低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料及其制備和使用方法
【專利摘要】低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法包括如下步驟：（１）固化劑的制備和主體樹脂改性，固化劑由異氰酸酯和醇醚類溶劑反應(yīng)制備，生成封閉異氰酸酯固化劑，主體樹脂改性整個(gè)反應(yīng)包括有環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈反應(yīng)，胺和聚酰胺對(duì)環(huán)氧樹脂開環(huán)反應(yīng)、半封閉異氰酸酯的制備和接枝反應(yīng)步驟；（２）增韌性樹脂的反應(yīng)制備（３）陰極電泳涂料乳液和色漿的制備，適合本發(fā)明電泳涂裝方法的被涂物，只要具有導(dǎo)電性就行，沒有特別的限制。當(dāng)采用鐵、鋁或鋁合金時(shí)，可獲得平滑性等性能優(yōu)異、均勻的涂膜，而且還可以獲得耐藥品性、涂膜厚度低、遮蓋力高、柔韌性好、綜合施工成本低、涂層機(jī)械能適中等涂膜。
【專利說明】低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料及其制備和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電泳涂料，特別是一種低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料及其制備方法和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陰極電泳涂裝I 9 7 6年投人工業(yè)生產(chǎn)以來由于其涂膜性能優(yōu)異、涂料利用率高及三廢排放少等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展非常迅速?，F(xiàn)在以廣泛運(yùn)用于汽摩配件、家電、五金機(jī)電等行業(yè)。由于市場(chǎng)的不斷發(fā)展，行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，為了滿足行業(yè)不斷提高的產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保以及成本方面的需求，適用性、多樣化的陰極電泳涂料也就相應(yīng)出現(xiàn)。
[0003]由于低膜厚高遮蓋黑色陰極電泳涂料的涂膜厚度低、遮蓋力高、柔韌性好、綜合施工成本低、涂層機(jī)械能適中，其深受五金電器、家電、自行車和工藝品等對(duì)涂膜性能要求不高而對(duì)涂裝外觀要求高的行業(yè)的喜愛。目前市場(chǎng)上所使用噴涂、電鍍等手段來達(dá)到低膜厚、高遮蓋力等良好外觀的涂裝工藝，其存在著的環(huán)境污染、涂層機(jī)械能低以及綜合施工成本聞等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種涂膜厚度低(5-8 μ m)、遮蓋力高、涂膜柔韌性良好、較低的涂膜成本下達(dá)到涂層物理機(jī)械能良好涂層等陰極電泳涂料，從而彌補(bǔ)現(xiàn)低膜厚高遮蓋力陰極電泳涂料的空白的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料及其制備方法和使用方法。
[0005]本發(fā)明通過以下方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述目的:
一種低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，包括如下步驟:
S1、固化劑的制備
取定量摩爾比為1:1.1異氰酸酯和封閉溶劑在50°c以下保溫I小時(shí)，然后在70°C保溫2小時(shí)，生成封閉異氰酸酯固化劑；
S2、主體樹脂改性
主體樹脂改性整個(gè)反應(yīng)包括有環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈反應(yīng)，胺和聚酰胺對(duì)環(huán)氧樹脂開環(huán)反應(yīng)、半封閉異氰酸酯的制備和接枝反應(yīng)，步驟為；
S2-1、取摩爾比為1:0.5-0.6的環(huán)氧樹脂與二乙醇胺或二乙胺在溫度為70-80°C，反應(yīng)時(shí)間為1-2小時(shí)制得部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂；
