电泳研磨树脂和由其制得的电泳色浆及色浆的用途
技术领域
本发明涉及一种高分子涂料，属于表面涂覆技术领域，具体地涉及一种电泳研磨树脂和由其制得的电泳色浆及色浆的用途。
背景技术
自七十年代起，阴极电泳涂料得以在工业化应用并迅速发展，因为其优良的耐腐蚀性能，优异的机械性能和其在涂装应用时的高度自动化，使其在工业上的应用越来越广泛。而配合阴极电泳涂装的涂料，由于其组分的复杂性和对现场控制要求的严格性，使得不同的电泳涂料在制备时对于用于研磨的分散树脂有着极高的要求，这大大限制了电泳涂装用的研磨的分散树脂的使用范围。此外，由于传统的色浆生产工艺存在相容性差、易出现沉淀分层稳定性差、固含量低等特点。这些不利点主要原因是缺乏一款对色粉有强包裹能力和多树脂体系相容性佳的研磨树脂。因此开发一种水性高性能电泳研磨树脂及其色浆对于阴极电泳涂装来说是十分有必要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种电泳研磨树脂和由其制得的电泳色浆及色浆的用途，该电泳色浆具备高稳定性和高相容能力，在汽车工业、建材、五金和家电等表面涂装方面具备较好应用价值。
为实现上述目的，本发明公开了一种电泳研磨树脂，它包括如下原料以质量百分比计混合后制备而成，低分子醇：8～15％、异氰酸酯固化剂：37～46％、亲水性扩链剂：0.5～10％、丙烯酸树脂：15～45％、助溶剂：5～18％、中和剂：2～9％。该电泳研磨树脂具有颜色浅，透明度高，与色粉混合后对色相的影响极小，对色粉的展色能力极佳，对色浆的抗沉淀能力有较大提升的优点。
进一步地，所述异氰酸酯固化剂由如下原料以质量百分比计混合后制备而成，二封端型异氰酸酯交联剂：25～50％、丁酮肟：25～50％，有机催化剂：2～10％、乙二醇乙醚：10～20％。
进一步地，所述二封端型异氰酸酯交联剂由如下原料以质量百分比计混合后制备而成：甲苯二异氰酸酯：20～40％，异弗尔酮二异氰酸酯：20～30％，丁酮肟：25～40％，甲基异丁基酮：5～15％，乙二醇丁醚：10～20％。
最优的，所述二封端型异氰酸酯交联剂由甲苯二异氰酸酯：30％，异弗尔酮二异氰酸酯：30％，丁酮肟：25％，甲基异丁基酮：5％，乙二醇丁醚：10％制得；
最优的，所述异氰酸酯固化剂由取二封端型异氰酸酯交联剂：25％，丁酮肟：50％，有机催化剂：10％、乙二醇乙醚：15％反应制得。
最优的，所述电泳研磨树脂由1,4-丁二醇：8％、乙二醇丁醚：6％、异氰酸酯固化剂：38％、偶氮二异丁腈：1％、甲基丙烯酸甲酯：12％、甲基丙烯酸羟乙酯：15％、甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯：15％和醋酸：5％制得。该电泳研磨树脂与色粉混合后对色相的影响最小，展色能力是最佳的。
此外，本发明还公开了一种电泳色浆，其特征在于，它包括上述的电泳研磨树脂。
进一步地，所述电泳色浆包括如下原料以质量百分比计混合后制备而成，电泳研磨树脂：10～30％，色粉：5～70％，pH调节剂：0.2～1.0％，分散润湿剂：2～15％，助剂：5～20％，余量为去离子水。
进一步地，所述分散润湿剂为AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物。
进一步地，所述助剂由下述原料按照质量百分比混合制备而成，乙二醇丁醚：20～35％，丙二醇：5～20％，二乙二醇丁醚：45～60％。
最优的，所述电泳色浆由如下质量百分比的各组分制得：
电泳研磨树脂：30％，大红色粉：38％，pH调节剂醋酸：0.5％，分散润湿剂AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物：5％，助剂：5％(助剂选择如下原料物：乙二醇丁醚：30％，丙二醇：20％，二乙二醇丁醚：50％)，余量为去离子水。该电泳色浆粘度适宜，且稳定性最好。
为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了一种具备高稳定性和高兼容性的电泳涂料的制备方法，它包括如下步骤：
