S2、将制得的小分子量端氨基聚醚酰亚胺与酚醛环氧树脂进行聚合反应,制备酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物;
S3、将制得的酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物与改性后的异氰酸酯反应制备含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液;
S4、将制得的含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液与有机胺化合物进行反应制得可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物;
S5、将制得的可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物与润湿分散剂混合,并经有机酸中和反应处理后得到电沉积绝缘涂料;
其中,步骤S1中,是将芳香二酐和芳香二胺为原料制备分子量为1000~2000的端氨基聚醚酰胺酸,再经脱水制得所述小分子量的端氨基聚醚酰亚胺;所述小分子量端氨基聚醚酰亚胺的制备包括如下步骤:
S11、在氮气保护下,将芳香二酐和芳香二胺在强极性溶剂中,于110~140℃下进行反应制得分子量为1000~2000的端氨基聚醚酰胺酸;芳香二酐与芳香二胺的摩尔比为1:(1.5~2),反应时间为6~10h;
S12、然后再加入间甲酚、三乙胺升温至190~210℃继续进行反应,制得所述小分子量的端氨基聚醚酰亚胺,反应时间为18~22h;
其中,步骤S11中,所述芳香二酐分子和芳香二胺分子的结构式分别如下式Ⅰ和式Ⅱ所示,
式Ⅰ,
式Ⅱ;
其中,式Ⅰ中,侧基R1为取代或未取代的苯基,且苯基数为1~3;式Ⅱ中,侧基R2为取代或未取代的苯基且苯基数为1~3,或环烷基或萘基,R3、R4为氢或甲基;所述强极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种;
步骤S2中,是向步骤S1得到的小分子量端氨基聚醚酰亚胺溶液中加入酚醛环氧树脂在140~160℃下进行扩链反应,得到酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物,其中,所述酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的环氧当量为1300~1700,所述酚醛环氧树脂的环氧基团官能度2.0~3.0;
步骤S3具体包括如下步骤:
S31:将小分子醇醚与甲苯二异氰酸酯在40~50℃下反应,待测定的NCO值不变后加入偏苯三酸酐与异氰酸根反应,直到NCO值小于1,制得改性后的异氰酸酯;其中,所述小分子醇醚中的羟基与甲苯二异氰酸酯中的NCO基团的摩尔数比为(0.5~0.54):1;所述小分子醇醚选自含1-20个碳原子的醇醚中的至少一种;
S32:将改性后的异氰酸酯与步骤S2制得的酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物在125~135℃下进行接枝反应,反应完成后在剧烈搅拌条件下加入体积分数为45~65%乙醇水溶液中析出沉淀物,沉淀物经烘干后,制备得到所述含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物;其中,所述改性后的异氰酸酯与酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物中所含羟基基团的摩尔比为(0.65~0.85):1;
S33:再加入混合溶剂升温至100~120℃搅拌0.5~1.5h 进行重溶解,制备得到含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物溶液;所述混合溶剂为 N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、甲苯按质量比例(1~2):3:5混合;
步骤S4中,所述可离子化含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物的制备,是通过将所述含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物与有机胺化合物进行反应,反应温度100~110℃,反应时间1.5~3.5小时;其中,所述含有酰亚胺结构的异氰酸酯接枝化酚醛环氧树脂改性聚醚酰亚胺聚合物上的环氧基团与有机胺上的活性氢摩尔比为1:(0.8~1.05);所述有机胺化合物选自单乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基乙醇胺、1,3-二甲基丙胺、酮亚胺类有机胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述小分子醇醚选自乙二醇单丁醚、乙二醇乙醚、乙二醇己醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述酚醛环氧树脂的环氧当量为170~190。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机胺化合物选自二乙醇胺、N-甲基乙醇胺或甲基异丁基酮亚胺。
5.一种根据权利要求1~4任意一项所述制备方法制备得到的电沉积绝缘涂料。
6.一种如权利要求5所述的电沉积绝缘涂料的应用,其特征在于,用于在电池盒上进行电沉积涂装。
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