一种改性环氧树脂及其制备方法和高泳透力阴极电泳涂料技术

本发明专利技术属于环保水性涂料技术领域，具体涉及一种改性环氧树脂及其制备方法和含有该改性环氧树脂的高泳透力阴极电泳涂料。本发明专利技术改性环氧树脂的制备原料包括环氧树脂、双酚、聚乙二醇、N,N‑二甲基苄胺、4‑甲基‑2‑戊酮、中间体酮亚胺A、中间体酮亚胺B、中间体C、醇醚类溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯和聚醚胺，利用所述改性环氧树脂制得相应的乳液和色浆，再将乳液和色浆按比例混合制得阴极电泳涂料。本发明专利技术阴极电泳涂料与现有阴极电泳涂料相比，其泳透力显著提高，能很好地满足复杂表面结构的工件表面电泳涂装，使被涂装工件表面及凹深处、缝隙处和被屏蔽处获得厚度均匀的涂膜层，从而有效提高工件整体的耐腐蚀等性能，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种改性环氧树脂及其制备方法和高泳透力阴极电泳涂料
本专利技术属于环保水性涂料
，具体涉及一种改性环氧树脂及其制备方法和含有该改性环氧树脂的高泳透力阴极电泳涂料。
技术介绍
阴极电泳涂料具有防腐蚀性能优异、自动化涂装效率高、水性环保等技术优势，目前已被广泛应用于电器、建材、汽车等行业。泳透力是指在电泳涂漆时，涂料对被涂物的内表面、凹穴处及背面的涂覆能力，也是指复杂被涂物所有表面能否涂上均匀漆膜的能力。泳透力性能是电泳涂料涂装性能的一项关键性能，泳透力优良的，被涂覆的工件不同部位漆膜厚度差距小，在保证最低膜厚要求的前提下，最高膜厚较小，减少电泳涂料的损耗；泳透力差的，在工件内腔漆膜较薄，无法保证耐腐蚀等性能。因此泳透力是电泳涂料的一项关键、基础性能，尤其是汽车用阴极电泳涂料。传统的阴极电泳涂料，通常采用环氧树脂、含仲胺的小分子胺、酮亚胺化的聚酰胺、多异氰酸酯合成树脂，再经酸化、乳化而成，但是传统的阴极电泳涂料往往难以同时兼备优良的漆膜性能和高泳透力性能。随着市场对阴极电泳涂料的需求量逐年增加，同时对其要求也在提高，双组分阴极电泳涂料凭着操作简单，漆膜外观好，泳透力高等优势，已逐步取代单组分阴极电泳涂料。双组分阴极电泳涂料分为乳液和色浆两部分，两者按一定比例混合，加入适量的水，配制成槽液，熟化后即可使用。例如专利文献CN102942835A公开了一种高泳透力阴极电泳涂料，该涂料包括阴极电泳涂料乳液与色浆，所述阴极电泳涂料乳液包括主体树脂、固化剂、醇醚类助溶剂和有机酸，所述主体树脂主要由低分子量环氧树脂、双酚A、异辛酸、酮亚胺、N-甲基乙醇胺和二乙醇胺制备而成。而分散色浆专用树脂的制备包括有环氧树脂扩链反应，半封闭异氰酸酯的制备和接枝反应，叔胺类全封闭异氰酸酯的制备和开环反应得到分子量足够大的阳离子环氧树脂。该阴极电泳涂料乳液运用多种胺混合对双酚A环氧树脂进行胺化改性制得优良的阳离子型树脂，这种树脂含有一定的水溶性基团，以保证在水中形成稳定的分散体系，同时也使得电泳漆液才能近于中性，从而具有较高的库仑效率和泳透力(福特盒法≧20cm)，使漆膜平整而具有良好的防腐性。可是在实际应用过程中，该阴极电泳涂料的泳透力仍有提升的空间。又如专利文献CN107163210A公开了一种聚氨酯改性环氧树脂，该树脂主要由以下原料制备而成：环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚己二酸丁二醇酯、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、环己烷二甲醇、丙二醇甲醚醋酸酯、三乙胺和丁酮。含有该聚氨酯改性环氧树脂的阴极电泳涂料具备优异的耐候性能，且改善了漆膜的丰满度，而其泳透力(四枚盒法)为50～53％，仍不能很好地满足在复杂被涂物所有表面的均匀涂覆能力。阴极电泳涂料中的环氧树脂作为主要成膜物质，对涂料及漆膜的性能起主要决定作用。因此，有必要研发一种改性环氧树脂及含有该改性环氧树脂的阴极电泳涂料，其配方简单，泳透力强，且漆膜性能优良，以填补现有技术的不足。