本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种高泳透力的阴极电泳涂料及其制备方法。
背景技术：
自阴极电泳涂料问世以来，无论涂料本身，还是涂料应用技术方面，都取得了不少进展，推出了许多产品及新的应用技术，迄今为止，汽车用底漆几乎100％应用阴极电泳涂料。
电泳涂料是最早开发出来的水性涂料，它的主要特点是涂装效率高、经济、安全、污染小，便于自动化规模生产。经过几十年的发展，产品不断的更新换代，最新的阴极电泳涂料要求更高的泳透力、更低的p/b、更好的边角覆盖效果等特性。
金属建材包括金属门窗、金属家具等，需要表面处理技术提供较高的边角覆盖能力、耐候性、耐酸碱腐蚀、大气腐蚀性等。目前金属建材多数采用氧化处理层或丙烯酸系列喷涂漆，其中丙烯酸系列喷涂漆边角覆盖能力差，氧化处理层耐酸碱腐蚀、耐大气腐蚀性差以及耐候性差，泳透力低，性能远远不能满足市场需求。
技术实现要素：
针对现有丙烯酸系列喷涂漆边角覆盖能力差，氧化处理层耐候性差、泳透力低的问题，本发明提供一种高泳透力的阴极电泳涂料。
进一步地，本发明还提供一种高泳透力的阴极电泳涂料的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种高泳透力的阴极电泳涂料，其特征在于：按重量份数计，原料包括以下组分：色浆5-15份，乳液35-70份，去离子水30-50份；其中
所述色浆按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂5-30份，环保助溶剂5-20份，中和剂2-7份，表面活性剂0.1-1份，去离子20-45份，高岭土3-27份，颜料5-25份；
所述乳液按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂30-40份，乳化剂3-9份，中和剂2-10份，去离子水25-45份。
相对于现有技术，本发明提供的高泳透力的阴极电泳涂料，具有以下优势：
(1)选择有机硅改性丙烯酸树脂作为乳液和色浆的主要材料，有机硅分子结构中含有si-o键和si-c键，硅和氧的电负性差较大，几乎接近于离子键，聚硅氧烷分子成螺旋状结构，甲基向外排列并围绕si-o键旋转，分子体积相对较大，内聚力密度较低，且si-o键具有较低的表面张力及化学惰性，使得水分子难以依附和渗透聚合物分子内部，丙烯酸树脂经过有机硅改性后其水溶性变差、耐水性提高，吸水率下降，耐候性提高。
(2)以有机硅改性丙烯酸树脂作为阴极电泳涂料的成膜物质，其内部自交联反应过程中，与其他组分相互进行融合，形成网状结构，能够在金属建材工件表面及凹深处、缝隙处或被屏蔽处很好的形成涂膜；并通过限定其含量控制其交联程度和交联速率，避免因含量过高而导致漆膜结构不稳定；同时有机硅改性丙烯酸树脂中的si-o键具有优异的耐化学性和低表面能，并且以螺旋状结构引入到丙烯酸树脂中，因此形成的漆膜更致密，沉积漆膜电阻更大，从而泳透力增强，耐腐蚀性更强。
(3)本申请中加入颜料和高岭土使漆膜具有较好的颜色外观，也能一定程度提高漆膜的硬度和强度，因此控制色浆在阴极电泳涂料中的含量以及颜料和高岭土在色浆中的含量，能使漆膜均匀、硬度高、光泽度高；颜料和高岭土含量过高时，电泳沉积到阴极板上的量过多，有机硅改性丙烯酸树脂自交联形成的漆膜难以覆盖全部的颜料和高岭土，从而导致漆膜表面粗糙不平，光泽度低；而含量过低时，导致有机硅改性丙烯酸树脂自交联形成的漆膜颜色不均，亮度不足。
具体的，优选的，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯甲醚或烷基多糖苷中的一种。
本发明选择的乳化剂不仅具有优异的生物降解性能、绿色环保，而且具有优异的渗透性和乳化性，将有机硅改性丙烯酸树脂在乳液的反应体系中形成均一的乳液，有利于后续形成的漆膜更致密。
优选的，所述中和剂为醋酸、羟基乙酸、甲酸、柠檬酸或乳酸中的一种。