S2-2、用聚酰胺與上述步驟制備的部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂與聚酰胺的摩爾比為1: 1.1~1.3，反應(yīng)溫度為80~90°C，反應(yīng)時(shí)間為2~3小時(shí)，制得開環(huán)的環(huán)氧樹脂；
S2-3、用異氰酸酯和封閉溶劑反應(yīng)制備半封閉異氰酸酯，并與第二步制備的開環(huán)的環(huán)氧樹脂上的氨基反應(yīng)，生成半封閉異氰酸酯接枝的胺改性環(huán)氧樹脂，即主體樹脂，其中，異氰酸酯和封閉溶劑的摩爾比為1: 1，反應(yīng)溫度為50~70°C，反應(yīng)時(shí)間為3~5小時(shí)，半封閉異氰酸酯與胺改性環(huán)氧摩爾比為1:0.6~0.9，反應(yīng)溫度為80~90°C，反應(yīng)時(shí)間為2~3小時(shí)；
53、增韌性樹脂的反應(yīng)制備
將長分子醇醚胺類與大分子環(huán)氧樹脂在80-110°C之間保溫2-5小時(shí)，制得增韌性樹月旨，制備的樹脂分子量控制在1000-10000之間；
54、低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液的制備
按重量份在反應(yīng)釜中依次加入主體樹脂30~40份、增韌樹脂10-15份、醇醚類助溶劑
0.5~1份、有機(jī)酸3~5份、乳化劑0.3~0.6份，攪拌混合均勻后，再緩慢加入去離子水40~50份和酸0.5~1 份，溫度控制在40°C以下；然后高速乳化I小時(shí)，乳化溫度控制在40°C以下，然后用過濾器過濾，制得低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液；
55、色漿的制備
按重量份在容器中依次加入主體樹脂20~30份、醇醚類助溶劑5~10份、有機(jī)酸3~8份、乳化劑0.3~0.7份和去離子水30~40份，攪拌混合均勻，再加入比表面積< 200m2/g的炭黑填料15~30份并高速分散，然后用砂磨機(jī)研磨，待砂磨細(xì)度< I 5 μ m后用袋式過濾機(jī)過濾后即得色漿，并將色漿獨(dú)立儲(chǔ)存；
56、低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備
工件涂裝時(shí)加入色漿、乳液和去離子水按1:3飛:4的比例混合，將涂料工作液固體含量調(diào)整到15%-30%，循環(huán)48小時(shí)后即可得低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料。
[0006]其中，S3中，長分子醇醚胺類的分子量在500-5000之間；大分子環(huán)氧樹脂的分子量在500-5000之間。
[0007]進(jìn)一步地，低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液指標(biāo)控制為外觀乳白色/淡黃色，固體含量 35±2%，粒徑≤ 0.20μ m,電導(dǎo)率(Ps/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
[0008]進(jìn)一步地，所述色漿的控制指為外觀呈黑色均勻，無結(jié)塊，細(xì)度≤13 μ m，pH值
5.4±0.3，電導(dǎo)率(Ps/cm) 1500±300，固體含量(％) 45±2。
[0009]其中，所述S4與S5中，醇醚類助溶劑包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、
乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚或丙二醇丁醚中的一種。
[0010]其中，所述S4與S5中，有機(jī)酸包括氨基磺酸、乙酸、羥基乙酸、甲酸、草酸、檸檬酸或乳酸中的一種。
[0011]其中，所述乳化劑包括NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-15、NP-21、EL-40、EL-80
或聚二醇中的一種。
[0012]由上述方法制得的一種低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料。
[0013]上述低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的使用方法，包括如下步驟:工件涂裝時(shí)加入色漿、乳液和去離子水按1:3飛:4的比例混合，制成工作液，并調(diào)整固體含量調(diào)整至15%-30%，循環(huán)48小時(shí)后電泳涂裝，其中，工作液的pH值為6.0-6.5，電泳電壓80-150V，電泳溫度為27-29°C，電泳時(shí)間為0.5-1.5min ;涂膜在160_180°C固化20-30分鐘；制得漆膜外觀均勻平整光滑，膜厚5-10Mm內(nèi)可調(diào)。
