一种砂面型阴极电泳涂料及其制备方法
【专利摘要】一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，包括分别依次制备固化剂、主体树脂的制备以及不溶性的粒子内微凝胶树脂，然后制得砂面型阴极电泳涂料乳液以及色浆，工件涂装时按1：1-3的比例加入色浆、乳液和去离子水，将涂料工作液固体含量调整到15%-30%，循环48小时后即可得砂面型阴极电泳涂料。用上述方法制得的砂面型阴极电泳涂料涂装时可获得一种涂层物理机械能优异、砂纹效果突出、视觉明显、产品质量稳定、施工性能良好而且还可以获得机械特性、耐药品性、施工性等均优异涂膜的砂纹涂料。
【专利说明】一种砂面型阴极电泳涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电泳涂料，特别是一种砂面型阴极电泳涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]阴极电泳涂料广泛运用于汽摩配件、家电、五金机电等行业。由于市场的不断发展，行业的竞争越来越激烈，为了满足行业不断提高的产品质量、环保以及成本方面的需求，适用性、多样化的阴极电泳涂料也就相应出现，其中美术型阴极电泳涂料深受行业人士的重视。美术型涂料主要有砂皱、桔纹、浮花等种类。目前使用砂面剂、金属等效应颜料制成的涂料以良好的外观装饰效果日益受到人们的喜爱，油漆类金属涂料因此得到迅速的发展，但其存在着的环境污染、涂层机械能低以及综合施工成本高等问题，加快了开发环保型涂料的步伐。
[0003]将比重小的有机、无机微粒子分散在涂料中的方法得到不同涂膜效果的方法从所周知。但是，这种将微粒子分散在涂料中的方法，对于一般溶剂型喷涂用涂料或浸溃型涂装用涂料是实用的，对于电泳用涂料却不适用。其原因是因为未充分考虑该微粒子的电泳性，所以通电后缺乏恒定速率泳动特性，水洗时有机微粒子会脱落。因此在阴极电泳涂料用树脂中形成不溶性的粒子内微凝胶，能得到低光泽的砂面阴极电泳涂料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种一种涂层物理机械能优异、砂纹效果突出、视觉明显、产品质量稳定、施工性能 良好的砂纹涂料，从而弥补现砂面阴极电泳涂料的空白、为适应市场的发展、提高竞争力的砂面型阴极电泳涂料及其制备方法。
[0005]本发明通过以下方法和技术实现上述目的:
一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，包括如下步骤:
51、固化剂的制备
取定量摩尔比为1:1.1异氰酸酯和醇醚类溶剂在50°c以下保温I小时，然后在70°C保温2小时，生成封闭异氰酸酯固化剂；
52、主体树脂的制备
S2-1、取摩尔比为1:0.5-0.6的环氧树脂和二乙醇胺或二乙胺在70-80°C的温度下，反应1-2小时制得部分开环的环氧树脂；
S2-2、用聚酰胺与上述步骤制备的部分开环的环氧树脂进行开环反应，制得开环的环氧树脂，部分开环的环氧树脂与聚酰胺的摩尔比为1:1.1~1.3，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时；
S2-3、用异氰酸酯和封闭溶剂反应制备半封闭异氰酸酯，并与上一步制得的的开环的环氧树脂上的氨基反应，生成半封闭异氰酸酯接枝的胺改性环氧树脂，即主体树脂，其中，异氰酸酯和封闭溶剂的摩尔比为1:1，反应温度为50~70°C，反应时间为3~5小时；半封闭异氰酸酯与胺改性环氧树脂摩尔比为1:0.6~0.9，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时；
53、不溶性的粒子内微凝胶树脂的反应制备
S3-1、 由低分子量环氧树脂和双酚A反应制备中分子量环氧树脂，环氧树脂和双酚A摩尔比为1:0.6~0.8，反应温度为120~130°C，反应时间为2~3小时，制备的树脂平均分子量为1000~2000 ；
S3-2、用酮亚胺、N-甲基乙醇胺与S3-1制备的中分子量环氧树脂进行开环反应，制得开环的中分子量环氧树脂，中分子量环氧树脂与酮亚胺、N-甲基乙醇胺的摩尔比为1:0.8~0.9:0.1-0.2，反应温度为100~120°C，反应时间为I~2小时；
S3-3、用低分子量环氧树脂与S3-2制备的开环的中分子量环氧树脂上的氨基反应,生成环氧树脂接枝的胺改性环氧微凝胶树脂，低分子量环氧树脂与开环的中分子量环氧树脂的摩尔比为1:0.8~0.9，反应温度为80~90°C，反应时间为4~8小时；