优选的，所述环保助溶剂为二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、异丙醇、仲丁醇或二乙二醇丁醚中至少一种。
优选的，所述表面活性剂为环氧乙烷环氧丙烷共聚的非离子表面活性剂或壬基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂中的一种。
优选的，所述颜料为碳黑、酞青蓝、钛白粉、永固紫或酞青绿中的至少一种。
进一步地，本发明还提供所述高泳透力的阴极电泳涂料的制备方法。该制备方法，至少包括以下步骤：
步骤1、按照上述述的原料配比称取；
步骤2、制备色浆：将有机硅改性丙烯酸树脂、环保助溶剂、中和剂、表面活性剂、去离子水、高岭土、颜料加入到第一反应器中，搅拌、研磨；
步骤3、制备乳液：有机硅改性丙烯酸树脂、乳化剂、中和剂和去离子水加到第二反应器中，搅拌处理；
步骤4、将制备好的所述的色浆、乳液、去离子水加入到第三反应器中，搅拌处理，即得到所述适用于金属建材的阴极电泳涂。
本发明提供的高泳透力的阴极电泳涂料的制备方法简单，适用于工业大范围推广。
具体的，优选地，步骤2中，所述搅拌速度为400-600rpm，所述研磨细度为≤20um。
选择400-600rpm的搅拌速度，主要是色浆体系粘度较大，低速搅拌不容易将气泡搅入体系中，而高速搅拌容易引入气泡，粘度大时，气泡不容易析出，会影响成膜性能。
优选地，步骤4中，所述搅拌处理的速度为1000-1500rpm。
选择1500-2000rpm的搅拌速度，混料搅拌高速率时有助于分散。
优选地，步骤3中，所述搅拌处理的速度为500-800rpm。
选择分散的搅拌速度为500-800rpm的中速搅拌，主要是乳液体系中含有成膜物质，速率太快影响体系性能，所以用中速搅拌速率使体系达到均一效果。
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高泳透力的阴极电泳涂料，按重量份数计，原料包括以下组分：色浆15份，乳液55份，去离子水50份；其中
上述色浆按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂18份，环保助溶剂5份，中和剂2份，表面活性剂0.4份，去离子30份，高岭土23，颜料9份；
上述乳液按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂40份，乳化剂6份，中和剂3份，去离子水45份。
上述颜料为炭黑，环保助溶剂为二丙二醇甲醚和乙二醇丁醚的混合物，中和剂为醋酸，表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯甲醚。
上述高泳透力的阴极电泳涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取；
步骤2、制备色浆：将有机硅改性丙烯酸树脂、环保溶剂、中和剂、表面活性剂、去离子水加入到第一反应器中，以500rpm的速度搅拌均匀，然后再加入高岭土和颜料，以500rpm的速度搅拌均匀，研磨至细度≤20um；
步骤3、制备乳液：有机硅改性丙烯酸树脂、乳化剂、中和剂和去离子水加到第二反应器中，每种组分加入后均以600rpm的速度搅拌均匀，最后以600rpm的速度搅拌30min备用；
步骤4、将制备好的所述的色浆、乳液、去离子水加入到第三反应器中，以1500rpm的速度搅拌10min，即得到所述高泳透力的阴极电泳涂料。
实施例2
本发明实施例提供一种高泳透力的阴极电泳涂料，按重量份数计，原料包括以下组分：色浆5份，乳液35份，去离子水40份；其中
上述色浆按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂30份，环保助溶剂20份，中和剂7份，表面活性剂1份，去离子45份，高岭土27，颜料25份；