[0014]其中，所述工作液的性能參數(shù)為:MEQ值30±4 ;泳透力(％)(—汽鋼管法)≥80 ；庫侖效率(mg/c) ^ 25 ;破裂電壓(V) ^ 300 ;重溶性(％) ( 10 ;加熱減量(％) < 8。
[0015]適合本發(fā)明電泳涂裝方法的被涂物，只要具有導(dǎo)電性就行，沒有特別的限制。當(dāng)采用鐵、鋁或鋁合金時(shí)，可獲得平滑性等性能優(yōu)異、均勻的涂膜，而且還可以獲得耐藥品性、涂膜厚度低、遮蓋力高、柔韌性好、綜合施工成本低、涂層機(jī)械能適中等涂膜，從而彌補(bǔ)現(xiàn)低膜厚高遮蓋力陰極電泳涂料的空白，適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展、提高競(jìng)爭(zhēng)力。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例，詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0017]實(shí)施例一
一種低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，包括如下步驟:
51、固化劑的制備
取定量摩爾比為1:1.1異氰酸酯和封閉溶劑在50°c以下保溫I小時(shí)，然后在70°C保溫2小時(shí)，生成封閉異氰酸酯固化劑；
52、主體樹脂改性
主體樹脂改性整個(gè)反應(yīng)包括有環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈反應(yīng)，胺和聚酰胺對(duì)環(huán)氧樹脂開環(huán)反應(yīng)、半封閉異氰酸酯的制備和接枝反應(yīng)，步驟為；
S2-1、取摩爾比為1:0.5的環(huán)氧樹脂與二乙醇胺或二乙胺在溫度為70°C，反應(yīng)時(shí)間為I小時(shí)制得部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂；
S2-2、用聚酰胺與上述步驟制備的部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂與聚酰胺的摩爾比為1:1.1，反應(yīng)溫度為80°C，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，制得開環(huán)的環(huán)氧樹脂；
S2-3、用異氰酸酯和封閉溶劑反應(yīng)制備半封閉異氰酸酯，并與第二步制備的開環(huán)的環(huán)氧樹脂上的氨基反應(yīng)，生成半封閉異氰酸酯接枝的胺改性環(huán)氧樹脂，即主體樹脂，其中，異氰酸酯和封閉溶劑的摩爾比為1:1，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，半封閉異氰酸酯與胺改性環(huán)氧摩爾比為1:0.6，反應(yīng)溫度為80~90°C，反應(yīng)時(shí)間為2~3小時(shí)；
53、增韌性樹脂的反應(yīng)制備
將分子量在500-5000之間的長分子醇醚胺類與分子量在500-5000之間的大分子環(huán)氧樹脂在80°C之間保溫2小時(shí)，制得增韌性樹脂，制備的樹脂分子量控制在1000-10000之間；
54、低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液的制備
按重量份在反應(yīng)釜中依次加入主體樹脂30份、增韌樹脂10份、乙二醇甲醚0.5份、氨基磺酸3份、乳化劑NP-4 0.3份，攪拌混合均勻后，再緩慢加入去離子水40份和氨基磺酸
0.5份，溫度控制在40°C以下；然后高速乳化I小時(shí)，乳化溫度控制在40°C以下，然后用過濾器過濾，制得低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液；低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液指標(biāo)控制為外觀乳白色/淡黃色，固體含量35±2%，粒徑< 0.20μ m，電導(dǎo)率(μ8/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
[0018]S5、色漿的制備