54、砂面型阴极电泳涂料乳液的制备
按重量份在反应釜中依次加入主体树脂40~50份、醇醚类助溶剂0.5~1份、有机酸3~5份、乳化剂0.3~0.6份、铋类催干剂0-5份、锌、锆类化合物0-2份，搅拌混合均匀后，再缓慢加入盛有去离子水40~50份和有机酸0.5~1份温度控制在40°C以下，高速乳化I小时，乳化温度控制在30°C以下，用过滤器过滤，即得砂面型阴极电泳涂料乳液；
55、色浆的制备
按重量份在容器中依次加入主体树脂20~30份、醇醚类助溶剂5~10份、有机酸3~8份、乳化剂0.3~0.7份、去离子水30~40份，填料15~20份，搅拌混合均匀，再加入填料15~20份并高速分散，然后用砂磨机研磨，待砂磨细度< I 5 μ m后，将微凝胶树脂3~10份以及消光粉5~10份加入上述色浆再分散1-3小时用袋式过滤机过滤后即得砂面型色浆，并将砂面型色浆独立储存。
[0006]S6、砂面型阴极电泳涂料的制备
工件涂装时按1:1-3的比例加入色浆、砂面型阴极电泳涂料乳液和去离子水，将涂料工作液固体含量调整到15%-30%，循环48小时后即可得砂面型阴极电泳涂料。
[0007]优选地，S1、中醇醚类溶剂选自正丙醇、异丙醇、正丁醇、甲基熔纤剂、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的一种。
[0008]优选地，S2-3中的封闭溶剂选自甲醇、乙醇、2-丙醇、正丁醇、异丙醇、异辛醇、甲乙酮肟、环己酮肟、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚中的一种。
[0009]优选地，S4和S5中的醇醚类助溶剂选自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的一种；有机酸选自氨基磺酸、乙酸、羟基乙酸、甲酸、草酸、柠檬酸、乳酸、马来酸、葵二酸、对甲基磺酸中的一种；乳化剂选自NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-15、NP-21、EL-40、EL-80、聚二醇中的一种；铋类催干剂选自氧化铋、氢氧化铋、醋酸铋、乳酸铋、次硝酸铋中的一种；、锌、锆类化合物选自氧化锌、氢氧化锌、醋酸锌、乳酸锌、硝酸锌、氧化锆、氢氧化锆、醋酸锆、乳酸锆中的一种。
[0010]优选地，S5中的填料选自炭黑、高岭土、钛白粉、硫酸钡、铁黄、滑石粉中的一种。[0011]进一步地，所述阴极电泳涂料乳液指标控制为外观乳白色/淡黄色，固体含量35±2%，粒径≤ 0.20 μ m,电导率(Ps/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
[0012]进一步地，所述色浆的控制指为外观呈颜色均匀，无结块，细度≤13 μ m，pH值
5.4±0.3，电导率(Ps/cm) 1500±300，固体含量(％) 45±2。
[0013]用上述方法制得的砂面型阴极电泳涂料。
[0014]适合本发明电泳涂装方法的被涂物，只要具有导电性就行，没有特别的限制。当采用铁、铝或铝合金时，可获得一种涂层物理机械能优异、砂纹效果突出、视觉明显、产品质量稳定、施工性能良好而且还可以获得机械特性、耐药品性、施工性等均优异涂膜的砂纹涂料，从而弥补现砂面阴极电泳涂料的空白、为适应市场的发展、提高竞争力。
【具体实施方式】
[0015]现结合具体实施例，详细说明本发明。
[0016]实施例一
一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，包括如下步骤:
51、固化剂的制备
取定量摩尔比为1:1.1异氰酸酯和正丙醇在50°c以下保温I小时，然后在70°C保温2小时，生成封闭异氰酸酯固化剂；
52、主体树脂的制备
S2-1、取摩尔比为1:0.5的环氧树脂和二乙醇胺或二乙胺在70°C的温度下，反应I小时制得部分开环的环氧树脂；
S2-2、用聚酰胺与上述步骤制备的部分开环的环氧树脂进行开环反应，制得开环的环氧树脂，部分开环的环氧树脂与聚酰胺的摩尔比为1:1.1，反应温度为80°C，反应时间为2小时；
52-3、用异氰酸酯和乙醇反应制备半封闭异氰酸酯，并与上一步制得的的开环的环氧树脂上的氨基反应，生成半封闭异氰酸酯接枝的胺改性环氧树脂，即主体树脂，其中，异氰酸酯和乙醇的摩尔比为1:1，反应温度为50°C，反应时间为3小时；半封闭异氰酸酯与胺改性环氧树脂摩尔比为1:0.6，反应温度为80~90°C，反应时间为2小时；
