專利名稱：一種水溶性無光陰離子電泳涂料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料工程領(lǐng)域，具體涉及一種金屬表面電泳用涂料，特別涉及一種水溶性無光陰離子電泳涂料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鋁重量輕，且容易加工，耐腐蝕性好，廣泛地用作與建材相關(guān)的材料。但是，鋁材本身防銹性、耐磨耗性、耐化學藥品性差，故一般對鋁進行陽極氧化處理后，利用消光的陰離子電泳涂料對其進行電泳涂覆上一層消光膜后再使用。作為鋁制品涂飾方法所使用的消光電泳涂料，歷來進行著各種研究。有利用溶解性參數(shù)不同的兩種丙烯酸系樹脂和與這些樹脂沒有相容性的三聚氰胺樹脂分散在水中的陰離子電泳涂料「特開平10-46065號公報」；此外，還有將具備水分散性的樹脂與三聚氰胺樹脂混合，利用樹脂的SP值的差獲得無光涂層「特開2001-131494號公報」。但是上述兩個發(fā)明的涂料必須在170°C以上烘烤，容易使涂膜產(chǎn)生龜裂，對涂膜性能產(chǎn)生影響；另外其消耗能量增多，會造成經(jīng)濟上的損失。此外，有使用含羧基及羥基的樹脂，封端多異氰酸酯化合物制造的電泳涂料，有得到140°C烘烤固化的性能優(yōu)異、光澤低的涂膜，但是其模具傷痕遮蔽性不夠「特開平 8-41380號公報」。另外，在電泳涂料中用樹脂形成不溶性的粒子內(nèi)微凝膠的方法，如在基料樹脂中導入烷氧甲硅烷基，通過烷氧甲硅烷基的縮合反應(yīng)，在共聚物樹脂中形成不溶性的粒子內(nèi)微凝膠。如特開昭59-67398公報、特開昭64-14281號公報、特開平05-263296公報、 CN1M9460C均報道過相似的技術(shù)，但當通過改變涂裝條件變動光澤時，容易受電泳后清洗工序的影響，易成為制約涂裝施工性的條件。作為內(nèi)微凝膠的其余辦法，如利用在樹脂中存在的羧基，配合可與該羧基反應(yīng)的官能基形成微凝膠的方法。這類官能基有如環(huán)氧基(特開昭59-138278號公報、特公開 2-12511號公報)、噁唑啉基(特開平6-25568號公報)等。這類方法，制造過程中需要通過加熱反應(yīng)形成粒子內(nèi)微凝膠，制備方法比較麻煩。上述提及的方法中乙烯基樹脂制造過程中大多采用溶液聚合法，制造過程中需要大量使用有機溶劑，涂料容易受到溶劑的影響，且含有大量溶劑的電泳涂料環(huán)保性能降低。 因此，有人提出通過合成陰離子型聚氨酯表面活性劑與丙烯酸樹脂聚合物進行乳液聚合制備消光電泳涂料(CN 102115526A)，按照其制備方法，60°C光澤無法達到10以下。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種能夠在低溫下固化，儲存穩(wěn)定性好，不含有機溶劑，60°C下光澤達到10以下的水溶性無光陰離子電泳涂料。本發(fā)明的另一目的在于提供上述水溶性無光陰離子電泳涂料的制備方法。
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本發(fā)明的再一目的在于提供上述水溶性無光陰離子電泳涂料的用途。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)
一種水溶性無光陰離子電泳涂料，是由以下重量份數(shù)的成分制備得到
丙烯酸酯聚合物39-51 份
非離子型聚氨酯表面活性劑5-9 份
封閉異氰酸酯交聯(lián)劑18-25 份
引發(fā)劑0. 2-0. 3 份
鏈轉(zhuǎn)移劑0. 04-0. 06 份
堿性化合物3-7. 2 份
水120-250 份；
所述的丙烯酸酯聚合物由含有羧基的不飽和單體、羥基不飽和單體和其他的自由
基聚合性不飽和基礎(chǔ)單體組成；所述丙烯酸酯聚合物的酸值為15-150mg KOH/g，優(yōu)選40-100mg KOH/g ；羥值為 30-150mg KOH/g，優(yōu)選 40-100mg KOH/g ；玻璃化溫度為 10-40°C，優(yōu)選 15_30°C ；分子量為 10000-100000，優(yōu)選20000-60000的范圍；分子量分布為1 5 ；優(yōu)選地，所述的丙烯酸酯聚合物由丙烯酸酯或乙烯基化合物基礎(chǔ)單體組成；所述的丙烯酸酯或乙烯基化合物基礎(chǔ)單體為具有通式CH2 = C(R1)COOR2的丙烯酸酯類單體，或多種該類單體的混合物；其中,R1為-H或-CH3, &為碳原子數(shù)為1-18的烷基；更優(yōu)選地，所述的丙烯酸酯聚合物由以下重量份數(shù)的成分組成甲基丙烯酸甲酯8. 8-13份甲基丙烯酸羥乙酯6. 4-9. 5份甲基丙烯酸4. 2-6. 4份丙烯酸丁酯15-22份苯乙烯5-8. 1 份；上述未提到的丙烯酸其余單體，如甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯腈、 丙烯酰胺、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸羥乙酯、N-甲基丙烯酰胺等，以及乙烯基化合物均可加進丙烯酸聚合物的配方，用以改進最終涂料的附著力、柔韌性、耐水性、耐溶劑性和耐磨性。在水溶性引發(fā)劑以及非離子聚氨酯表面活性劑的作用下，丙烯酸聚合物配方中的單體甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯發(fā)生以下共聚反應(yīng)
權(quán)利要求