1)制备异氰酸酯固化剂：取如下质量百分比计的各原料：二封端型异氰酸酯交联剂：25～50％、丁酮肟：25～50％，有机催化剂：2～10％和乙二醇乙醚：10～20％反应制得异氰酸酯固化剂；
2)制备丙烯酸研磨树脂：取如下质量百分比计的各原料：低分子醇：8～15％、步骤1)制得的异氰酸酯固化剂：37～46％、亲水性扩链剂：0.5～10％、丙烯酸树脂：15～45％、助溶剂：5～18％和中和剂：2～9％反应制得丙烯酸研磨树脂；
3)制备电泳涂料：取步骤2)制得的丙烯酸研磨树脂与色粉、pH调节剂、分散润湿剂、助剂和去离子水混匀制得电泳涂料。
进一步地，所述步骤2)的制备过程如下：
将丙烯酸树脂和亲水性扩链剂按计量加入到反应容器内，维持温度25℃以下，搅拌均匀后待用；
取低分子醇和助溶剂置于反应容器内惰性气体保护下升温至80～95℃，加入所述丙烯酸树脂和亲水性扩链剂的混合物料，继续在80～95℃条件下保温反应，反应结束后降温至45～55℃，加入配方量的异氰酸酯固化剂，保温反应，最后加入配方量的中和剂，保温反应制得丙烯酸研磨树脂。
优选的，上述升温反应为采用蒸汽加热升温。
优选的，上述惰性气体优选为氮气。
与此同时，本发明还公开了一种具备高稳定性和高兼容性的电泳涂料的用途，包括在汽车工业、建材、五金和家电的表面涂装方面的应用。
有益效果：
1、本发明设计的电泳研磨树脂对色粉具备强包裹能力，且与多树脂体系之间的相容性比较好；
2、本发明设计的电泳色浆不仅固含量高，而且与不同类型的电泳漆和水性漆之间相容性较好，并且不容易出现沉淀分层，稳定性较好。
3、本发明设计得到的电泳色浆进行涂装，得到的样件漆膜完整，颜色均匀，无针孔、缩孔、橘皮等漆膜弊病，漆膜厚度适宜，铅笔硬度适宜，光泽度好，颜色鲜艳且展色效果好。
具体实施方式
本发明为解决现有电泳涂料对自身质量要求较高的技术问题，公开了一种电泳研磨树脂和由其制得的电泳色浆及色浆的用途。
首先本发明公开了一种电泳研磨树脂，它包括如下原料以质量百分比计混合后制备而成，低分子醇：8～15％、异氰酸酯固化剂：37～46％、亲水性扩链剂：0.5～10％、丙烯酸树脂：15～45％、助溶剂：5～18％、中和剂：2～9％；其中，其中所述电泳丙烯酸研磨树脂具有颜色浅，透明度高，与色粉混合后对色相的影响极小，对色粉的展色能力极佳，对色浆的抗沉淀能力有较大提升。
所述电泳研磨树脂的制备过程为将丙烯酸树脂和偶氮二异丁腈等原料计量到混合滴加罐中，维持温度25℃以下，然后搅拌均匀待用；把1.4-丁二醇和乙二醇丁醚原料直接投入反应釜中，投料完毕后在氮气保护下加蒸汽升温，升温至80～95℃，直接滴加混合料，滴料时间约3～5小时。滴完料后继续80～95℃再保温2小时后；上步工序结束后，降温至45～55℃,加入配方量的异氰酸酯固化剂，在45～55℃下保温1小时,上步工序结束后，加入配方量的醋酸，在45～55℃下保温1小时。
与此同时，所述低分子醇包括1,4-丁二醇或异丙醇中一种或两种。所属助溶剂为乙二醇丁醚或丙二醇甲醚中的一种或两种。
所述异氰酸酯固化剂由如下原料以质量百分比计混合后制备而成，二封端型异氰酸酯交联剂：25～50％、丁酮肟：25～50％，有机催化剂：2～10％、乙二醇乙醚：10～20％。所述二封端型异氰酸酯交联剂由如下原料以质量百分比计混合后制备而成：甲苯二异氰酸酯：20～40％，异弗尔酮二异氰酸酯：20～30％，丁酮肟：25～40％，甲基异丁基酮：5～15％，乙二醇丁醚：10～20％。
所述有机催化剂包括异辛酸锌、异辛酸铋、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸丁基锡、钛酸正丁酯和钛酸四异丙酯中的一种以上。
具体的，所述异氰酸酯固化剂的制备过程如下：
将原料甲苯二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、甲基异丁基酮直接投入反应釜中，开启搅拌，升温60℃，将原料丁酮肟在58～62℃下用6h滴加至反应釜中，滴加完再保温0.5小时，保温结束后，加入乙二醇丁醚在58～62℃保温0.5小时，制得二封端型异氰酸酯交联剂。