按重量份在容器中依次加入主體樹脂20份、乙二醇甲醚5份、氨基磺酸3份、乳化劑NP-4 0.3份和去離子水30份，攪拌混合均勻，再加入比表面積< 200m2/g的炭黑填料15份并高速分散，然后用砂磨機(jī)研磨，待砂磨細(xì)度< I 5 μ m后用袋式過濾機(jī)過濾后即得色漿，并將色漿獨(dú)立儲(chǔ)存；所述色漿的控制指為外觀呈黑色均勻，無結(jié)塊，細(xì)度< 13 μ m，pH值5.4±0.3，電導(dǎo)率(Ps/cm) 1500±300，固體含量(％) 45±2。
[0019]S6、低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備
工件涂裝時(shí)加入色漿、乳液和去離子水按1:3:4的比例混合，將涂料工作液固體含量調(diào)整到15%，循環(huán)48小時(shí)后即可得低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料。
[0020]由上述方法制得的一種低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的使用方法，包括如下步驟:工件涂裝時(shí)加入色漿、乳液和去離子水按1:3:4的比例混合，制成工作液，并調(diào)整固體含量調(diào)整至15%，循環(huán)48小時(shí)后電泳涂裝，其中，工作液的pH值為6.0,電泳電壓80V，電泳溫度為27°C，電泳時(shí)間為0.5min ;涂膜在160°C固化20分鐘；制得漆膜外觀均勻平整光滑，膜厚5-10Mm內(nèi)可調(diào)。
[0021]其中，所述工作液的性能參數(shù)為:MEQ值30±4 ;泳透力(％)(—汽鋼管法)≥80 ；庫侖效率(mg/c) ^ 25 ;破裂電壓(V) ^ 300 ;重溶性(％) ( 10 ;加熱減量(％) < 8。
[0022]涂膜性能評(píng)價(jià):電泳涂裝的具體條件為:槽溫28±2°C按常規(guī)方法在100V下通電電泳至膜厚7±2Mm。電泳結(jié)束后洗凈，在180°C下烘烤30min，然后進(jìn)行涂膜性能評(píng)價(jià)，采取如下的方法測(cè)試涂膜的性能:
I用光澤計(jì)測(cè)定60°的光澤
2在涂膜上用切割刀割成100個(gè)棋盤格，再在其上貼附膠帶紙后，快速剝離膠帶紙，觀察涂膜的附著狀態(tài):100/100:沒有脫落；0/100:全部脫落3按JIS-K-5400標(biāo)準(zhǔn)，以劃破判定
4在20°C的0.1摩爾的NaOH中浸潰8h后，觀察涂面的狀態(tài) 5在20°C的0.05摩爾的硫酸中浸潰8h后，觀察涂面狀態(tài) 評(píng)價(jià)結(jié)果如表所示:
【權(quán)利要求】
1.低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、固化劑的制備 取定量摩爾比為1:1.1異氰酸酯和封閉溶劑在50°c以下保溫I小時(shí)，然后在70°C保溫2小時(shí)，生成封閉異氰酸酯固化劑； 52、主體樹脂改性 主體樹脂改性整個(gè)反應(yīng)包括有環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈反應(yīng)，胺和聚酰胺對(duì)環(huán)氧樹脂開環(huán)反應(yīng)、半封閉異氰酸酯的制備和接枝反應(yīng)，步驟為； S2-1、取摩爾比為1:0.5-0.6的環(huán)氧樹脂與二乙醇胺或二乙胺在溫度為70-80°C，反應(yīng)時(shí)間為1-2小時(shí)制得部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂； S2-2、用聚酰胺與上述步驟制備的部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，部分開環(huán)的環(huán)氧樹脂與聚酰胺的摩爾比為1: 1.1~1.3，反應(yīng)溫度為80~90°C，反應(yīng)時(shí)間為2~3小時(shí)，制得開環(huán)的環(huán)氧樹脂； S2-3、用異氰酸酯和封閉溶劑反應(yīng)制備半封閉異氰酸酯，并與第二步制備的開環(huán)的環(huán)氧樹脂上的氨基反應(yīng)，生成半封閉異氰酸酯接枝的胺改性環(huán)氧樹脂，即主體樹脂，其中，異氰酸酯和封閉溶劑的摩爾比為1: 1，反應(yīng)溫度為50~70°C，反應(yīng)時(shí)間為3~5小時(shí)，半封閉異氰酸酯與胺改性環(huán)氧摩爾比為1:0.6~0.9，反應(yīng)溫度為80~90°C，反應(yīng)時(shí)間為2~3小時(shí)； 53、增韌性樹脂的反應(yīng)制備 將長分子醇醚胺類與大分子環(huán)氧樹脂在80-110°C之間保溫2-5小時(shí)，制得增韌性樹月旨，制備的樹脂分子量控制在1000-10000之間； 