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题(如涂料配方复杂、泳透力差等)，本专利技术的第一个目的在于提供一种改性环氧树脂，该改性环氧树脂以小分子环氧树脂为主体，在叔胺等催化剂下，与双酚A、聚乙二醇-400进行扩链反应成大分子环氧树脂，并使用两种酮亚胺小分子按次序进行胺化改性，同时使用特定的半封闭异氰酸酯进行接枝反应，最终制得改性环氧树脂。该改性环氧树脂专为阴极电泳涂料设计，可为阴极电泳涂料赋予高强的泳透力和优异的漆膜性能。本专利技术提供的改性环氧树脂，包括以下重量份数计的制备原料：环氧树脂26～30份、双酚A12～16份、聚乙二醇1～4份、N,N-二甲基苄胺0.01～0.05份、4-甲基-2-戊酮1～4份、中间体酮亚胺A0.5～3份、中间体酮亚胺B7～10份、中间体C12～16份、醇醚类溶剂12～16份、丙二醇甲醚醋酸酯4～6份和聚醚胺9.5～13.5份；所述中间体酮亚胺A主要由以下重量份数计的原料制备而成：三乙烯四胺15～25份、甲基异丁基酮75～85份；所述中间体酮亚胺B主要由以下重量份数计的原料制备而成：一乙醇胺25～35份、甲基异丁基酮65～75份；所述中间体C主要由以下重量份数计的原料制备而成：二苯基甲烷二异氰酸酯12～16份、二环己基甲烷二异氰酸酯20～24份、4-甲基-2-戊酮14～17份、二乙二醇丁醚25～32份和2-乙基己醇18～22份。优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧当量为184～190g/eq，粘度为12000～15000cps/25℃。优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇-400。优选地，所述醇醚类溶剂为丙二醇单甲醚、二乙二醇己醚和丙二醇苯醚中的至少一种。更优选地，所述醇醚类溶剂为丙二醇单甲醚、二乙二醇己醚和丙二醇苯醚的组合物。相应地，本专利技术还提供了上述的改性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：A1、中间体酮亚胺A的制备：往反应器中加入配方量的三乙烯四胺和甲基异丁基酮，在160～180℃反应回流10～14h，保持160～180℃，并在-(80±10)kPa的负压下回流脱水24h，制得中间体酮亚胺A；A2、中间体酮亚胺B的制备：往反应器中加入配方量的一乙醇胺和甲基异丁基酮，在160～180℃反应回流10～14h，保持160～180℃，并在-(80±10)kPa的负压下回流脱水24h，制得中间体酮亚胺B；A3、中间体C的制备：往反应器中加入配方量的二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至45～50℃，然后将配方量的4-甲基-2-戊酮、二乙二醇丁醚和2-乙基己醇混合后缓慢滴加至反应器中，保持温度为45～50℃，滴加完成后，在75～85℃保持2h，制得中间体C；A4、改性环氧树脂的制备：a1、往反应器中加入配方量的环氧树脂、双酚A、聚乙二醇、N,N-二甲基苄胺和4-甲基-2-戊酮，在175～185℃反应3～5h；a2、降温至≤150℃，加入配方量的中间体酮亚胺B，在145～150℃反应3～5h；a3、降温至≤120℃，加入配方量的中间体C，在115～120℃反应1h，接着加入中间体酮亚胺A，在115～120℃反应3～5h；a4、加入配方量的醇醚类溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯和聚醚胺，在115～120℃反应3～5h，制得改性环氧树脂。本专利技术的第二个目的在于提供一种高泳透力阴极电泳涂料，该阴极电泳涂料含有上述改性环氧树脂，并且该改性环氧树脂可同时应用于乳液和色浆中，配方简单，同时兼顾高强泳透力和优良漆膜性能。本专利技术提供的高泳透力阴极电泳涂料包括改性环氧树脂乳液和色浆，所述改性环氧树脂乳液和色浆的混合重量比为(3～5):1；所述改性环氧树脂乳液包括以下重量份数计的制备原料：根据权利要求1～3任一项所述的改性环氧树脂43～48份、中和剂3～6份和去离子水48～53份；所述色浆包括以下重量份数计的制备原料：根据权利要求1～3任一项所述的改性环氧树脂23～28份、中和剂3～7份、碳黑1～4份、钛白粉23～27份和去离子水40～45份。