将二封端型异氰酸酯交联剂接投入反应釜中，开启搅拌，升温至65℃，将原料丁酮肟在62～68℃下用0.5h滴加至反应釜中，滴加完再保温0.5小时，再滴加入有机催化剂保温4h，加入乙二醇丁醚，40～50℃保温2h，即制得异氰酸酯固化剂。
此外，所述亲水性扩链剂为偶氮二异丁腈。
对于上述的丙烯酸树脂，其包括主单体甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯，以及副单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯中的一种或一种以上。
对于上述的中和剂，本发明选择醋酸或者乳酸。
最优的，所述二封端型异氰酸酯交联剂由甲苯二异氰酸酯：30％，异弗尔酮二异氰酸酯：30％，丁酮肟：25％，甲基异丁基酮：5％，乙二醇丁醚：10％制得；
最优的，所述异氰酸酯固化剂由取二封端型异氰酸酯交联剂：25％，丁酮肟：50％，有机催化剂：10％、乙二醇乙醚：15％反应制得。
最优的，所述电泳研磨树脂由1,4-丁二醇：8％、乙二醇丁醚：6％、异氰酸酯固化剂：38％、偶氮二异丁腈：1％、甲基丙烯酸甲酯：12％、甲基丙烯酸羟乙酯：15％、甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯：15％和醋酸：5％制得。该电泳研磨树脂与色粉混合后对色相的影响最小，展色能力是最佳的。
为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了一种电泳色浆，所述电泳色浆包括如下原料以质量百分比计混合后制备而成，电泳研磨树脂：10～30％，色粉：5～70％，pH调节剂：0.2～1.0％，分散润湿剂：2～15％，助剂：5～20％，余量为去离子水。
具体的，所述电泳色浆的制备过程如下：
按配方量取去离子水、助剂、pH调节剂用分散机混合在一起，在中速搅拌分散的条件下加入润湿分散剂搅拌20min，再加入丙烯酸研磨树脂分散30min；再加入配方量的色粉中速分散30min；在使用砂磨机研磨，检测色浆细度合格后过滤包装。
更为重要的，所述助剂由下述原料按照质量百分比混合制备而成，乙二醇丁醚：20～35％，丙二醇：5～20％，二乙二醇丁醚：45～60％。
所述分散润湿剂为AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物。
该AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物具备很强的防浮色性能，能够有效的降粘性，可提升色浆的研磨效率。
所述色粉包括黄色、大红色、绿色、紫色、白色或黑色中其中一种或一种以上的颜料。
所述pH调节剂包括醋酸或者乳酸。
最优的，所述电泳色浆由如下质量百分比的各组分制得：
电泳研磨树脂：30％，大红色粉：38％，pH调节剂醋酸：0.5％，分散润湿剂AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物：5％，助剂：5％(助剂选择如下原料物：乙二醇丁醚：30％，丙二醇：20％，二乙二醇丁醚：50％)，余量为去离子水。该电泳色浆粘度适宜，且稳定性最好。
为更好的解释本发明记载的内容，以下结合具体实施例进行具体说明。
实施例1
本实施例公开了一种电泳研磨树脂的制备方法，它包括如下制备过程：
(1)制备异氰酸酯固化剂：取二封端型异氰酸酯交联剂：50％，丁酮肟：25％，有机催化剂：10％、乙二醇乙醚：15％反应制得异氰酸酯固化剂；其中，所述有机催化剂为常用有机催化剂，本发明不做详细论述说明。同时，制备异氰酸酯固化剂的过程为常规过程，本发明也不作详细说明。此外，所述二封端型异氰酸酯交联剂由甲苯二异氰酸酯：30％，异弗尔酮二异氰酸酯：30％，丁酮肟：25％，甲基异丁基酮：5％，乙二醇丁醚：10％制得。