上述乳液按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂30份，乳化剂4份，中和剂10份，去离子水25份。
上述颜料为质量为2:3:5的碳黑、酞青蓝和钛白粉的混合物，环保助溶剂为二丙二醇丁醚和异丙醇的混合物，中和剂为柠檬酸，表面活性剂为环氧乙烷环氧丙烷共聚的非离子表面活性剂，乳化剂为烷基多糖苷。
上述高泳透力的阴极电泳涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取；
步骤2、制备色浆：将有机硅改性丙烯酸树脂、环保溶剂、中和剂、表面活性剂、去离子水加入到第一反应器中，以600rpm的速度搅拌均匀，然后再加入高岭土和颜料，以600rpm的速度搅拌均匀，研磨至细度≤20um；
步骤3、制备乳液：有机硅改性丙烯酸树脂、乳化剂、中和剂和去离子水加到第二反应器中，每种组分加入后均以700rpm的速度搅拌均匀，最后以800rpm的速度搅拌20min备用；
步骤4、将制备好的所述的色浆、乳液、去离子水加入到第三反应器中，以1200rpm的速度搅拌15min，即得到所述高泳透力的阴极电泳涂料。
实施例3
本发明实施例提供一种高泳透力的阴极电泳涂料，按重量份数计，原料包括以下组分：色浆10份，乳液70份，去离子水50份；其中
上述色浆按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂10份，环保助溶剂5份，中和剂5份，表面活性剂0.1份，去离子20份，高岭土5，颜料10份；
上述乳液按质量份计包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂35份，乳化剂9份，中和剂8份，去离子水45份。
上述颜料为质量为1:3:7的永固紫、酞青蓝和钛白粉的混合物，环保助溶剂为仲丁醇和二乙二醇丁醚的混合物，中和剂为羟基乙酸，表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
上述高泳透力的阴极电泳涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取；
步骤2、制备色浆：将有机硅改性丙烯酸树脂、环保溶剂、中和剂、表面活性剂、去离子水加入到第一反应器中，以400rpm的速度搅拌均匀，然后再加入高岭土和颜料，以400rpm的速度搅拌均匀，研磨至细度≤20um；
步骤3、制备乳液：有机硅改性丙烯酸树脂、乳化剂、中和剂和去离子水加到第二反应器中，每种组分加入后均以500rpm的速度搅拌均匀，最后以500rpm的速度搅拌30min备用；
步骤4、将制备好的所述的色浆、乳液、去离子水加入到第三反应器中，以1000rpm的速度搅拌25min，即得到所述高泳透力的阴极电泳涂料。
为了更好的说明本发明实施例提供的高泳透力的阴极电泳涂料的特性，下面将实施例1、2、3制备的高泳透力的阴极电泳涂料进行性能检测，结果如下表1所示。
表1性能检测结果
注：泳透力的检测方法为：
参考国标jb/t10242附录a10，4枚盒法
基本实验条件：尺寸为70mm×150mm×(0.7～1.0)mm的磷化钢板，尺寸为50mm×150mm×(0.7～1.0)mm的不锈钢板
电泳条件：电泳温度28℃，电压250v以上，膜厚20μm，电泳时间3min
参数要求：泳透力≥65％
耐候性的检测方法为：
参考国标：gb1767-1979
基本实验条件：尺寸为70mm×150mm×(0.7～1.0)mm的磷化钢板
电泳条件：电泳温度28℃，膜厚20μm，电泳时间3min
参数要求：保光率大于70％，≥500h
由表1可以看出，本发明实施例制备的高泳透力的阴极电泳涂料，不仅具有优异的耐候性、防腐蚀性、耐酸性、耐碱性，同时其泳透力高，具备有能满足金属建材工件表面涂装，并且使得被涂装工件表面及凹深处、缝隙处或被屏蔽处获得厚度均匀的涂膜层等。
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。