53、不溶性的粒子内微凝胶树脂的反应制备
53-1、由低分子量环氧树脂和双酚A反应制备中分子量环氧树脂，环氧树脂和双酚A摩尔比为1:0.6，反应温度为120°C，反应时间为2小时，制备的树脂平均分子量为1000~2000 ；
S3-2 、用酮亚胺、N-甲基乙醇胺与S3-1制备的中分子量环氧树脂进行开环反应，制得开环的中分子量环氧树脂，中分子量环氧树脂与酮亚胺、N-甲基乙醇胺的摩尔比为1:0.8:
0.1，反应温度为100°c，反应时间为I小时；
S3-3、用低分子量环氧树脂与S3-2制备的开环的中分子量环氧树脂上的氨基反应,生成环氧树脂接枝的胺改性环氧微凝胶树脂，低分子量环氧树脂与开环的中分子量环氧树脂的摩尔比为1:0.8,反应温度为80°C,反应时间为4小时；
54、砂面型阴极电泳涂料乳液的制备
按重量份在反应釜中依次加入主体树脂40份、乙二醇乙醚0.5份、氨基磺酸3份、NP-40.3份、氧化铋0-5份、醋酸锌0-2份，搅拌混合均匀后，再缓慢加入盛有去离子水40份和氨基磺酸0.5份温度控制在40°C以下，高速乳化I小时，乳化温度控制在30°C以下，用过滤器过滤，即得砂面型阴极电泳涂料乳液；阴极电泳涂料乳液指标控制为外观乳白色/淡黄色，固体含量 35±2%，粒径≤ 0.20 μ m,电导率(Ps/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
[0017]S5、色浆的制备
按重量份在容器中依次加入主体树脂20份、乙二醇乙醚5份、氨基磺酸3份、NP-4 0.3份、去离子水30份，炭黑15份，搅拌混合均匀，再加入炭黑15份并高速分散，然后用砂磨机研磨，待砂磨细度≤I 5 μ m后，将微凝胶树脂3份以及消光粉5份加入上述色浆再分散I小时用袋式过滤机过滤后即得砂面型色浆，并将砂面型色浆独立储存，色浆的控制指为外观呈颜色均匀，无结块，细度≤13μ m，pH值5.4±0.3，电导率as/cm)1500±300，固体含量(％) 45土2。
[0018]S6、砂面型阴极电泳涂料的制备
工件涂装时按1:1的比例加入色浆、砂面型阴极电泳涂料乳液和去离子水，将涂料工作液固体含量调整到15%-30%，循环48小时后即可得砂面型阴极电泳涂料。
[0019]涂膜性能评价电泳涂装的具体条件为:槽温28±2°C按常规方法在120V下通电电泳至膜厚15±2Mm。电泳结束后洗净，再在200°C下烘烤30min，然后进行涂膜性能评价，其中，各自采用的评价方法为:
1、用光泽计测定60°的光泽；
2、在涂膜上用切割刀割成100个棋盘格，再在其上贴附胶带纸后，快速剥离胶带纸，观察涂膜的附着状态:100/100:没有脱落；0/100:全部脱落；
3、按JIS-K-5400标准，以划破判定；
4、在20°C的0.1摩尔的NaOH中浸溃8h后，观察涂面的状态； 5、在20°C的0.05摩尔的硫酸中浸溃8h后，观察涂面状态；
评价结果如表所示:
【权利要求】
1.一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: S1、固化剂的制备 取定量摩尔比为1:1.1异氰酸酯和醇醚类溶剂在50°c以下保温I小时，然后在70°C保温2小时，生成封闭异氰酸酯固化剂； S2、主体树脂的制备 S2-1、取摩尔比为1:0.5-0.6的环氧树脂和二乙醇胺或二乙胺在70-80°C的温度下，反应1-2小时制得部分开环的环氧树脂； S2-2、用聚酰胺与上述步骤制备的部分开环的环氧树脂进行开环反应，制得开环的环氧树脂，部分开环的环氧树脂与聚酰胺的摩尔比为1:1.1~1.3，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时； S2-3、用异氰酸酯和封闭溶剂反应制备半封闭异氰酸酯，并与上一步制得的的开环的环氧树脂上的氨基反应，生成半封闭异氰酸酯接枝的胺改性环氧树脂，即主体树脂，其中，异氰酸酯和封闭溶剂的摩尔比为1:1，反应温度为50~70°C，反应时间为3~5小时；半封闭异氰酸酯与胺改性环氧树脂摩尔比为1:0.6~0.9，反应温度为80~90°C，反应时间为2~3小时； S3、不溶性的粒子内微凝胶树脂的反应制备 