(2)制备电泳研磨树脂：它包括取如下原料以质量百分比计混合后制备而成，其中，1,4-丁二醇：8％、乙二醇丁醚：8％、上述步骤(1)制得的异氰酸酯固化剂：38％、偶氮二异丁腈：1％、甲基丙烯酸甲酯：12％、甲基丙烯酸羟乙酯：15％、甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯15％和醋酸：3％；该制备过程为将丙烯酸树脂和偶氮二异丁腈等原料计量到混合滴加罐中，维持温度25℃以下，然后搅拌均匀待用，把1.4-丁二醇和乙二醇丁醚原料直接投入反应釜中，投料完毕后在氮气保护下加蒸汽升温，升温至80～95℃，直接滴加混合料，滴料时间约3～5小时。滴完料后继续80～95℃再保温2小时后；上步工序结束后，降温至45～55℃，加入配方量的异氰酸酯固化剂，在45～55℃下保温1小时，上步工序结束后，加入配方量的醋酸，在45～55℃下保温1小时。
与此同时，上述步骤(2)制得的电泳研磨树脂具有颜色浅，透明度高，与色粉混合后对色相的影响极小，对色粉的展色能力佳。
实施例2
本实施例公开了一种电泳研磨树脂的制备方法，它包括如下制备过程：
(1)制备异氰酸酯固化剂：取二封端型异氰酸酯交联剂：25％，丁酮肟：50％，有机催化剂：10％、乙二醇乙醚：15％反应制得异氰酸酯固化剂；其中，所述有机催化剂为常用有机催化剂，本发明不做详细论述说明。同时，制备异氰酸酯固化剂的过程为常规过程，本发明也不作详细说明。
此外，所述二封端型异氰酸酯交联剂由甲苯二异氰酸酯：30％，异弗尔酮二异氰酸酯：30％，丁酮肟：25％，甲基异丁基酮：5％，乙二醇丁醚：10％制得。
(2)制备电泳研磨树脂：它包括取如下原料以质量百分比计混合后制备而成，
其中，1,4-丁二醇：8％、乙二醇丁醚：6％、上述步骤(1)制得的异氰酸酯固化剂：38％、偶氮二异丁腈：1％、甲基丙烯酸甲酯：12％、甲基丙烯酸羟乙酯：15％、甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯：15％和醋酸：5％；该制备过程为将丙烯酸树脂和偶氮二异丁氰等原料计量到混合滴加罐中，维持温度25℃以下，然后搅拌均匀待用，把1.4-丁二醇和乙二醇丁醚原料直接投入反应釜中，投料完毕后在氮气保护下加蒸汽升温，升温至80～95℃，直接滴加混合料，滴料时间约3～5小时。滴完料后继续80～95℃再保温2小时后；上步工序结束后，降温至45～55℃，加入配方量的异氰酸酯固化剂，在45～55℃下保温1小时，上步工序结束后，加入配方量的醋酸，在45～55℃下保温1小时。
与此同时，上述步骤(2)制得的电泳研磨树脂的颜色为淡黄色透明树脂，展色效果好。
实施例3
实施例3与上述实施例1不同在于低分子醇选择异丙醇，其它均与实施例1保持相同。所述电泳研磨树脂为无色透明树脂，有着优异的展色性能色浆。
实施例4
实施例4与上述实施例1不同在于助溶剂选择丙二醇甲醚，其它均与实施例1保持相同。所述电泳研磨树脂为无色透明树脂，展色性能佳，光泽度较好。
实施例5
实施例5与上述实施例1不同在于丙烯酸树脂选择甲基丙烯酸异丁酯：12％、甲基丙烯酸羟乙酯：15％、甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯：15％，其它均与实施例1保持相同。所述电泳研磨树脂为无色透明树脂，有着优异的展色性能。
实施例6
实施例6与上述实施例1不同在于丙烯酸树脂选择甲基丙烯酸异冰片酯：12％、甲基丙烯酸羟乙酯：15％、甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯：15％，其它均与实施例1保持相同。所述电泳研磨树脂为无色透明树脂，水溶性较好。
实施例7