优选地，所述中和剂为氨基磺酸、乙酸和柠檬酸中的至少一种。相应地，本专利技术还提供了上述的高泳透力阴极电泳涂料的制备方法，包括以下步骤：S1、改性环氧树脂乳液的制备：往反应器中加入配方量的改性环氧树脂，在搅拌状态且温度为50～60℃下，加入配方量的中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性环氧树脂，其特征在于，包括以下重量份数计的制备原料：环氧树脂26～30份、双酚A12～16份、聚乙二醇1～4份、N,N‑二甲基苄胺0.01～0.05份、4‑甲基‑2‑戊酮1～4份、中间体酮亚胺A0.5～3份、中间体酮亚胺B7～10份、中间体C12～16份、醇醚类溶剂12～16份、丙二醇甲醚醋酸酯4～6份和聚醚胺9.5～13.5份；所述中间体酮亚胺A主要由以下重量份数计的原料制备而成：三乙烯四胺15～25份、甲基异丁基酮75～85份；所述中间体酮亚胺B主要由以下重量份数计的原料制备而成：一乙醇胺25～35份、甲基异丁基酮65～75份；所述中间体C主要由以下重量份数计的原料制备而成：二苯基甲烷二异氰酸酯12～16份、二环己基甲烷二异氰酸酯20～24份、4‑甲基‑2‑戊酮14～17份、二乙二醇丁醚25～32份和2‑乙基己醇18～22份。

【技术特征摘要】
1.一种改性环氧树脂，其特征在于，包括以下重量份数计的制备原料：环氧树脂26～30份、双酚A12～16份、聚乙二醇1～4份、N,N-二甲基苄胺0.01～0.05份、4-甲基-2-戊酮1～4份、中间体酮亚胺A0.5～3份、中间体酮亚胺B7～10份、中间体C12～16份、醇醚类溶剂12～16份、丙二醇甲醚醋酸酯4～6份和聚醚胺9.5～13.5份；所述中间体酮亚胺A主要由以下重量份数计的原料制备而成：三乙烯四胺15～25份、甲基异丁基酮75～85份；所述中间体酮亚胺B主要由以下重量份数计的原料制备而成：一乙醇胺25～35份、甲基异丁基酮65～75份；所述中间体C主要由以下重量份数计的原料制备而成：二苯基甲烷二异氰酸酯12～16份、二环己基甲烷二异氰酸酯20～24份、4-甲基-2-戊酮14～17份、二乙二醇丁醚25～32份和2-乙基己醇18～22份。2.根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其环氧当量为184～190g/eq，粘度为12000～15000cps/25℃。3.根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述聚乙二醇为聚乙二醇-400。4.根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述醇醚类溶剂为丙二醇单甲醚、二乙二醇己醚和丙二醇苯醚中的至少一种。5.根据权利要求4所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述醇醚类溶剂为丙二醇单甲醚、二乙二醇己醚和丙二醇苯醚的组合物。6.一种根据权利要求1～5任一项所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、中间体酮亚胺A的制备：往反应器中加入配方量的三乙烯四胺和甲基异丁基酮，在160～180℃反应回流10～14h，保持160～180℃，并在-(80±10)kPa的负压下回流脱水24h，制得中间体酮亚胺A；A2、中间体酮亚胺B的制备：往反应器中加入配方量的一乙醇胺和甲基异丁基酮，在160～180℃反应回流10～14h，保持160～180℃，并在-(80±10)kPa的负压下回流脱水24h，制得中间体酮亚胺B；A3、中间体C的制备：往反应器中加入配方量的二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文庄，杨波，高睿，邓仲明，
申请(专利权)人：广东科德环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44