S3-1、由低分子量环氧树脂和双酚A反应制备中分子量环氧树脂，环氧树脂和双酚A摩尔比为1:0.6~0.8，反应温度为120~130°C，反应时间为2~3小时，制备的树脂平均分子量为1000~2000 ； S3-2、用酮亚胺、N-甲基乙醇胺与S3-1制备的中分子量环氧树脂进行开环反应，制得开环的中分子量环氧树脂，中分子量环氧树脂与酮亚胺、N-甲基乙醇胺的摩尔比为1:0.8~0.9:0.1-0.2，反应温度为100~120°C，反应时间为I~2小时； S3-3、用低分子量环氧树脂与S3-2制备的开环的中分子量环氧树脂上的氨基反应,生成环氧树脂接枝的胺改性环氧微凝胶树脂，低分子量环氧树脂与开环的中分子量环氧树脂的摩尔比为1:0.8~0.9，反应温度为80~90°C，反应时间为4~8小时； S4、砂面型阴极电泳涂料乳液的制备 按重量份在反应釜中依次加入主体树脂40~50份、醇醚类助溶剂0.5~1份、有机酸3~5份、乳化剂0.3~0.6份、铋类催干剂0-5份、锌、锆类化合物0-2份，搅拌混合均匀后，再缓慢加入盛有去离子水40~50份和有机酸0.5~1份温度控制在40°C以下，高速乳化I小时，乳化温度控制在30°C以下，用过滤器过滤，即得砂面型阴极电泳涂料乳液； S5、色浆的制备 按重量份在容器中依次加入主体树脂20~30份、醇醚类助溶剂5~10份、有机酸3~8份、乳化剂0.3~0.7份、去离子水30~40份，填料15~20份，搅拌混合均匀，再加入填料15~20份并高速分散，然后用砂磨机研磨，待砂磨细度< I 5 μ m后，将微凝胶树脂3~10份以及消光粉5~10份加入上述色浆再分散1-3小时用袋式过滤机过滤后即得砂面型色浆，并将砂面型色浆独立储存； S6、砂面型阴极电泳涂料的制备 工件涂装时按1:1-3的比例加入色浆、砂面型阴极电泳涂料乳液和去离子水，将涂料工作液固体含量调整到15%-30%，循环48小时后即可得砂面型阴极电泳涂料。
2.根据权利要求1所述的一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述阴极电泳涂料乳液指标控制为外观乳白色/淡黄色，固体含量35±2%，粒径≤0.20 μ m，电导率(Ps/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
3.根据权利要求1所述的一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，所述色浆的控制指为外观颜色均匀，无结块，细度≤13 μ m，pH值5.4±0.3，电导率(Ps/cm)1500±300，固体含量(％) 45±2。
4.根据权利要求1所述的一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，S1、中醇醚类溶剂选自正丙醇、异丙醇、正丁醇、甲基熔纤剂、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，S2-3中的封闭溶剂选自甲醇、乙醇、2-丙醇、正丁醇、异丙醇、异辛醇、甲乙酮肟、环己酮肟、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，S4和S5中的醇醚类助溶剂选自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的一种；有机酸选自氨基磺酸、乙酸、羟基乙酸、甲酸、草酸、柠檬酸、乳酸、马来酸、葵二酸、对甲基磺酸中的一种；乳化剂选自NP-4、NP-6、NP-7、NP_9、NP-10、NP-15、NP-21、EL-40、EL-80、聚二醇中的一种；铋类催干剂选自氧化铋、氢氧化铋、醋酸铋、乳酸铋、次硝酸铋中的一种；、锌、锆类化合物选自氧化锌、氢氧化锌、醋酸锌、乳酸锌、硝酸锌、氧化锆、氢氧化锆、醋酸锆、乳酸锆中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法，其特征在于，S5中的填料选自炭黑、闻岭土、钦白粉、硫酸锁、铁黄、滑石粉中的一种。
8.根据权利要求1一 7任一项所述的一种砂面型阴极电泳涂料的制备方法制得的砂面型阴极电泳涂料。
【文档编号】C09D5/44GK103965740SQ201410212854
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】李文庄, 高睿, 何愿文, 陈立志, 黄小勇, 梁立南 申请人:广东科德化工实业有限公司