实施例7与上述实施例1不同在于丙烯酸树脂以质量百分比计算选择20％的甲基丙烯酸甲酯、20％的甲基丙烯酸异丁酯、25％的甲基丙烯酸羟乙酯、20％的甲基丙烯酸异冰片酯与15％的甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯的混合物。所述电泳研磨树脂具有颜色浅，透明度高，与色粉混合后对色相的影响极小，对色粉的展色能力极佳，水溶性较好，光泽度和对色浆的抗沉淀能力有较大提升。
实施例8
本实施例公开了一种电泳色浆，它包括采用上述实施例7制得的电泳研磨树脂作为反应原料之一，具体制备过程如下：
取实施例7制得的电泳研磨树脂与其它反应物料按照质量百分比计算进行混合反应，其中，电泳研磨树脂：10％，色粉选择白色色浆：65％，pH调节剂醋酸：0.5％，分散润湿剂AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物：2％，助剂丙二醇：5％，余量为去离子水。
实施例9
本实施例公开了一种电泳色浆，它包括采用上述实施例7制得的电泳研磨树脂作为反应原料之一，具体制备过程如下：
取实施例7制得的电泳研磨树脂与其它反应物料按照质量百分比计算进行混合反应，其中，电泳研磨树脂：25％，色粉选择大红色浆：35％，pH调节剂醋酸：0.5％，分散润湿剂AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物：5％，助剂选择如下原料物的混合物，乙二醇丁醚：20％，丙二醇：20％，二乙二醇丁醚：60％，余量为去离子水。
实施例10
本实施例公开了一种电泳色浆，它包括采用上述实施例7制得的电泳研磨树脂作为反应原料之一，具体制备过程如下：
取实施例7制得的电泳研磨树脂与其它反应物料按照质量百分比计算进行混合反应，其中，电泳研磨树脂：30％，大红色粉：38％，pH调节剂醋酸：0.5％，分散润湿剂AFCONA-4590改性聚丙烯酸酯聚合物：5％，助剂：5％(助剂选择如下原料物：乙二醇丁醚：30％，丙二醇：20％，二乙二醇丁醚：50％)，余量为去离子水。
实施例11
本实施例与上述实施例10不同在于助剂选择如下原料物的混合物，乙二醇丁醚：35％，丙二醇：20％，二乙二醇丁醚：45％，余量为去离子水。
实施例12
本实施例与上述实施例10不同在于助剂选择如下原料物的混合物，乙二醇丁醚：30％，丙二醇：20％，二乙二醇丁醚：50％，余量为去离子水。
其中，上述实施例8～12制得的电泳色浆性能如下：
表1性能列表
实施例13
取上述实施例9中的色浆与丙烯酸电泳漆按照和水按照1：50：250的比例混合后，在26℃下进行熟化，时间为48h，然后进行电泳，电压为60V时间为20s。再在150℃下烘烤30min。
得到的样件漆膜完整，颜色均匀，无针孔、缩孔、橘皮等漆膜弊病。漆膜厚度15um，光泽度92.8GU，铅笔硬度3H。颜色鲜艳，展色效果好。
实施例14
取上述实施例9中的色浆与聚氨酯电泳漆按照和水按照1：50：300的比例混合后，在26℃下进行熟化，时间为48h，然后进行电泳电压为60V、时间为20s。再在160℃下烘烤20min。
其中聚氨酯树脂包括以下质量百分比的成分：聚醚多元醇20006.8％，甲苯二异氰酸酯22％、二甲基乙醇胺5％、1，4-丁二醇6％、丙酮38％、冰醋酸3.8％、二异氰酸酯封闭物17.7％、去离子水余量。
上述二异氰酸酯封闭物按质量百分比计，包含六亚甲基二异氰酸酯40-60％、甲基异丁基酮10-20％、乙二醇乙醚20-50％。
得到的样件漆膜完整，颜色均匀，无针孔、缩孔、橘皮等漆膜弊病。漆膜厚度13um，光泽度108.6GU，铅笔硬度4H。颜色鲜艳，展色效果好。
由上述实施例可知，本发明设计的电泳研磨树脂对色粉具备强包裹能力，由该电泳研磨树脂制得的电泳色浆不仅固含量高，而且与不同类型的电泳漆和水性漆之间相容性较好，并且不容易出现沉淀分层，稳定性较好。将该电泳色浆进行涂装，得到的样件漆膜完整，颜色均匀，无针孔、缩孔、橘皮等漆膜弊病，漆膜厚度适宜，铅笔硬度适宜，光泽度好，颜色鲜艳且展色效果好。在汽车工业、建材、五金和家电的表面涂装方面具备较好应用。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