1.一種水溶性無光陰離子電泳涂料，其特征在于是由以下重量份數(shù)的成分制備得到 丙烯酸酯聚合物39-51份非離子型聚氨酯表面活性劑5-9份封閉異氰酸酯交聯(lián)劑18-25份引發(fā)劑0.2-0. 3份鏈轉(zhuǎn)移劑0. 04-0. 06份堿性化合物3-7. 2份水120-250 份；所述的丙烯酸酯聚合物由以下重量份數(shù)的成分組成甲基丙烯酸甲酯8. 8-13份甲基丙烯酸羥乙酯6. 4-9. 5份甲基丙烯酸4. 2-6. 4份丙烯酸丁酯15-22份苯乙烯5-8. 1份；所述的非離子型聚氨酯表面活性劑由以下方法制備得到取六亞甲基二異氰酸酯三聚體與聚乙二醇單甲醚混合，加入催化劑二丁基月桂酸錫、 丙酮，攪拌均勻，于80°C恒溫水浴中回流反應(yīng)，用二丁胺法測定產(chǎn)物中不含游離的-NCO時， 降溫冷卻，抽除丙酮，并于30°C下真空干燥，制得非離子型聚氨酯表面活性劑； 所述六亞甲基二異氰酸酯三聚體與聚乙二醇單甲醚的摩爾比為13; 所述聚乙二醇單甲醚的分子量為500 2000 ； 所述的非離子型聚氨酯表面活性劑或者由以下方法制備得到 取異佛爾酮二異氰酸酯與單硬脂酸甘油酯混合，加入催化劑二丁基月桂酸酯、丙酮，于 80°C恒溫水浴中攪拌下回流反應(yīng)，用二丁胺法測定反應(yīng)體系中的-NCO值達到預(yù)定值后，加入聚乙二醇單甲醚繼續(xù)反應(yīng)2 池，降溫冷卻，抽除丙酮，并于30°C下真空干燥得到非離子型聚氨酯表面活性劑；所述異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇單甲醚、單硬脂酸甘油酯三者的摩爾比為 2:2:1;所述聚乙二醇單甲醚的分子量為500 2000。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性無光陰離子電泳涂料，其特征在于所述的封閉異氰酸酯交聯(lián)劑由以下方法制備得到將六亞甲基二異氰酸酯三聚體與聚乙二醇單甲醚混合，加入催化劑二丁基月桂酸錫， 然后升溫至80°C反應(yīng)3 證；加入封閉劑甲乙酮肟，反應(yīng)2 2. 5h直至反應(yīng)體系中的-NCO 基團完全封閉，用醋酸乙酯降低體系粘度，然后降溫至20-30°C并加入水剪切分散，最后得到封閉異氰酸酯交聯(lián)劑；所述六亞甲基二異氰酸酯三聚體與聚乙二醇單甲醚的摩爾比為11;所述聚乙二醇單甲醚的分子量為500 3000 ；所述甲乙酮肟與六亞甲基二異氰酸酯三聚體的摩爾比為2 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性無光陰離子電泳涂料，其特征在于所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性無光陰離子電泳涂料，其特征在于所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為十二烷基硫醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性無光陰離子電泳涂料，其特征在于所述的堿性化合物為乙胺、丙胺、丁胺、芐胺、單乙醇胺、新戊醇胺、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、二乙胺、三乙胺、異丙胺、二異丙胺、三異丙胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、胺水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性無光陰離子電泳涂料，其特征在于所述的堿性化合物為二乙醇胺、二異丙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺或二乙基乙醇胺中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性無光陰離子電泳涂料，其特征在于所述的水為去離子水。
8.權(quán)利要求1-7任一項所述的水溶性無光陰離子電泳涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟在氮氣的保護下，取水、鏈轉(zhuǎn)移劑、1/3的丙烯酸酯聚合物、1/3的引發(fā)劑和非離子型聚氨酯表面活性劑混合，在75-85°C反應(yīng)0. 5-1. 5h，制得種子乳液；然后滴加剩余的丙烯酸酯聚合物和引發(fā)劑，滴加時間控制在3-5h，滴加完畢后在75-85°C保溫l_3h，加入封閉異氰酸酯交聯(lián)劑，并加入堿性化合物調(diào)節(jié)反應(yīng)體系PH值至8. 0-9. 0，得到水溶性無光陰離子電泳涂料。
9.權(quán)利要求1-7任一項所述的水溶性無光陰離子電泳涂料用于鋁合金的電泳涂裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水溶性無光陰離子電泳涂料及其制備方法與應(yīng)用，該電泳涂料由39-51份的丙烯酸酯聚合物、5-9份的非離子型聚氨酯表面活性劑、18-25份的封閉異氰酸酯交聯(lián)劑、0.2-0.3份的引發(fā)劑、0.04-0.06份的鏈轉(zhuǎn)移劑、3-7.2份的堿性化合物和120-250份的水制備得到。本發(fā)明的水溶性無光陰離子電泳涂料制備過程中沒有使用有機溶劑，降低了涂料對環(huán)境的污染；本發(fā)明的電泳涂料電泳涂裝后涂層光澤度低、傷痕遮蓋性好、固化溫度低(120℃)、節(jié)省能源。本發(fā)明的電泳涂料克服了現(xiàn)有技術(shù)涂料固化溫度高(140-170℃)、對模具傷痕遮蔽性不夠、使用有機溶劑造成污染等缺陷。
文檔編號C25D13/06GK102337073SQ20111023711
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者區(qū)菊花, 干建群, 張敏 申請人:中科院廣州化學有限公司