54、低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液的制備 按重量份在反應(yīng)釜中依次加入主體樹脂30~40份、增韌樹脂10-15份、醇醚類助溶劑0.5~1份、有機(jī)酸3~5份、乳化劑0.3~0.6份，攪拌混合均勻后，再緩慢加入去離子水40~50份和酸0.5~1份，溫度控制在40°C以下；然后高速乳化I小時(shí)，乳化溫度控制在40°C以下，然后用過濾器過濾，制得低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液； 55、色漿的制備 按重量份在容器中依次加入主體樹脂20~30份、醇醚類助溶劑5~10份、有機(jī)酸3~8份、乳化劑0.3~0.7份和去離子水30~40份，攪拌混合均勻，再加入比表面積< 200m2/g的炭黑填料15~30份并高速分散，然后用砂磨機(jī)研磨，待砂磨細(xì)度< I 5 μ m后用袋式過濾機(jī)過濾后即得色漿，并將色漿獨(dú)立儲(chǔ)存； 56、低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備 工件涂裝時(shí)加入色漿、乳液和去離子水按1:3飛:4的比例混合，將涂料工作液固體含量調(diào)整到15%-30%，循環(huán)48小時(shí)后即可得低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于，S3中，長分子醇醚胺類的分子量在500-5000之間；大分子環(huán)氧樹脂的分子量在500-5000 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料乳液指標(biāo)控制為外觀乳白色/淡黃色，固體含量35±2%，粒徑≤ 0.20μ m,電導(dǎo)率(Ps/cm) 1000±300，pH 值 6.7±0.3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于所述色漿的控制指為外觀呈黑色均勻，無結(jié)塊，細(xì)度≤13μ m，pH值5.4±0.3，電導(dǎo)率(μ8/cm) 1500±300，固體含量(％) 45±2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于，所述S4與S5中，醇醚類助溶劑包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、丙二醇甲醚或丙二醇丁醚中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于，所述S4與S5中，有機(jī)酸包括氨基磺酸、乙酸、羥基乙酸、甲酸、草酸、檸檬酸或乳酸中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的制備方法，其特征在于，所述 S4 中，所述乳化劑包括 NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-15、NP-21、EL-40、EL-80或聚二醇中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求f7任一項(xiàng)制得的一種低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的使用方法，其特征在于，包括如下步驟:工件涂裝時(shí)加入色漿、乳液和去離子水按1:3~5:4的比例混合，制成工作液，并調(diào)整固體含量調(diào)整至15%-30%，循環(huán)48小時(shí)后電泳涂裝，其中，工作液的pH值為6.0-6.5，電泳電壓80-150V，電泳溫度為27-29 °C，電泳時(shí)間為0.5-1.5min ;涂膜在160-180°C固化20-30分鐘；制得漆膜外觀均勻平整光滑，膜厚5_10Mm內(nèi)可調(diào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低膜厚高遮蓋力黑色陰極電泳涂料的使用方法，其特征在于，所述工作液的性能參數(shù)為=MEQ值30±4 ;泳透力(％)(—汽鋼管法)≥80 ;庫侖效率(mg/c)≥25 ;破裂電壓(V)≥300 ;重溶性(％)≤10 ;加熱減量(％) < 8。
【文檔編號(hào)】C08G59/14GK103923551SQ201410136245
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】李文莊, 高睿, 何愿文, 陳立志, 黃小勇, 梁衛(wèi)南, 周偉 申請(qǐng)人:廣東科德化工實(shí)業(yè)有限公司